1、IIXXXX 大学毕 业 设 计 说 明 书班 级： 姓 名： 学 院： 专 业： 题 目： TYQ4190 型汽车轮边减速器的设计 Designing the wheel-side planetary reducer of theTYQ4190指导教师： 职称: 职称: 20*年*月*日II毕 业 设 计（论文）任 务 书 毕业设计（论文）题目：汽车轮边减速器设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：要求：1.根据原始数据和有关资料，进行文献检索、调查研究工作；2.综合应用所学基础理论和专业知识，制定最佳设计方案；3.所设计的轮边减速器总成应满足 1250 型载重车的各项性能要求；4.设计
2、图纸要求布局合理，正确清晰，符合国家制图标准及有关规定；5.毕业设计说明书要求内容完整、层次清晰、文理通顺，具体按照太原理工大学毕业论文规范撰写；6.通过毕业设计，掌握轮边减速器的结构型式、设计方法；7.独立按时完成毕业设计所承担的各项任务。原始数据（资料）：1、质量参数：(kg)载质量 整备质量 总质量 挂车质量 半挂鞍座质量12000 7000 19000 35000 11000尺寸参数： (mm)外形尺寸 598025003030 轴距 3400 接近角/离去角(度) 18/32车箱内部尺寸 轮距 2027/1820 最小离地间隙 2402、其它参数：1)、最高车速：98km/h2)、最
3、大爬坡度(%)：30 3)、车轮及轮胎：12.00R204)、轴数：2毕业设计（论文）主要内容：1. 结合 4190 型牵引车的相关参数及结构特点，进行轮边减速器总成的设计；2. 确定轮边减速器的结构类型；3. 确定轮边减速器总成的主要性能参数；4. 轮边减速器总成的设计、计算、分析、制图；5. 其他相关零部件的设计；6. 结合本课题查阅并翻译 1 万印刷符合的英文资料；7. 模拟申请专利一份II8. 编写设计说明书。学生应交出的设计文件（论文）：1. 轮边减速器总成图纸一套；2.毕业设计说明书。 （按太原理工大学学生毕业论文撰写规范写）主要参考文献（资料）：1 吉林大学汽车工程系编著.汽车构
4、造(下册) 第五版. 北京：人民交通出版社2 王望予.汽车设计(第 4 版).北京：机械工业出版社3 机械设计手册(上.中册).北京：化学工业出版社4(日)武田信之 著.方泳龙 译.载货汽车设计.北京：人民交通出版社5 高维山.驱动桥.北京：人民交通出版社6 QC/T 265-2004汽车零部件编号规则专业班级 学生 要求设计（论文）工作起止日期 2011-3-21-2011-6-17 指导教师签字 日期 2011-3-21 教研室主任审查签字 日期 系主任批准签字 日期 II开题报告一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义轮边减速器一般为双极减速驱动桥中安装在轮毂中间或附近的第二级
5、减速器。在一些矿山水利及其他大型工程等所用的重型汽车，工程和军事上用的重型牵引汽车及大型公共汽车等，要求有较高的动力性，而汽车车速相对较低，因而其传动系的低档总传动比很大，为了使变速器分动器传动轴等总成不致因承受过大尺寸及质量过大，应将传动系的传动比以尽可能大的比率分配给驱动桥。这就导致一些重型汽车大型汽车的主减速比必须很大，还有一些越野汽车要求在坏路上和无路地区具有良好的通过性，即要求汽车在满载情况下能以平均车速通过各种坏路及无路地带时有足够离地间隙(如松软的土壤、沙漠、山地、雪地沼泽等)，因此在设计上述重型汽车、大型公共汽车、越野汽车时，需要在车轮旁附加轮边减速器。我国研制汽车轮边减速器始
6、于 20 世纪 70 年代中期，由于各种原因，至今发展不快，只有几个厂家从事生产，技术水平只相当国外 20 世纪 80 年代末的水平，数量和质量也远远满足不了国内运输业发展的需要。进入 21 世纪以来，我国经济形势发生了很大的变化。公路运输得到了很快的发展，为了降低运输成本，缓解铁路压力，促使了汽车的运输能力和载货量逐渐加大。因此，重型汽车轮边减速器在我国的应用前景十分广阔。自从我国加入 WTO 之后，减速器行业面临极大的压力与挑战，为了应对这一严峻形势，一方面要引进更多更好的国外产品与相关技术，另一方面必须迅速发展民族工业。国外的汽车减速器应用得比较好，技术也比较先进，但价格比较高。一般情况
