基于PROE的发动机曲柄连杆机构建模与装配设计

1、题 目：基于PRO/E的发动机曲柄连杆机构建模与装配设计毕业设计（论文）的主要内容：近年来随着四轮驱动相关技术的不断发展，一些高性能轿车和运动型汽车为了提高汽车的动力性和稳定性，开始采用四轮驱动系统。现在，设计人员已把四轮驱动系统看成整车控制中的一个环节，力图按照汽车行驶状况和道路条件，把驱动扭矩合理地分配给前后轮，使驱动轮的驱动力随着车辆状态、道路状况和驾驶员意图的变化而变化，从而全面提高汽车的各项性能。汽车行使时为了最大限度地利用地面所能提供的牵引力，提高汽车的起步加速和通过性能，采用四轮驱动(4 Wheel Drive, 4WD)方式。四轮驱动使整车重量均为附着重量，能发挥出较大的驱动力

2、。此时前桥具有转向和驱动双重功能，对车辆的转向特性要求较高。全时四轮驱动(full time 4WD)系统可以自动完成对前后驱动力的分配，达到更完美的驱动力及转向力的配置。本文主要是从影响四驱车驱动力分配的差速器入手，阐述差速器的类别及工作原理，以及对普通差速器改进后的防滑差速器的说明，还有就是提高车辆主动安全性和行驶稳定性的路面附着系数的介绍。欲使汽车行驶，必须对汽车施加一个驱动力以克服各种阻力。在汽车等速行驶时，其阻力由滚动阻力、空气阻力和上坡阻力组成。滚动阻力主要是由于车轮滚动时轮胎与路面变形而产生。弹性车轮沿硬路面滚动，路面变形很小，轮胎变形是主要的；车轮沿软路面(如松软土路、沙地、雪

3、地等)滚动，轮胎变形较小，路面变形较大。此外，轮胎与路面以及车轮轴承内都存在着摩擦。车轮滚动时产生的这些变形与摩擦都要消耗发动机一定的动力，因而形成滚动阻力，以Ff表示，其数值与汽车的总重力、轮胎的结构和气压以及路面性质有关。汽车行驶时，需要挤开其周围的空气，汽车前面受气流压力并且后面形成真空，产生压力差，此外还存在着各层空气之间以及空气与汽车表面的摩擦，再加上冷却发动机、室内通风以及汽车表面外凸零件引起的气流干扰等，就形成空气阻力，以Fw表示。空气阻力与汽车的形状、汽车的正面投影面积有关，特别是与汽车空气的相对速度的平方成正比。当汽车高速行驶时，空气阻力的数值将显著增加。汽车上坡时，其总重力

4、沿路面方向的分力形成的阻力称为上坡阻力，以Fi表示，其数值取决于汽车的总重力和路面的纵向坡度。上坡阻力只是在汽车上坡时才存在，但汽车克服坡度所做的功并未白白地耗掉，而是以位能的形式被贮存。当汽车下坡时，所贮存的位能又转变为汽车的功能，促使汽车行驶。为了克服上述阻力，汽车必须有足够的驱动力。发动机经由传动系在驱动轮上施加一个驱动力矩Mt，力图使驱动轮旋转。在Mt作用下，在驱动轮与路面接触之处对路面施加一个圆周力Fo，其方向与汽车行驶方向相反，其数值为Mt与车轮滚动半径Rr之比：Fo=Mt/Rr由于车轮与路面的附着作用，在车轮向路面施加力Fo的同时，路面对车轮施加一个数值相等、方向相反的反作用力F

5、t，Ft就是汽车行驶的驱动力。当驱动力增大到足以克服汽车静止时所受的阻力时，汽车开始起步行驶。汽车起步后，其行驶情况取决于驱动力与总阻力之间的关系。总阻力等于上述各项阻力之和：F=FfFwFi当总阻力F等于驱动力Ft时，汽车将匀速行驶。当总阻力F小于驱动力Ft时，汽车将加速行驶。然而，随着车速增加，总阻力亦随空气阻力而急剧增加，所以汽车速度只能增大到驱动力与总阻力达到新的平衡为止。此后，汽车便以较高的速度匀速行驶。使汽车加速所做的功转变成动能，可随时被利用，如此时将发动机与传动系脱开或使发动机熄火，汽车将依靠惯性克服阻力而继续行驶(滑行)并逐渐消耗所贮存的动能。当总阻力超过驱动力时，汽车将减速

