輕型貨車后驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請(qǐng)放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 譯文： 驅(qū)動(dòng)橋是汽車總成中的重要承載件之一,其性能直接影響整車的性能和有效使用壽命。驅(qū)動(dòng)橋一般由橋殼、主減速器、差速器和半殼等元件組成,轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋還包括各種等速聯(lián)軸節(jié),結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。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(cè)等為依據(jù)進(jìn)行的。現(xiàn)代設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的深入、豐富和發(fā)展,而非獨(dú)立于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的全新設(shè)計(jì)。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心,以設(shè)計(jì)理論為指導(dǎo),是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的主要特征。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計(jì)可以減小經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的盲目性和隨意性,提高設(shè)計(jì)的主動(dòng)性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。同樣,對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的研究不應(yīng)僅停留在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法上,而應(yīng)借助于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法以精益求精。本文對(duì)研究驅(qū)動(dòng)橋所涉及的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法做了比較深入的研究,提出將各種設(shè)計(jì)方法互相結(jié)合,針對(duì)不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容分別應(yīng)用不同的方法,以促進(jìn)其設(shè)計(jì)過程趨于合理化和科學(xué)化。 1　CAD/CAE技術(shù) CAD是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段為設(shè)計(jì)人員提供各種快速、有效的工具和手段,加快和優(yōu)化設(shè)計(jì)過程及設(shè)計(jì)結(jié)果,以達(dá)到最佳設(shè)計(jì)需要的技術(shù)。將CAD技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì),不但可以縮短設(shè)計(jì)周期,還可以提高設(shè)計(jì)的精確度和可靠性,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的最佳化和自動(dòng)化。其發(fā)展呈開放、集成及智能的趨勢(shì)。目前常用的三維CAD造型軟件有Pro/E、UG、MDT、Solid Works、AutoCAD等。Pro/E是一種CAD/CAE/CAM一體化的軟件系統(tǒng),具有強(qiáng)大的實(shí)體造型和表面造型功能,可構(gòu)造非常復(fù)雜的模型。產(chǎn)生的模型可形成裝配體,并能生成制造該模型零件的模具。無論零件模型、裝配體模型還是模具模型,都可轉(zhuǎn)化為二維工程圖。它采用單一的數(shù)據(jù)庫,在任何階段都能自動(dòng)修改各階段的相應(yīng)數(shù)據(jù)。CAE方法中的有限元技術(shù)是計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算力學(xué)和計(jì)算工程科學(xué)領(lǐng)域里誕生的最有效的計(jì)算方法。有限元方法形態(tài)豐富,理論基礎(chǔ)完善,且已經(jīng)開發(fā)出一批通用有限元程序,使用這些軟件可解決工程領(lǐng)域眾多的大型科學(xué)和計(jì)算難題,有限元計(jì)算結(jié)果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù)。許多有限元分析程序?qū)⒂邢拊治?、?jì)算機(jī)圖形學(xué)與優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來,形成完整的計(jì)算機(jī)輔助分析系統(tǒng),可顯著提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能,縮短設(shè)計(jì)周期,增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。在眾多有限元分析商業(yè)軟件中,ANSYS是最通用有效的軟件之一,它擁有豐富和完善的單元庫、材料模型庫和求解器,確保高效地求解各類結(jié)構(gòu)的靜力、動(dòng)力、振動(dòng)、線性和非線性問題以及熱分析和熱-結(jié)構(gòu)耦合問題,其高級(jí)分析技術(shù)還能進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和拓?fù)鋬?yōu)化等。CAD/CAE技術(shù)在驅(qū)動(dòng)橋的研究和設(shè)計(jì)中大有用武之地。