7、是：国外的整机的价格是国内价格的 23 倍，而易损件、备件的价格却是 58倍，因此，发展我国的轮边减速器产品是非常必要的。轮边减速器属于汽车减速零部件的关键总成，是为了提高汽车的驱动力，以满足或修正整个传动系统力的匹配。本论文就是对轮边减速器进行研究，找出合适的方法，为自主研发出具有结构简单，高精度和高可靠性的减速器提供理论支持。(1)重型汽车轮边减速器多以行星齿轮为主，世界上的一些发达国家，如日本、瑞典、俄罗斯和美国等，对行星齿轮传动的研究、生产和应用都十分重视，在传动性能、传递功率、结构优化、转矩等方面均处于领先地位。发展比较快且取得一定科研成果的是在行星齿轮传动动力学方面。近几年来，随着
8、我国对制造业的扶持和资金的投入以及科学技术不断进步，机械科技人员经过不懈的努力以及技术引进和消化吸收，在行星齿轮理论研究和优化设计等方面取得了定的研究成果，在行星齿轮传动非线性动力学模型和方程方面的研究是国内两个关于行星齿轮传动动力学的代表，他们的研究成果取得了一定的成就并把许多技术应用于实际当中。与此同时，现代优化设计理论也应用到行星齿轮传动技术中，根据不同的优化目标，通过建立轮边减速器行星齿轮数学模型，产生了多种优化设计方法。在已经取得的成果中，有针对行星轮均载机构和功率分流方面的优化设计，有针对行星齿轮传动啮合效率、结构性能、体积的多目标优化设计研究，有专门针对如重型汽车轮边减速器行星传
9、动机构齿轮模态优化设计，有针对行星机构噪声、振动、固有频率特性研究，这些成果的研究有利于提高了工程技术人员对行星传动技术的认识。在新理论和新数学计算方法出现的同时，行星齿轮减速器的优化设计方法也随着更新，比较新的研究成果：有可靠性工程理论在优化设计中的应用，有遗传算法在行星齿轮优化设计中的应用，有模糊数学在行星齿轮优化设计中的应用，有可靠性工程理论在优化设计中的应用，基于可靠性工程的理论通过引入强度可靠性系数方程来进行优化设计。这些新的设计理论和新的设计方法将II许多设计理论概念和研究成果应用到优化设计中，对行星齿轮传动优化设计理论研究的发展有很大的贡献。(2)对于行星齿轮减速器结构设计方面，
10、目前国外已经广泛采用了 CADCAECAM一体化的设计方法，这是一种面向零件的参数化的 3D 实体模型设计技术，与以往传统的二维设计方法相比，这是一条革命性的设计理念。通过三维结构设计与优化设计的完美结合，可以使设计一体化，对工作效率的提高是非常有好处的。当前，国外的一些公司针对产品的不同特点，开发出了很多专用的优化设计模块，这些优化设计模块之间有良好的数据接口，产品的几何模型可以通过它们实体造型模块的优化结果直接输出，这样的设计大大提高了工作效率，对于产品开发周期缩短，企业研发能力的提高都有好处，由于开发的产品周期短、速度快，可以使企业在市场竞争中处于领先地位。目前，我国机械设计发展比较快，
11、设计水平也在不断的提高。(3)随着计算机广泛应用于设计领域，在产品的研发初期，可以应用计算机辅助工程(CAE)，通过计算机模拟实际工作情况，对产品的各项性能进行检测，比如对其静态的，动态的性能进行测试，这样可以在设计时发现产品的缺陷，避免样机制造的风险，用 CAE 技术不仅可以降低研发成本，缩短研发周期，而且可以对设计的结果进行验证，这样可以整体了解产品的性能，省去一些不需要的环节，节省研发费用，现在对于一些特别复杂的机械零件，由于在 CAE 中不易建模而采用在三维 CAD 中进行建模，把所建好的实体模型数据，用另一种可以让 CAE 软件识别的格式保存，然后导入到 CAE 软件中。目前，采用
12、ADAMS、ANSYS 等有限元分析软件对所设计的机械产品进行有限元分析在设计中得到了广泛的应用。随着计算机性能的提高和设计人员经验的积累，对产品设计的仿真模型与实际模型相差很小，这样可以保证仿真性能的可靠性。近些年由于国家对制造业的重视，许多国内高校及科研部门对计算机辅助方面有了一定的投入，特别在有限元方面，并取得了一定得成果。随着有限元方法的应用，普及以及设计人员的经验积累，实体建模将越来越接近真实结构，这样的研究成果才能真正指导生产实践。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 本论文就是对轮边减速器进行研究，找出合适的方法，为自主研发出具有结构简单，高精度和高可靠性的减速器提供理论支持。
13、1 查找相关参数及结构特点，进行车轮减速器和桥壳总成的设计；2 确定轮边减速器和桥壳的结构形式；3 确定轮边减速器和桥壳的主要性能参数；4 轮边减速器和桥壳的总成的设计、计算、分析、制图；5 其他相关零部件的设计；6 结合本课题查阅并翻译不少于 3000 字的英文资料；7 编写设计说明书；三、研究步骤、方法及措施：方法主要有文献研究法：通过对中国学术期刊网，万方数据资源系统等中英文数据库的检索，收集有关资料，并对收集的资料进行归纳分析，为论文作铺垫。(1)重要零部件选型设计：选择轮边减速器和桥壳的结构形式及零部件的结构设计，选择和计算基本参数。(2 主要零部件的强度校核：利用有限元发对轮边减速