6、以至于停车。这时如欲维持原车速就需要加大节气门或将变速器换入低档以便相应地增大驱动力。但是，汽车并不是在任何情况下都能发出足够的驱动力。比如汽车在很滑的(冰雪或泥泞)路面上行驶时，加大节气门可能只会使驱动车轮加速滑转，而驱动力却不能增大。驱动力的最大值固然取决于发动机的最大转矩和传动系的传动比，但实际发出的驱动力还受到轮胎与路面之间的附着性能的限制。当汽车在较平整的干硬路面上行驶时，附着性能的好坏决定于轮胎与路面的摩擦力的大小，由物理学可知，在一定正压力作用下，两物体之间的静摩擦力有一最大值，当推动力超过此值时，两物体便会相对滑动。对汽车行驶而言，当驱动圆周力大于轮胎与路面间的最大静摩擦力时，

7、即出现驱动车轮的滑转。因此在较平整的干硬路面上汽车所能获得的最大驱动力不可能超过轮胎与路面的最大静摩擦力。当汽车行驶在松软路面上时，除了上述车轮与路面的摩擦阻碍车轮打滑外，还有嵌入轮胎花纹凹处的路面凸起部所起的抗滑作用。车轮打滑现象只有在克服了轮胎与路面的摩擦以及路面凸起部在轮胎施加的剪力作用下断裂时才会发生。在汽车技术中，把车轮与路面的相互摩擦以及轮胎花纹与路面凸起部的相互作用综合在一起，称为附着作用。由附着作用所决定的阻碍车轮打滑的路面反力的最大值就称为附着力。在积雪和泥泞路面上，因雪和泥的抗剪强度很低，被轮胎花纹切下的雪或泥又将花纹凹处填满，使得轮台表面和雪、泥之间的摩擦更小，因而附着系

8、数的数值很小。如果附着重力相同，积雪或泥泞路面的附着力比干硬路面要小得多，车轮也就更容易打滑。所以在这种条件下，尽管行驶阻力有时并不大，但受到附着力限制的驱动力却不能进一步增大到足以克服行驶阻力，汽车不得不减速以至停车。普通货车在冰雪路面上行驶时，往往在驱动轮上绕装防滑链，链条深嵌入冰雪中能使附着系数和附着力增加。但是，普通货车因只能利用分配到驱动轮上的那部分汽车总重力作为附着重力，故附着力可能仍不够大。全轮驱动的越野汽车则可利用汽车的全部重力作为附着重力，并可利用其轮胎上的特殊花纹获得较大的附着系数，因而能使附着力显著增加。差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是当汽车转弯行驶或在不平路

9、面上行驶时，使左右驱动轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动轮作纯滚动运动，并将动力分配给左右车轮。常见的差速器为托森差速器：托森差速器结构图1差速器壳；2直齿轮轴；3半轴；4直齿轮；5-主减速器从动齿轮；6-蜗轮；7-蜗杆（两个）托森差速器的工作原理： 当汽车驱动时，来自发动机的动力通过空心轴传至差速器外壳，差速器外壳通过蜗轮轴传到蜗轮，再传到蜗杆。前轴蜗杆通过差速器前齿轮轴将动力传至前桥，后轴蜗杆通过差速器后齿轮轴传至后桥，从而实现前、后驱动桥的驱动牵引作用。 当汽车转弯时，前、后驱动轴出现转速差，通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动，使一轴转速加快，另一轴转速下降，实现差速作用。由于差速器允许车轮

10、以不同转速转动，所以在泥泞等路面，当一个车轮打滑时，动力全部消耗在飞快转动的打滑车轮上了，其他车轮会失去动力。通俗的话说，差速器是让车辆转弯时候内外轮有轮速差用的，否则车辆转弯就会困难，但是差速器在越野道路上就是帮倒忙的。 因此，在四驱车上，还需配有限制和防止打滑的装置，如差速锁、限滑差速器、牵引力控制系统等。限滑差速装置有很多结构型式，国内外对其分类不统一，在此给出了一种系统的划分，如图所示。限滑差速装置分类现代轻璎越野汽车限滑差遗装置一般不采用差速锁，多采用摩擦片式、蜗轮蜗杆式、变传动比、粘性联轴节等型式，其最终的发展趋势足采用牵引力控制系统。在过去三年，SUV一直是中国汽车市场增速最快的