對(duì)于新產(chǎn)品,用CAD造出驅(qū)動(dòng)橋各個(gè)元件的實(shí)體模型,用CAE對(duì)這些模型進(jìn)行計(jì)算,檢驗(yàn)其性能是否滿足要求。如果不滿足要求可修改模型,直到滿意為止。最后將模型轉(zhuǎn)化為工程圖,便可制造產(chǎn)品。如果將CAD/CAE與CAM或快速成型技術(shù)結(jié)合起來,能顯著縮短從設(shè)計(jì)到制造的整個(gè)產(chǎn)品周期,還可生成現(xiàn)有零件的零件庫,以方便相似或系列驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。當(dāng)然,對(duì)已有零件進(jìn)行強(qiáng)度和失效分析以及改進(jìn)也會(huì)經(jīng)常用到這種方法。在分析某微型車專用驅(qū)動(dòng)橋殼的破壞原因時(shí),參考文獻(xiàn)[1]采用了CAD/CAE方法。先用三維CAD造型軟件Deas建造該橋殼的模型,然后用有限元方法進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中,該區(qū)域與破壞區(qū)域吻合。采用不同方案對(duì)模型進(jìn)行修改,并計(jì)算修改后模型的應(yīng)力分布,找到了較好的改善方案。改進(jìn)后的驅(qū)動(dòng)橋使用情況良好。 參考文獻(xiàn)[2]則將CAD/CAE技術(shù)與C語言相結(jié)合,利用C語言中的“類”對(duì)系統(tǒng)控制模塊和功能模塊元素及成員函數(shù)進(jìn)行封裝,得到優(yōu)化的系列驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型,最大限度地利用了現(xiàn)有設(shè)計(jì)資源。 2　可靠性工程 可靠性工程以概率和隨機(jī)分布為基礎(chǔ),研究各種結(jié)構(gòu)在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率。人們對(duì)隨機(jī)現(xiàn)象的研究由來已久,但其在工程中的應(yīng)用卻并非相伴而生。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)認(rèn)為材料本身的性能(強(qiáng)度、韌性和硬度等)和所受到的應(yīng)力都是常量,以此為指導(dǎo)的產(chǎn)品偏于保守?？紤]隨機(jī)性并在設(shè)計(jì)中引入可靠度,更真實(shí)地反映了客觀現(xiàn)實(shí),由此設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品也更科學(xué)、合理。現(xiàn)在,一些發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)計(jì)制造的某些零件,其壽命可以精確到小時(shí),如果沒有可靠性計(jì)算,是不可想象的。機(jī)械結(jié)構(gòu)常用的可靠度計(jì)算方法是一次二階矩法。該法將狀態(tài)函數(shù)(強(qiáng)度與應(yīng)力之差)在均值點(diǎn)處按泰勒級(jí)數(shù)展開,忽略二次以上項(xiàng),便可得到可靠度指標(biāo)。由于該法假設(shè)各個(gè)變量均為相互獨(dú)立的正態(tài)隨機(jī)變量,且只取級(jí)數(shù)的線性項(xiàng),故與實(shí)際偏差較大。為此,人們又改進(jìn)了這種方法,得到設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)法、等效正態(tài)分布法和拉格朗日乘子法等[3]。近年來,隨著模糊數(shù)學(xué)和有限元技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了模糊可靠度設(shè)計(jì)和基于可靠度的有限元計(jì)算等新方法,可靠度本身的計(jì)算也由半經(jīng)驗(yàn)半概率法、近似概率法發(fā)展到更精確的全概率法。 為了使驅(qū)動(dòng)橋的性能更優(yōu)良,壽命更符合人們的要求,包括橋殼、齒輪到半軸的設(shè)計(jì)都必須將可靠度考慮進(jìn)去。在參考文獻(xiàn)[4]中,為了實(shí)現(xiàn)給定可靠度求出驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)徑,作者對(duì)貝葉斯統(tǒng)計(jì)后期期望方法進(jìn)行了整理,得到了基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋殼的可靠性設(shè)計(jì),并通過例子予以驗(yàn)證。結(jié)果表明該方法克服了傳統(tǒng)方法的保守性,使設(shè)計(jì)更合理。參考文獻(xiàn)[5]介紹了可靠性設(shè)計(jì)在驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,給出了單級(jí)輪式工程機(jī)械主減速器的可靠性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和算例分析,得出了該方法對(duì)減小驅(qū)動(dòng)橋尺寸、節(jié)省材料、提高承載能力和使用壽命具有較大實(shí)際意義的結(jié)論。 3　模態(tài)分析 模態(tài)分析是對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)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(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)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(dòng)態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。