某商用车双级减速驱动桥设计最后答辩

,某商用车双级减速 驱动桥设计,汇报人：,2014届学士论文毕业答辩,目录页,CONTENTS PAGE,P1.选题背景,P2.设计方案,P3.三维建模,P4.有限元分析,选题背景,本课题的研究目的与意义,通过对汽车驱动桥传动系统结构的学习和设计实践，可以：,1.锻炼查阅收集资料的能力，掌握机械设计的方法和过程。 2. 掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。 3.熟练掌握CATIA、AutoCAD、ANSYS等软件 4. 对汽车行业的发展有新的认识。,国内外研究现状,国内行业前景,我国重型汽车销量,2007年卡车统计数据 （中国汽车工业协会）,总重量大于32104N的重卡整车同比增长速度最快，增幅高达208.51%，单就重卡市场对重车桥的需求就达到50万辆以上，特别是19t-26t的重卡，对相应重车桥的需求也大。2010年，我国有望成为世界最大的3个汽车市场之一，据专家预测，未来几年重型汽车市场仍将保持10%15%的增长率。,1.确定设计策略,2.参数化设计,3.三维建模,4.有限元分析,研究思路及技术路线,设计方案,主减速器,差速器,总体设计方案的确定,车轮传动装置,驱动桥壳,传动比的分配 齿轮的尺寸计算 一级螺旋锥齿轮 二级斜齿圆柱齿轮 齿轮的强度计算 材料选择及润滑,差速器齿轮的参数计算 齿轮的强度计算 齿轮材料的选择,结构形式分析 半轴直径初选 强度校核,结构形式分析 有限元分析,主减速器的主要参数,主减速比的分配： i01=1.923 i02=3.07,主减速器锥齿轮的尺寸计算如右表,主减速器锥齿轮的主要参数,主减速器锥齿轮的尺寸计算如右表,主减速器计算 载荷： Tce=5950.15Nm Tcs=7320.5Nm Tcf=1137.54Nm,续表,差速器的主要参数,差速器锥齿轮的尺寸计算如右表,行星齿轮数 n=4 行星齿轮球面半径 Rb=47mm 行星齿轮轴径 d=24mm 齿轮在轴上的支撑长度 L=29mm,车轮传动装置及驱动桥壳,车轮传动装置,驱动桥壳,1.结构形式分析 本设计选用全浮式半轴。 2.半轴直径的确定 经计算d=32mm。 3.半轴的强度校核 扭转应力为554.88MPa， 扭转角为14.87， 均符合许用要求。,1.结构形式分析 本设计选用整体式桥壳。 2.桥壳的材料 本设计采用桥壳主体材 料为16Mn，半轴套筒 等材料为40Cr。 3.桥壳的有限元分析 稍后在Part4详细说明。,三维建模,驱动桥壳的整体三维建模,全装配图,驱动桥壳的整体三维建模,爆炸图,主减速器的三维建模,各部分零件图,差速器的三维建模,爆炸图,桥壳、半轴及其他,零件图,有限元分析,有限元分析及软件介绍,1,2,3,4,有限元分析（FEA）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。,ANSYS 大型通用有限元分析软件， 是高级CAE工具之一。 本设计应用其结构静力学分析功能。,模型的建立与导入,1,2,3,4,在保证有限元分析精度的条件下，提高运算速度，对实体模型进行一定精度下的简化后，将CATIA建模的模型转存成IGS格式导入ANSYS。,材料属性与网格划分,1,2,3,4,假设桥壳的材料均为16Mn,网格化后的桥壳参数优化模型共有32071个单元，19158个节点。,桥壳材料属性,施加载荷和约束,1,2,3,4,各工况下桥壳的加载方式和约束条件,四种工况下的载荷,最大垂向力工况,1,最大牵引力工况,2,最大制动力工况,最大侧向力工况,最大垂向载荷 T=31850N,垂向力为 T=28028N 纵向力为 P=28686.8N,垂向力为 T=24026N 纵向力为 P=19364.8N,左侧垂向力T1=0 左侧侧向力P1=0 右侧垂向力 T2=50960N 右侧侧向力 P2=50960N,3,4,最大垂向力工况,1,2,3,4,等效位移分布,位移较大区域出现在两板簧座之间区域，最大变形量为1.4135mm，出现在左板簧座和凸包之间的区域。 由于轮距为1.658m，每米轮距变形量为0.8525mm，其值远小于1.5mm，桥壳满足刚度要求。,最大垂向力工况,1,2,3,4,应力集中出现在半轴前端，最大应力为198.27MPa。 应力较大区域位于半轴套管的前端和板簧座靠近凸包附近区域，但都远小于材料的屈服应力，其他区域应力较小，桥壳满足强度要求。,等效应力分布,最大牵引力工况,1,2,3,效位移分布,桥壳两板簧座之间的区域位移较大，最大位移位于板簧座，为5.610-3mm。 凸包附近区域位移也较大，其他区域位移较小，有限元结果满足桥壳的刚度要求。,等效位移分布,最大牵引力工况,1,2,3,最大应力在凸缘和半轴套管相接处，为12.478MPa，远小于材料的屈服强度。 应力较大位置位于板簧座和凸缘之间的区域以及板簧座和凸包之间的区域，其他区域应力较小。,等效应力分布,最大制动力工况,1,2,3,4,等效移分布,两板簧座之间的区域位移较大，最大位移位于板簧座位置，为4.009510-3mm，满足桥壳的刚度要求，其他位置位移较小。,等效位移分布,最大制动力工况,1,2,3,4,板簧座和凸缘之间的区域应力较大，最大应力位于凸缘与桥壳的交接处，为9.3592MPa，远小于材料的屈服强度。 板簧座附近区域应力较大，其他位置应力较小。,等效应力分布,最大侧向力工况,1,2,3,4,桥壳右侧位移较大，最大位移位于右侧半轴套管端部，为1.2507mm。其他位置位移较小，桥壳满足刚度要求。,等效位移分布,最大侧向力工况,1,2,3,4,应力主要在桥壳的右侧板簧座和半轴套管区域