汽車驅動橋設計【輕型貨車驅動橋設計】【主減速器采用單級主減速器驅動橋】

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(1)沖焊橋殼：沖焊橋殼工藝是經(jīng)過氣割下料后，中頻加熱沖壓成型后兩半對焊。這是一種傳統(tǒng)的橋殼加工形式，具有工藝簡單、材料利用率高、質量小、韌性高、彈性好、成本低的優(yōu)點。但由于沖焊過程中，材料受熱，使得材料分子結構發(fā)生了變化，失去了原有的狀態(tài)致使強度降低。同時，由于在焊接過程中，不可避免地出現(xiàn)焊接缺陷，而焊接缺陷是影響整體強度的主要原因之一。 ? ? (2)鑄造橋殼：具有剛性好、強度高、塑性變形小、易鑄成等強度梁等優(yōu)點，但韌性及彈性沒有沖焊橋殼好[12]。為了達到更大的承載能力，往往以加大截面、增加安裝尺寸的方式進行局部加強，這就使得整體質量大、鑄造質量不易保證、成本較高，不適合整車進行輕量化及降成本設計。 ? ? (3)整體冷成型無焊縫橋殼：這是一種新型的橋殼成型方式，其特點是采用國際最先進的低合金無縫鋼管整體冷成形，無縱向焊縫，消除了由于材料受熱而使晶格發(fā)生變化后強度下降的影響。在冷成形的過程中，反而使強度大幅度提高，據(jù)實驗，冷成形橋殼的抗彎和疲勞強度比熱成型兩半殼焊接橋殼可提高近一倍。 3.3.2? 從齒輪減速形式上 ? ? 從傳統(tǒng)的中央單級減速發(fā)展到了現(xiàn)在的中央及輪邊雙級減速或雙級主減速器結構，不但擴寬了車橋轉速比的范圍，有利于輸出轉速及輸出扭矩的調整。還由于把減速機構放到輪邊后，使得車橋中央的第一級減速比做得比較小，因此橋殼中部離地間距較大，能很好地滿足汽車通過性的要求。 3.3.3? 從齒輪加工形式上 ? ? 由于汽車高速行駛要求及法規(guī)對于噪音的控制要求，為了降低齒輪在高速運轉下的磨損，增加車橋的使用壽命，降低維修費用，車橋內部的主、從動齒輪、行星齒輪及圓柱齒輪逐漸采用精磨加。但由于精磨加工成本較高，因此在貨車車橋上的應用還不是很多，但這也是以后高速車橋發(fā)展的需要[13]。 3.3.4? 從車橋所帶的附件上 ? ? 為了在市場競爭中凸出本企業(yè)車橋的亮點，現(xiàn)在各車橋廠做得最多的事情就是在傳統(tǒng)車橋的基礎上不斷增加具有競爭優(yōu)勢的先進附件：比如為了增加汽車行駛安全性，增加ABS防抱死系統(tǒng)、驅動防滑控制系統(tǒng)(ASR)、制動間隙調整臂、無石棉制動摩擦片等裝置，是今后車橋發(fā)展必不可少的項目;為了提高車輛行駛的平順性，很好地保護車輛運載貨物，選裝空氣懸架或橡膠懸掛是有效途徑。根據(jù)資料表明，隨著相關法律法規(guī)的不斷完善，空氣懸架市場將進入增長期;為了有效地保護車輪制動鼓，減少由于制動鼓發(fā)熱而造成龜裂和抱死的現(xiàn)象，現(xiàn)在有的廠家主要從制動鼓散熱形式去研究制動鼓結構，讓制動鼓不僅要有好的散熱，還要有有效的導熱，形成風冷降溫，消除了傳統(tǒng)的強制水冷降溫的做法，從而提高車橋輪鼓的制動性能和使用壽命[14]。 3.3.5? 從油封質量上 ? ? 要求密封性好，使用壽命長，讓車橋在高速、高溫、長時間動轉狀態(tài)下不漏油，保證車橋的良好潤滑，減少維修維護所需的費用。 四、結束語 ? ? 綜合分析，雖然汽車科技發(fā)展迅速，但在目前的狀態(tài)下車橋的結構并沒有多大的變化，為了適應市場的需要，適應國家法律、法規(guī)的需要，車橋技術的進展主要是：改變橋殼的制造工藝以提高制造的效率、增加車橋附件的技術含量以提高車輛行駛安全性、提高車橋的自潤滑能力以提高車橋的使用壽命、增加電子技術在車橋的上應用以減少人工操縱的疲勞、減少維修費用、提高服務質量、降低車橋成本以提高車橋的競爭力等方面開發(fā)車橋，從最大限度上滿足車橋高速、重載、智能發(fā)展的需要，以生產出具有本企業(yè)特色、適合市場需要的車橋。 參考文獻 [1].葛海龍.后橋主減速器裝配的關鍵測量技術.合肥工業(yè)大學碩士學位論文,2005 [2].張冬.機械工程師.2007年.第11期 [3].陳家瑞.汽車構造(第四版)(下冊).北京:人民交通出版社,2002 [4].賈憲林,周雙龍,高清海,等.汽車主減速器圓錐滾子軸承預緊參數(shù)的確定[J].軸承,2006(7):11-12.? [5].劉惟信.汽車車橋設計[M].北京:清華大學出版社,2004.? [6].王望予.汽車設計[M].3版.北京:清華大學出版社,2002.? [7].陳黎卿,鄭　泉.基于ASP.NET的汽車維修OA系統(tǒng)的開發(fā)研究[J].工業(yè)控制計算機,2007(8):59-61. [8].李珍華,丁杰雄,王叢嶺等一種改進的通用型主錐選墊機原理及實現(xiàn).材料.工藝.設備,2004,(l):35-41 [9].徐灝,等.機械設計手冊〔M〕.北京:機械工業(yè)出版社,1991.9. [10].王雪清.軸承使用時的預緊情況分析.軸承,2001,(2):15-18 [11].王敏中.高等彈性力學.北京大學出版社,2002 [12].孫傳祝,董煥?。P于軸向滑塊凸輪式差速器的初步探討[J]．職大學報,2005,55(2):14～21 [13].雷雨成,白綏濱,王聰,等．超越式汽車差速器研究[J]．哈爾濱工業(yè)大學學報,1995,(6):145． [14].劉惟信. 汽車車橋設計[M]. 北京:清華大學出版社,2004.