畢業(yè)設(shè)計(jì)驅(qū)動橋文獻(xiàn)綜述

1、重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 文獻(xiàn)綜述驅(qū)動橋綜述張勤輝（重慶工學(xué)院 汽車學(xué)院 104040501班）摘要:本文闡述了汽車驅(qū)動橋的作用和重要性，總結(jié)了國內(nèi)外驅(qū)動橋的主要零部件技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。同時,指出了我國驅(qū)動橋設(shè)計(jì)開發(fā)中存在的問題,提及到驅(qū)動橋設(shè)計(jì)的先進(jìn)開發(fā)模式。并從眾多車橋廠生產(chǎn)的產(chǎn)品中總結(jié)、分析了未來驅(qū)動橋的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞: 重要性 現(xiàn)狀 設(shè)計(jì)新方法 發(fā)展趨勢Abstract: This paper provides an overview of the driving axles role and importance, Technology Status and trends of dr

2、ive axles main Components in home and abroad has being summed up. Meanwhile, the national R&D of drive axle existing problems was analyzed. And from numerous Axles plants' products it Summarize and Analysis the future development of driving axles.Key Words ：Importance；Status；New Design Metho

3、d；Development trend1、 引言近十幾年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。汽車工業(yè)的發(fā)展帶動了零部件及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為汽車關(guān)鍵零部件之一的汽車驅(qū)動橋也得到相應(yīng)的發(fā)展，各生產(chǎn)廠家在研發(fā)和生產(chǎn)過程中基本上形成了專業(yè)化、系列化、批量化的局面1。汽車驅(qū)動橋是汽車的重要總成之一，驅(qū)動橋處于動力傳動系的末端，主要由主減速器、差速器、車輪傳動裝置和驅(qū)動橋殼等組成,其基本功能是增大由傳動軸或變速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩合理的分配給左、右驅(qū)動輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力2。它的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)參數(shù)除對汽車的可靠性與耐久性有很大影響外，也對汽車的性能如動力性、經(jīng)濟(jì)性、平

4、順性、通過性、機(jī)動性和操動穩(wěn)定性等有直接影響。因此，對驅(qū)動橋設(shè)計(jì)方法的研究就顯得尤為重要3。2、 國外驅(qū)動橋產(chǎn)品發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀 主減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。對發(fā)動機(jī)縱置的汽車來說，主減速器還利用錐齒輪傳動以改變動力方向?，F(xiàn)代汽車驅(qū)動橋的主減速器，廣泛采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。2.1 齒輪技術(shù)的發(fā)展歷史齒輪技術(shù)歷史可追溯到30005000年前，幾乎和人類文明史同步4。18901930年，赫茲(Hertz)公式(1891年)和Lewis公式(1892年)的提出奠定了現(xiàn)代齒輪強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)，齒輪制造進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，在歐洲和北美洲出現(xiàn)不少齒輪工廠。以鑄造齒輪為主，進(jìn)入2O

5、世紀(jì)則出現(xiàn)了滾齒機(jī)、插齒機(jī)和磨齒機(jī)等加工機(jī)床。后來漸開線直齒輪、斜齒輪、錐齒輪，準(zhǔn)雙曲面齒輪和蝸輪蝸桿等傳動形式出現(xiàn)。19301960年，四五十年代基本完成了各種類型嚙合幾何學(xué)和切齒刀具設(shè)計(jì)的研究，20o齒形角得到更多的應(yīng)用，60年代多頭滾刀的應(yīng)用顯著地提高了切齒效率。隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，各種機(jī)器對齒輪精度的要求發(fā)展到一個新的高度，齒輪技術(shù)也相應(yīng)的發(fā)展到一個新的層次。19601980年，齒輪技術(shù)在這一時期有了快速的進(jìn)展。航天事業(yè)時發(fā)展要求運(yùn)載工具和航空齒輪以很小的體積傳遞較大功率，并要求有999%以上的高可靠度。中硬齒面和硬齒面重載齒輪廣泛應(yīng)用，珩齒技術(shù)使齒面光潔度空前提高， 同時，促進(jìn)了各種

6、潤滑添加劑和二元酸酯合成油的發(fā)展和應(yīng)用。在此期間，刀具齒形角更多采用為20至25度，并對齒輪疲勞壽命和材料疲勞特性進(jìn)行廣泛研究，美國(AGMA,)、德國(DIN)以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS0)先后制訂了較為全面的齒輪配套標(biāo)準(zhǔn) 到1980年后，齒輪技術(shù)有了飛速發(fā)展；硬面漸開線齒輪居主導(dǎo)地位， 其承載能力、制造精度和生產(chǎn)效率顯著提高。計(jì)算機(jī)及其他微電子控制技術(shù)在齒輪設(shè)計(jì)、制造、熱處理、試驗(yàn)過程控制和生產(chǎn)管理等方面廣泛應(yīng)用， 技術(shù)日臻成熟， 效果顯著。齒輪現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法開始應(yīng)用， 強(qiáng)度計(jì)算方怯漸趨完善，優(yōu)化和CAD應(yīng)用更加廣泛，動態(tài)設(shè)計(jì)、振動噪聲控制及可靠性分析進(jìn)入應(yīng)用性研究。質(zhì)量保證體系和質(zhì)量管理作為