14、器行星架的结构强度进行分析校核。(3 总装图与零件图的计算机绘制：本项目的所有图纸运用 CATIA 软件进行绘制，II均采用电子文本，部分重要零部件采用三维图，并在计算机上进行模拟装配，以求减少设计失误。四、研究工作进度： 第 1-4 周 ：调查研究，收集资料，翻译外文资料，确定轮边减速器的结构形式。第 5-8 周 ：确定轮边减速器的总体尺寸和结构参数，计算性能参数并进行结构设计。第 9-12 周 ：绘制轮边减速器和桥壳总成图。第 13-16 周：绘制零部件二维工程图，整理资料，撰写毕业论文。第 17-18 周：毕业答辩五、主要参考文献： 【1】刘淮信主编.汽车设计.北京； 清华大学出版社，2
15、001【2】陈家瑞主编.汽车构造，机械工业出版社，1997【3】机械设计手册编委会.机械设计手册.北京；机械工业出版社，2004【5】邓勋、张文明、郭耀斌.BZQ3390 矿用自卸车轮边减速器的设计.煤矿机械，2008，vol.29（No.6）;16-18【6】张华增、曹人乐.改进轮边减速器垫片结构.科技创新报，2008,No.22;78【7】焦万铭、冯雅丽、杨钰.狂勇气车轮边二级行星减速器设计.矿山机械，2008，vol.36;38-39【8】刘玉春、罗维东等.矿用汽车轮边减速器可靠性优化设计.机械设计制造，2006，No.9;18-20.【9】杨锁望、韩玉琪、杨钰.矿用自卸车驱动桥壳结构分
16、析与改进设计.专用汽车，2005，No.1;21-23【10】杨钟胜.矿用自卸车驱动桥轮边减速器的研究与制造.汽车工艺与材料，2011，No.10；37-47【11】项生田、李剑敏等.轮边减速器行星架结构强度和疲劳寿命分析.汽车工程，2011，vol.33(no.5);417-421【12】张宝成.轮边减速器内齿圈的结构改进设计.北京矿冶研究总院.【13】李必文、张春良.轮边减速器优化设计存在的问题及对策.中国工程机械学报，2008，vol.6(no.1);53-57【14】汪振晓、李增辉.轮边减速器总成的设计.汽车科技增刊，2008,【15】陈海、洪恒恒等.驱动桥桥壳有限元分析及结构优化.开
17、发研究，2011，no.7；48-49【16】尹道骏.重型汽车轮边减速器的研究.合肥工业大学.2010【17】C.Yuksel、A.kahraman.Dynamic tooth loads of planetary gear sets having tooth profile wear.The university of Toledo,2004.【18】C.H.Mcmurray、W.J.Blanchflower.Multi-Channel,Probe Colorimeter for Use with the Micro-elisa Test,Which Makes Use of Disposa
18、ble 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、导师意见： II指导教师（签字） 摘 要本文根据 TYQ4190 型半挂牵引车的设计要求，完成了轮边减速器的设计。由于车速要求较高，且其载重量大，
19、对其结构的强度要求较高。对比已有车型并考虑各种传动的优缺点选取轮边减速器的类型为 NGW 行星齿轮减速器，根据分配的传动比，初步确定齿数，然后按照扭矩特性和轮齿的弯曲强度公式计算出齿轮副的模数。计算出基础参数以后根据该参数设计齿轮副的其它尺寸和轮边减速器的结构参数。对该齿轮副进行效率检验和强度校核。同时对轴承和连接花键的选择和设计，并进行了强度校和。在轮边减速器校验合格后，运用 UG 对轮边减速器进行三维建模，创建的轮边减速器三维实体模型可以直观的看到各零件之间的匹配是否合理，有无干涉，是对设计尺寸的初步检验，而且也是对零件仿真分析和加工的一个基础。在三维图合理无干涉的情况下用 CAD 软件绘
20、制图纸完成设计任务。关键词：半挂牵引车，轮边减速器，UG，行星齿轮IIAbstractIn this article,it introduces the designing of the wheel-side planetary reducer of TYQ4190 semi-trailer towing vehicle. According to the high speed and the large loads, we need a higher strength of its structure. Reference to existing models and consider th
