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上海工程技術(shù)大學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
課題名稱： 輪邊減速器設(shè)計(jì)
課題性質(zhì)： 理工類：工程設(shè)計(jì)
課題來源： 自選題目
學(xué)院（系）：上海工程技術(shù)大學(xué)汽車學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
2014 年 02 月 17 日
一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義
輪邊減速器一般為雙極減速驅(qū)動(dòng)橋中安裝在輪轂中間或附近的第二級(jí)減速器。在一些礦山水利及其他大型工程等所用的重型汽車，工程和軍事上用的重型牽引汽車及大型公共汽車等，要求有較高的動(dòng)力性，而汽車車速相對(duì)較低，因而其傳動(dòng)系的低檔總傳動(dòng)比很大，為了使變速器分動(dòng)器傳動(dòng)軸等總成不致因承受過大尺寸及質(zhì)量過大，應(yīng)將傳動(dòng)系的傳動(dòng)比以盡可能大的比率分配給驅(qū)動(dòng)橋。這就導(dǎo)致一些重型汽車大型汽車的主減速比必須很大，還有一些越野汽車要求在壞路上和無路地區(qū)具有良好的通過性，即要求汽車在滿載情況下能以平均車速通過各種壞路及無路地帶時(shí)有足夠離地間隙(如松軟的土壤、沙漠、山地、雪地沼澤等)，因此在設(shè)計(jì)上述重型汽車、大型公共汽車、越野汽車時(shí)，需要在車輪旁附加輪邊減速器。
我國(guó)研制汽車輪邊減速器始于20世紀(jì)70年代中期，由于各種原因，至今發(fā)展不快，只有幾個(gè)廠家從事生產(chǎn)，技術(shù)水平只相當(dāng)國(guó)外20世紀(jì)80年代末的水平，數(shù)量和質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的需要。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)發(fā)生了很大的變化。公路運(yùn)輸?shù)玫搅撕芸斓陌l(fā)展，為了降低運(yùn)輸成本，緩解鐵路壓力，促使了汽車的運(yùn)輸能力和載貨量逐漸加大。因此，重型汽車輪邊減速器在我國(guó)的應(yīng)用前景十分廣闊。自從我國(guó)加入WTO之后，減速器行業(yè)面臨極大的壓力與挑戰(zhàn)，為了應(yīng)對(duì)這一嚴(yán)峻形勢(shì)，一方面要引進(jìn)更多更好的國(guó)外產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)，另一方面必須迅速發(fā)展民族工業(yè)。國(guó)外的汽車減速器應(yīng)用得比較好，技術(shù)也比較先進(jìn)，但價(jià)格比較高。一般情況是：國(guó)外的整機(jī)的價(jià)格是國(guó)內(nèi)價(jià)格的2～3倍，而易損件、備件的價(jià)格卻是5～8倍，因此，發(fā)展我國(guó)的輪邊減速器產(chǎn)品是非常必要的。輪邊減速器屬于汽車減速零部件的關(guān)鍵總成，是為了提高汽車的驅(qū)動(dòng)力，以滿足或修正整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)力的匹配。本論文就是對(duì)輪邊減速器進(jìn)行研究，找出合適的方法，為自主研發(fā)出具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高精度和高可靠性的減速器提供理論支持。
(1)重型汽車輪邊減速器多以行星齒輪為主，世界上的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、瑞典、俄羅斯和美國(guó)等，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用都十分重視，在傳動(dòng)性能、傳遞功率、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、轉(zhuǎn)矩等方面均處于領(lǐng)先地位。發(fā)展比較快且取得一定科研成果的是在行星齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)方面。近幾年來，隨著我國(guó)對(duì)制造業(yè)的扶持和資金的投入以及科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，機(jī)械科技人員經(jīng)過不懈的努力以及技術(shù)引進(jìn)和消化吸收，在行星齒輪理論研究和優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面取得了～定的研究成果，在行星齒輪傳動(dòng)非線性動(dòng)力學(xué)模型和方程方面的研究是國(guó)內(nèi)兩個(gè)關(guān)于行星齒輪傳動(dòng)動(dòng)力學(xué)的代表，他們的研究成果取得了一定的成就并把許多技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。與此同時(shí)，現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)理論也應(yīng)用到行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)中，根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)，通過建立輪邊減速器行星齒輪數(shù)學(xué)模型，產(chǎn)生了多種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。在已經(jīng)取得的成果中，有針對(duì)行星輪均載機(jī)構(gòu)和功率分流方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有針對(duì)行星齒輪傳動(dòng)嚙合效率、結(jié)構(gòu)性能、體積的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，有專門針對(duì)如重型汽車輪邊減速器行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪模態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有針對(duì)行星機(jī)構(gòu)噪聲、振動(dòng)、固有頻率特性研究，這些成果的研究有利于提高了工程技術(shù)人員對(duì)行星傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)。在新理論和新數(shù)學(xué)計(jì)算方法出現(xiàn)的同時(shí)，行星齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也隨著更新，比較新的研究成果：有可靠性工程理論在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有遺傳算法在行星齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有模糊數(shù)學(xué)在行星齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，有可靠性工程理論在優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，基于可靠性工程的理論通過引入強(qiáng)度可靠性系數(shù)方程來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這些新的設(shè)計(jì)理論和新的設(shè)計(jì)方法將許多設(shè)計(jì)理論概念和研究成果應(yīng)用到優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)行星齒輪傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論研究的發(fā)展有很大的貢獻(xiàn)。