7、一門技術(shù)分支進(jìn)入齒輪工業(yè)。22 驅(qū)動橋技術(shù)現(xiàn)狀221 模塊化技術(shù)的采用 模塊化設(shè)計(jì)是對在一定范圍內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列功能模塊,然后通過模塊的選擇和組合構(gòu)成不同產(chǎn)品的一種設(shè)計(jì)方法.以DANA為代表的意大利企業(yè)多已采用了該類設(shè)計(jì)方法, 優(yōu)點(diǎn)是: 減少設(shè)計(jì)及工裝制造的投入, 減少了零件種類, 提高規(guī)模生產(chǎn)程度, 降低制造費(fèi)用, 提高市場響應(yīng)速度等。222 模態(tài)分析模態(tài)分析是對工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動分析研究的最先進(jìn)的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實(shí)驗(yàn)分析(實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)，其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來

8、表征。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在對系統(tǒng)做動力學(xué)分析時，用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo)，從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目，分析精度較高。驅(qū)動橋的振動特性不但直接影響其本身的強(qiáng)度，而且對整車的舒適性和平順性有著至關(guān)重要的影響。因此，對驅(qū)動橋進(jìn)行模態(tài)分析，掌握和改善其振動特性，是設(shè)計(jì)中的重要方面5。223 配置高性能制動器的驅(qū)動橋技術(shù)在世界各國的生機(jī)產(chǎn)品中, 已出現(xiàn)了自循環(huán)冷卻功能的濕式制動器橋、帶散熱風(fēng)送的盤式制動器橋、適于ABS的蹄、鼓式和盤式制動器橋、帶自動補(bǔ)償間隙的盤式制動器等配置高性能制動器橋, 同時制動器的布置位置也出現(xiàn)了從橋臂處分別向橋包總成和輪邊端部轉(zhuǎn)移的趨勢。前種處理方式易于散熱,

9、后種處理方式為了降低成本, 甚至有廠商把制動器的殼體與橋殼鑄為一體, 既易于散熱，又利于降低材料成本, 但這對鑄造技術(shù)、鑄造精度和加工精度都提出了極高的要求。63、國內(nèi)驅(qū)動橋技術(shù)研究水平3.1 國內(nèi)驅(qū)動橋技術(shù)現(xiàn)狀 我國驅(qū)動橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測繪、引進(jìn)、自主開發(fā)三種組成。主要存在技術(shù)含量低，開發(fā)模式落后，技術(shù)創(chuàng)新力不夠，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用少等問題7。3.1.1 以測繪和引進(jìn)為主的開發(fā)模式 在國內(nèi)的大多數(shù)中小企業(yè)中，測繪市場銷路較好的產(chǎn)品是它們的主要開發(fā)模式。特別是一些小型企業(yè)或民營企業(yè)由于自身的技術(shù)含量低，開發(fā)資金的不足，專門測繪、仿制市場上銷售較旺的汽車的車橋售往我國不健全的配件市場。

10、這種開發(fā)模式是無法從根本上提高我國驅(qū)動橋產(chǎn)品開發(fā)水平的。 另外一些企業(yè)技術(shù)力量相對要好些，它們雖然也同樣是測繪，但它們測繪的是從國外引進(jìn)的原裝橋，并且這些企業(yè)一般具有較為完善的開發(fā)體系和流程，也具有較完善的試驗(yàn)手段，但無論它們多努力，它們自身的技術(shù)原因和我國基礎(chǔ)工業(yè)(如原材料等)的問題，制造的汽車車橋與原裝車橋始終存在一定的差距8。3.1.2 自主研發(fā)的開發(fā)模式 同樣，國內(nèi)也有一些實(shí)力較強(qiáng)的企業(yè)，它們有自己的技術(shù)中心，其開發(fā)流程和手段健全。采用自主開發(fā)的模式,與主機(jī)廠同步開發(fā)或預(yù)見性的開發(fā)，利用自身的開發(fā)優(yōu)勢影響主機(jī)廠的開發(fā)思路，使開發(fā)的產(chǎn)品與整車達(dá)到較為理想的匹配。這種開發(fā)模式能很好地鍛煉技