21、e advantages and disadvantages of various transmission , selection the NGW planetary gear reducer. According to the given parameters, choose the best gear numbers and the m. Principle is that make sure the size of the structure is as small as possible. Calculated all parts of the structures size, an
22、d then check its strength. Design the structure forms of the bearings and the spline.After the completion of mechanical design, we have to establish the main parts of the three-dimensional model with UG software. While establishing the three-dimensional of the gears, we can check the reasonableness
23、of a planetary gear. And it is the base of simulation analysis and processing.Key words: semi-trailer towing vehicle , wheel-side planetary reducer, UG, planetary gear目录摘要 .IAbstract.II引 言 .11 绪论 .21.1 轮边减速器文献综述 .21.1.1 轮边减速器分类及工作原理 .21.1.2 国内外发展现状和发展前景 .41.2 课题背景及开展研究的意义 .51.2.1 课题背景 .51.2.2 研究的意义
24、.51.3 主要研究内容 .62 齿轮传动的参数设计计算 .7II2.1 已知条件 .72.2 设计计算 .72.2.1 分配传动比 .72.2.2 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图 .82.2.3 配齿计算 .112.2.4 初步计算齿轮的主要参数 .123 验算和效率的计算 .173.1.装配条件的验算 .173.2 传动效率的计算 .174 行星齿轮的强度校核 .204.1 行星齿轮传动的受力分析 .204.2 太阳轮-行星轮齿轮副强度的校核 .214.2.1 齿面接触强度的校核计算 .214.3 行星轮-内齿圈齿轮副的校核 .304.3.1 齿面接触强度的校核计算 .304.3.2
25、 齿根弯曲强度的校核计算 .325 轴承载荷和寿命的校核 .345.1 承载轴承的选用 .345.2 行星轮轴轴承的校核 .346 花键的选择和计算 .366.1 主动轴花键的选择及强度计算 .366.1.1 花键副齿数与模数的确定 .366.1.2 花键副的强度计算 .366.2 其他花键的选择 .376.2.1 齿圈毂与内齿圈啮合处花键的选择 .376.2.2 齿圈毂和桥壳总成 .377UG 建模 .387.1 UG 简介 .387.2 UG 模型示图 .388 行星轮加工工艺设计 .418.1 选择毛坯尺寸 .418.2 拟定工艺路线 .428.2.1 定位基准的选择 .428.2.2 加工阶段的划分 .428.2.3 确定工艺路线 .42结论 .44参考文献 .45致 谢 .46II引 言轮边减速器在国内外都已发展多年，目前技术已经比较成熟，但国内的研究与国外的先进国家相比仍有一段差距。本文设计的轮边减速器采用技术较为成熟的行星齿轮传动结构，与普通齿轮传动相比他有很多优点，如可以减小体积和重量，并且可以达到较高的变比。本文根据已给出的部分参数，设计了模数为 5 的一级行星齿轮减速器。计算了其参数，并且对太阳轮和内齿圈的齿面和齿根分别进行了强度校核。并且设计了连接件，如花键，螺栓等。并且用UG 建立了三维实体模型，并组装成装配图，以察看其配合程度。