(2)對(duì)于行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，目前國(guó)外已經(jīng)廣泛采用了CAD／CAE／CAM一體化的設(shè)計(jì)方法，這是一種面向零件的參數(shù)化的3D實(shí)體模型設(shè)計(jì)技術(shù)，與以往傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法相比，這是一條革命性的設(shè)計(jì)理念。通過三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)的完美結(jié)合，可以使設(shè)計(jì)一體化，對(duì)工作效率的提高是非常有好處的。當(dāng)前，國(guó)外的一些公司針對(duì)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)，開發(fā)出了很多專用的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，這些優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊之間有良好的數(shù)據(jù)接口，產(chǎn)品的幾何模型可以通過它們實(shí)體造型模塊的優(yōu)化結(jié)果直接輸出，這樣的設(shè)計(jì)大大提高了工作效率，對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)周期縮短，企業(yè)研發(fā)能力的提高都有好處，由于開發(fā)的產(chǎn)品周期短、速度快，可以使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于領(lǐng)先地位。目前，我國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展比較快，設(shè)計(jì)水平也在不斷的提高。
(3)隨著計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在產(chǎn)品的研發(fā)初期，可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)，通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際工作情況，對(duì)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測(cè)，比如對(duì)其靜態(tài)的，動(dòng)態(tài)的性能進(jìn)行測(cè)試，這樣可以在設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，避免樣機(jī)制造的風(fēng)險(xiǎn)，用CAE技術(shù)不僅可以降低研發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，而且可以對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，這樣可以整體了解產(chǎn)品的性能，省去一些不需要的環(huán)節(jié)，節(jié)省研發(fā)費(fèi)用，現(xiàn)在對(duì)于一些特別復(fù)雜的機(jī)械零件，由于在CAE中不易建模而采用在三維CAD中進(jìn)行建模，把所建好的實(shí)體模型數(shù)據(jù)，用另一種可以讓CAE軟件識(shí)別的格式保存，然后導(dǎo)入到CAE軟件中。目前，采用ADAMS、ANSYS等有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行有限元分析在設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的仿真模型與實(shí)際模型相差很小，這樣可以保證仿真性能的可靠性。近些年由于國(guó)家對(duì)制造業(yè)的重視，許多國(guó)內(nèi)高校及科研部門對(duì)計(jì)算機(jī)輔助方面有了一定的投入，特別在有限元方面，并取得了一定得成果。隨著有限元方法的應(yīng)用，普及以及設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)積累，實(shí)體建模將越來越接近真實(shí)結(jié)構(gòu)，這樣的研究成果才能真正指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。
二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：
本論文就是對(duì)輪邊減速器進(jìn)行研究，找出合適的方法，為自主研發(fā)出具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高精度和高可靠性的減速器提供理論支持。
1查找相關(guān)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行車輪減速器和橋殼總成的設(shè)計(jì)；
2確定輪邊減速器和橋殼的結(jié)構(gòu)形式；
3確定輪邊減速器和橋殼的主要性能參數(shù)；
4輪邊減速器和橋殼的總成的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、制圖；
5其他相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)；
6結(jié)合本課題查閱并翻譯不少于5000字的英文資料；
7編寫設(shè)計(jì)說明書；
三、研究步驟、方法及措施：
方法主要有文獻(xiàn)研究法：通過對(duì)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)，萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)等中英文數(shù)據(jù)庫的檢索，收集有關(guān)資料，并對(duì)收集的資料進(jìn)行歸納分析，為論文作鋪墊。
(1)重要零部件選型設(shè)計(jì)：選擇輪邊減速器和橋殼的結(jié)構(gòu)形式及零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇和計(jì)算基本參數(shù)。
(2主要零部件的強(qiáng)度校核：利用有限元發(fā)對(duì)輪邊減速器行星架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析校核。
(3總裝圖與零件圖的計(jì)算機(jī)繪制：本項(xiàng)目的所有圖紙運(yùn)用CATIA軟件進(jìn)行繪制，均采用電子文本，部分重要零部件采用三維圖，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬裝配，以求減少設(shè)計(jì)失誤。
四、研究工作進(jìn)度：
第1-4周 ：調(diào)查研究，收集資料，翻譯外文資料，確定輪邊減速器的結(jié)構(gòu)形式。
第5-8周 ：確定輪邊減速器的總體尺寸和結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算性能參數(shù)并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第9-12周 ：繪制輪邊減速器和橋殼總成圖。
第13-16周：繪制零部件二維工程圖，整理資料，撰寫畢業(yè)論文。
第17-18周：畢業(yè)答辯
五、主要參考文獻(xiàn)：
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【18】C.H.Mcmurray、W.J.Blanchflower.Multi-Channel,Probe Colorimeter for Use with the Micro-elisa Test,Which Makes Use of Disposable Flat-bottom Microhemagglutination plates，Clinical Chemistry，1979，vol.25(no.4)；570-576
【19】Yichao Guo、Robert G.Parker，Purely rotational model and vibration modes of compound planetary gears.Mechanism and Machine Theory，2010
六、導(dǎo)師意見：
指導(dǎo)教師（簽字）
年 月 日
七、審核意見：
審查結(jié)果： 1、通過； 2、完善后通過； 3、未通過
負(fù)責(zé)人（簽字）：
年 月 日