11、術(shù)隊(duì)伍，提升開發(fā)人員素質(zhì)9。主要以一汽、漢德、安慶、紅巖重型車橋等大型車橋企業(yè)為代表。這些企業(yè)都具有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)，自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)已經(jīng)起步，且在驅(qū)動橋技術(shù)方面已經(jīng)有了一定的研究成果，比如，漢德車橋公司首次實(shí)現(xiàn)技術(shù)出口，一汽自主研發(fā)的500 單級橋達(dá)到國際水平，2005年安慶車橋廠的轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋出口加拿大。3.2 國內(nèi)驅(qū)動橋設(shè)計(jì)方法傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是以生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以運(yùn)用力學(xué)、數(shù)學(xué)和回歸方法形成的公式、圖表、手冊等為依據(jù)進(jìn)行的。3.2.1 驅(qū)動橋殼常規(guī)設(shè)計(jì)方法 早期驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)通常采用設(shè)計(jì)和試驗(yàn)交叉進(jìn)行。在驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)定型之前往往經(jīng)過多輪設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)面對的對象是實(shí)物，需要經(jīng)過樣品試制-試驗(yàn)-修改-再設(shè)計(jì)

12、的往復(fù)，這種方式不可避免地導(dǎo)致整個設(shè)計(jì)周過期長，造成人力、物力和財(cái)力資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。隨著設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累，人們將計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于汽車驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)性能的分析及設(shè)計(jì)中。初期的驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)性能計(jì)算是通汽車驅(qū)動橋殼優(yōu)化設(shè)計(jì)過將驅(qū)動橋殼簡化成單根縱梁，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。這種計(jì)算方法至今還在沿用，但它顯然滿足不了汽車驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)要求。 后來提出的驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算方法，只能計(jì)算純扭轉(zhuǎn)工況，不能考慮驅(qū)動橋殼的實(shí)際工況，而且，計(jì)算比較復(fù)雜，工作量大，在實(shí)際運(yùn)用中存在著很大的困難。再后來，人們將比較設(shè)計(jì)的思想應(yīng)用于驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)中。這種設(shè)計(jì)方法是以同一類型的成熟樣車為參考來進(jìn)行驅(qū)動橋殼的設(shè)計(jì)，目前依然

13、是驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的主要方法。但是，這種方法可能造成驅(qū)動橋殼各處材質(zhì)不均勻，某些局部強(qiáng)度富裕較大，產(chǎn)生材料浪費(fèi)等現(xiàn)象10。3.2.2 弧齒錐齒加工方法 傳統(tǒng)的Gleason 技術(shù)11是以“局部共軛原理”為基礎(chǔ)的。首先切出大輪齒面,然后選取一個計(jì)算參考點(diǎn),求出與大輪齒面做線接觸的小輪齒面在參考點(diǎn)處的位置、法向量以及法曲率等一階、二階接觸參數(shù),然后根據(jù)要求修正小輪齒面在參考點(diǎn)處的法曲率,并以此為基礎(chǔ)來確定小輪切齒調(diào)整參數(shù)。由此可見,修正小輪齒面在參考點(diǎn)處的法曲率是弧齒錐齒輪與準(zhǔn)雙曲面齒輪技術(shù)的關(guān)鍵和難點(diǎn),并且修正后的齒面嚙合性能只能通過試切滾檢或通過仿真分析后才能知道。因此,為了得到滿意的嚙合

14、性能往往需要反復(fù)多次,且需要經(jīng)驗(yàn)的積累。目前國內(nèi)的齒輪加工企業(yè)大都采用這種加工方式，但也有更先進(jìn)技術(shù)的使用如綦江齒輪廠引進(jìn)的洛克威爾單級橋齒輪技術(shù)，采用特殊的“HYPOID GENEROID”錐齒輪傳動，該齒輪運(yùn)用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，運(yùn)轉(zhuǎn)時有較多對齒同時嚙合，強(qiáng)度高、噪音小、壽命長。4、 驅(qū)動橋關(guān)鍵技術(shù)及先進(jìn)開發(fā)模式4.1 驅(qū)動橋殼有限元分析法 20世紀(jì)60年代以來，由于電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應(yīng)用。有限元法不需要對所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格的簡化，既可以考慮各種計(jì)算要求和條件，也可以計(jì)算各種工況，而且計(jì)算精度高。有限元法將具有無限個自由度的連續(xù)體離散為有限個自由度的