在數(shù)學(xué)上,模態(tài)參數(shù)是力學(xué)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程的特征值和特征向量;而在實(shí)驗(yàn)方面,則是測(cè)得的系統(tǒng)的極點(diǎn)(固有頻率和阻尼)和振型(模態(tài)向量)。模態(tài)分析技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)是在對(duì)系統(tǒng)做動(dòng)力學(xué)分析時(shí),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。對(duì)于大型復(fù)雜的系統(tǒng),比如汽車,可采用子結(jié)構(gòu)分析方法。它是把復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)劃分為各子結(jié)構(gòu),分別對(duì)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析或?qū)嶒?yàn)?zāi)B(tài)分析,取得子結(jié)構(gòu)的動(dòng)力模型及其特性參數(shù),再將子結(jié)構(gòu)按照一定方法綜合成一整體進(jìn)行分析,是一種有效縮減自由度的方法。驅(qū)動(dòng)橋的振動(dòng)特性不但直接影響其本身的強(qiáng)度,而且對(duì)整車的舒適性和平順性有著至關(guān)重要的影響。因此,對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行模態(tài)分析,掌握和改善其振動(dòng)特性,是設(shè)計(jì)中的重要方面。參考文獻(xiàn)[6]通過模態(tài)分析方法找到了某汽車驅(qū)動(dòng)橋的破壞原因。該車使用中其驅(qū)動(dòng)橋殼中部區(qū)域常出現(xiàn)裂紋,靜強(qiáng)度計(jì)算表明該橋殼靜應(yīng)力分布合理,破壞區(qū)的靜應(yīng)力很小。模態(tài)分析中橋殼的前九階頻率在路面譜頻率范圍內(nèi),在路面譜的激勵(lì)下很容易引起垂直方向的共振。進(jìn)一步的強(qiáng)迫振動(dòng)分析表明,其中部某些部位應(yīng)力超過了材料的強(qiáng)度極限,動(dòng)態(tài)特性不好、動(dòng)強(qiáng)度不足是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)橋破壞的根本原因。這不但說明模態(tài)分析方法在驅(qū)動(dòng)橋研究和設(shè)計(jì)中有著具體的應(yīng)用,而且還是必要的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)和分析方法不足以解決汽車關(guān)鍵部件的動(dòng)態(tài)承載強(qiáng)度問題。 4　優(yōu)化算法 現(xiàn)代優(yōu)化算法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、禁忌搜索算法、模擬退火算法、遺傳算法和拉格朗日松弛算法等。這些算法涉及生物進(jìn)化、人工智能、數(shù)學(xué)和物理學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)等概念,是以一定的直觀為基礎(chǔ)構(gòu)造的算法,稱之為啟發(fā)式算法。啟發(fā)式算法的興起與計(jì)算復(fù)雜性理論的形成有密切關(guān)系。當(dāng)人們不滿足于常規(guī)算法求解復(fù)雜問題時(shí),現(xiàn)代優(yōu)化算法開始體現(xiàn)其作用。模擬退火算法是局部搜索算法的擴(kuò)展,它是一種全局最優(yōu)算法,可應(yīng)用于組合最優(yōu)化問題。遺傳算法是一種隨機(jī)的全局搜索算法,能在搜索過程中自動(dòng)獲取和積累有關(guān)空間的知識(shí),并自適應(yīng)地控制搜索過程,從而得到最優(yōu)解或次優(yōu)解。由于遺傳算法具有兼容性,因此可根據(jù)遺傳算法和模擬退火算法各自的優(yōu)點(diǎn),將兩者相結(jié)合構(gòu)造遺傳模擬退火算法,對(duì)離散與連續(xù)的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。另外,模糊數(shù)學(xué)和優(yōu)化相結(jié)合產(chǎn)生了模糊優(yōu)化算法,可靠性工程和優(yōu)化的結(jié)合則產(chǎn)生基于可靠性的優(yōu)化算法。可以預(yù)見,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,必然會(huì)出現(xiàn)各種新型的、更先進(jìn)的優(yōu)化算法。將優(yōu)化算法引入驅(qū)動(dòng)橋及各元件的設(shè)計(jì),可以減小部件體積、節(jié)省材料、優(yōu)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化傳動(dòng)零件的參數(shù),使其設(shè)計(jì)更科學(xué)、合理。參考文獻(xiàn)[7]和[8]分別用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法對(duì)直齒和斜齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化,以齒輪副體積最小為目標(biāo)函數(shù),達(dá)到了令人滿意的結(jié)果。這表明應(yīng)用優(yōu)化算法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)零件結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)可行、高效。 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