11、细分市场，即使到了2013年，SUV市场依然实现30%的增速。中国SUV市场展望SUV市场结构：1.SUV销量增速：高端市场增长最快 低端市场销量下滑。2.SUV市场份额：中高端市场提升最多 低端市场降幅最高。本论文讨论的主要内容如下：(1) 掌握四轮驱动的含义及应用；(2)掌握汽车行驶原理；(3) 掌握差速器、防滑差速器等的的结构、原理、作用、类型；(4) 了解市场SUV的情况（5）完成四轮驱动路试试验以及台架实验（轮边转速制动器）；(6) 撰写毕业论文，完成毕业答辩。设计（论文）的技术路线及预期目标：技术路线:查阅相关资料，并在老师指导下，完成四轮驱动路试试验，并通过实验依据，对四轮驱动差

12、速器工作原理进行分析。预期目标：(1) 阅读相关文献， 四轮驱动的含义和应用以及汽车的行驶原理。(2) 通过对差速器的工作原理的分析得出结论。（3）了解市场SUV的情况。（4）通过差速器、防滑差速器、地面附着系数、等的分析。完成论文撰写。课题进度计划第14周英文翻译、撰写开题报告。第57周 了解汽车行驶原理；根据课题的主要方向以及主要内容，查找相关的资料及数据。第810周通过四轮驱动路试试验以及台架实验（轮边转速制动器），对四轮驱动差速器等的工作原理进行分析。第1114周参数道FFA利利用利用利用利用相关资料对四驱系统、差速器、限滑差速器等进行分析，撰写毕业论文。第15周根据指导老师的意见，进

13、一步的修改和完善毕业论文。完成毕业论文的撰写和修改工作。第16周 参加论文答辩。完成课题所需条件及落实措施：通过对毕业设计的初步调查研究，我认识到，要想把论文写好需要做好以下几点：1. 理论基础结合所学的专业知识和自己再查阅相关文献和书籍，掌握SUV四驱系统的工作原理。2. 实际操作通过四轮驱动路试试验和台架试验，进一步深刻掌握有关知识。3. 尽可能多的与指导老师交流，在老师的帮助下，查漏补缺，使毕业论文更加完善。参考文献、资料：1 余志生. 汽车理论. 北京：机械工业出版社，20002 舒华，姚国平.汽车电子控制技术. 北京：人民交通出版社，20083 毛啸滇，防滑差速器的应用研究，合肥工业

14、大学，2006 4 IHS Automotive， 萨博尼，中国SUV市场正趋爆发性发展趋势，汽车与配件，2012(44)5 周龙保.内燃机学.北京：机械工程出版社，20106 陈家瑞.汽车构造（上，下）.北京:人民交通出版社，20057 王文清.汽车故障诊断技术.北京：中央广播电视大学出版社，20108 盖世汽车研究院，我国国产SUV细分市场分析，盖世汽车网，20119 祁炳楠， 张利鹏，差速器在汽车上的多方面应用研究，机械设计与制造，2010(3) 10鲁植雄等译.汽车电气与电子系统.江苏科学技术出版社，200511杨益明.汽车使用性能与检测.北京：人民交通出版社，200212钱人一.现代

15、汽车发动机电子控制.上海：上海交通大学出版社，199913 刁增祥， 余建星， 王伟，轻型越野汽车限滑差速装置选型分析，汽车技术，2002(11)14 王丽娟，卢 岩，张喜国，董 炯，4WD整车差速系统研究，沈阳工业大学学报，2005,27(2)15 徐向华，全面透析中国SUV市场，汽车工业研究，2009(6) 16 孙建斌，SUV市场发展趋势探索，期刊论文-汽车工业研究，2006(3)17 贾巨民， 高波， 乔永卫，越野汽车变传动比差速器的研究，汽车工程，2003,25(5) 18SAE J 211_1.Instrumentation for Impact Test-Part1-Electronic instrumentationS.REV,DEC,200319Acmel.avr480:Anti Pinch System for Electrical Windo