15、單元集合體，使問題簡化為適合于數(shù)值解法的問題。只要確定了單元的力學(xué)特性，就可以按照結(jié)構(gòu)分析的方法求解，使分析過程大為簡化，配以計(jì)算機(jī)就可以解決許多解析法無法解決的復(fù)雜工程問題12。目前，有限元法己經(jīng)成為求解數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)以及工程問題的一種有效的數(shù)值方法，也為驅(qū)動橋殼設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的工具。4.2 驅(qū)動橋的參數(shù)化設(shè)計(jì) 參數(shù)化設(shè)計(jì)(Parametrie)(也叫尺寸驅(qū)動Dimension-Driven)是指設(shè)計(jì)對象模型的尺寸用變量及其關(guān)系表示，而不需要確定具體數(shù)值13，是CAD技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中提出的課題，它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖的功能。目前它是CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一

16、個重要的、且待進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲量。4.3 并行工程開發(fā)模式在驅(qū)動橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 汽車零部件已在國內(nèi)甚至全球范圍內(nèi)展開了劇烈的競爭，縮短新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時間、降低成本、提升質(zhì)量、提高市場競爭力，日益成為汽車零部件制造企業(yè)考慮的首要問題。并行工程(CE，Concurrent Engineering)14作為現(xiàn)代的，先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)模式，是解決上述問題的一種好辦法。并行工程的關(guān)鍵是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程實(shí)行集成的并行設(shè)計(jì)、面向制造與裝配的設(shè)計(jì)(DFMA，Design For

17、Manufacturing And Assembly)1518是并行工程的重要內(nèi)容。由此可見，現(xiàn)代汽車零部件設(shè)計(jì)已不再是單一的機(jī)械設(shè)計(jì)，而正在成為需綜合運(yùn)用多方面的基礎(chǔ)理論、技術(shù)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和許多當(dāng)代技術(shù)成就而進(jìn)一種交叉學(xué)科的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)6。5、未來驅(qū)動橋智能化控制系統(tǒng)已經(jīng)在汽車業(yè)得到了快速發(fā)展，如，現(xiàn)代汽車上使用的ABS(制動防抱死控制)、ESC（電子穩(wěn)定控制裝置）、ASR（驅(qū)動力控制系統(tǒng)）等系統(tǒng)。ASR通過控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩和汽車的制動系統(tǒng)等手段來控制驅(qū)動力，即在汽車起步，加速時減少驅(qū)動力,防止驅(qū)動力超過輪胎與路面的附著力而導(dǎo)致車輪空轉(zhuǎn)打滑，保持最佳的驅(qū)動力,改善汽車的方向穩(wěn)定性和操縱性。

18、另外，汽車電子控制系統(tǒng)和總線驅(qū)動系統(tǒng)的迅速發(fā)展，如線控?fù)Q擋、線控轉(zhuǎn)向、線控制動等的研究開發(fā)。AUTOnomy概念車底盤滑板結(jié)構(gòu)就是SKF線控制、燃料電池驅(qū)動的，加上不同形狀車身的轎車，現(xiàn)在已經(jīng)開始啟動，通用公司宣傳Dring the Hy-wire，這種車有可能在未來10年上市。當(dāng)線控這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品，發(fā)動機(jī)、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機(jī)全都不見了，當(dāng)然四個輪子還是要的。到那時，汽車就可以說是一臺裝在輪子上的計(jì)算機(jī)了19。6、結(jié)束語 綜上所述，我國汽車驅(qū)動橋的研究設(shè)計(jì)與世界先進(jìn)驅(qū)動橋設(shè)計(jì)技術(shù)還有一定的差距，我國車橋制造業(yè)雖然有一些成果，但都是在引進(jìn)國外技術(shù)、紡制

19、、再加上自己改進(jìn)的基礎(chǔ)上了取得的。個別比較有實(shí)力的企業(yè)，雖有自己獨(dú)立的研發(fā)機(jī)構(gòu)但都處于發(fā)展的初期。在科技迅速發(fā)展的推動下，高新技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，各種國外汽車新技術(shù)的引進(jìn)，研究團(tuán)隊(duì)自身研發(fā)能力的提高，我國的驅(qū)動橋設(shè)計(jì)和制造會逐漸發(fā)展起來，并跟上世界先進(jìn)的汽車零部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平。參考文獻(xiàn)：1 莫思劍 淺析我國商用汽車車橋的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢J.裝備制造技術(shù).2005年第1期。2 劉惟信 編著.驅(qū)動橋(汽車設(shè)計(jì)從書)M北京：人民交通出版式社，19873 張洪欣編汽車設(shè)計(jì)（第2版）M北京：機(jī)械工業(yè)出版,20044 唐定國 陳國明 齒輪傳動技術(shù)的現(xiàn)狀和展望J機(jī)械工程學(xué)報(bào),1993/10第25期(9)5 王聰興 馮茂林 現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法在驅(qū)動橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J公路與汽運(yùn) 2004/8第4期6 天工 驅(qū)動橋產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造出現(xiàn)新變化J.中國交通報(bào).2001/12/3 (7)7 周立 我國汽車零部件工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略選擇及