基于PROE的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)建模與裝配設(shè)計(jì)

1、題 目：基于PRO/E的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)建模與裝配設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：近年來隨著四輪驅(qū)動(dòng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些高性能轎車和運(yùn)動(dòng)型汽車為了提高汽車的動(dòng)力性和穩(wěn)定性，開始采用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?，F(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員已把四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)看成整車控制中的一個(gè)環(huán)節(jié)，力圖按照汽車行駛狀況和道路條件，把驅(qū)動(dòng)扭矩合理地分配給前后輪，使驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力隨著車輛狀態(tài)、道路狀況和駕駛員意圖的變化而變化，從而全面提高汽車的各項(xiàng)性能。汽車行使時(shí)為了最大限度地利用地面所能提供的牽引力，提高汽車的起步加速和通過性能，采用四輪驅(qū)動(dòng)(4 Wheel Drive, 4WD)方式。四輪驅(qū)動(dòng)使整車重量均為附著重量，能發(fā)揮出較大的驅(qū)動(dòng)力

2、。此時(shí)前橋具有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)雙重功能，對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向特性要求較高。全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)(full time 4WD)系統(tǒng)可以自動(dòng)完成對(duì)前后驅(qū)動(dòng)力的分配，達(dá)到更完美的驅(qū)動(dòng)力及轉(zhuǎn)向力的配置。本文主要是從影響四驅(qū)車驅(qū)動(dòng)力分配的差速器入手，闡述差速器的類別及工作原理，以及對(duì)普通差速器改進(jìn)后的防滑差速器的說明，還有就是提高車輛主動(dòng)安全性和行駛穩(wěn)定性的路面附著系數(shù)的介紹。欲使汽車行駛，必須對(duì)汽車施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力以克服各種阻力。在汽車等速行駛時(shí)，其阻力由滾動(dòng)阻力、空氣阻力和上坡阻力組成。滾動(dòng)阻力主要是由于車輪滾動(dòng)時(shí)輪胎與路面變形而產(chǎn)生。彈性車輪沿硬路面滾動(dòng)，路面變形很小，輪胎變形是主要的；車輪沿軟路面(如松軟土路、沙地、雪

3、地等)滾動(dòng)，輪胎變形較小，路面變形較大。此外，輪胎與路面以及車輪軸承內(nèi)都存在著摩擦。車輪滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的這些變形與摩擦都要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)一定的動(dòng)力，因而形成滾動(dòng)阻力，以Ff表示，其數(shù)值與汽車的總重力、輪胎的結(jié)構(gòu)和氣壓以及路面性質(zhì)有關(guān)。汽車行駛時(shí)，需要擠開其周圍的空氣，汽車前面受氣流壓力并且后面形成真空，產(chǎn)生壓力差，此外還存在著各層空氣之間以及空氣與汽車表面的摩擦，再加上冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)、室內(nèi)通風(fēng)以及汽車表面外凸零件引起的氣流干擾等，就形成空氣阻力，以Fw表示?？諝庾枇εc汽車的形狀、汽車的正面投影面積有關(guān)，特別是與汽車空氣的相對(duì)速度的平方成正比。當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，空氣阻力的數(shù)值將顯著增加。汽車上坡時(shí)，其總重力

4、沿路面方向的分力形成的阻力稱為上坡阻力，以Fi表示，其數(shù)值取決于汽車的總重力和路面的縱向坡度。上坡阻力只是在汽車上坡時(shí)才存在，但汽車克服坡度所做的功并未白白地耗掉，而是以位能的形式被貯存。當(dāng)汽車下坡時(shí)，所貯存的位能又轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚨墓δ?，促使汽車行駛。為了克服上述阻力，汽車必須有足夠的?qū)動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由傳動(dòng)系在驅(qū)動(dòng)輪上施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩Mt，力圖使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。在Mt作用下，在驅(qū)動(dòng)輪與路面接觸之處對(duì)路面施加一個(gè)圓周力Fo，其方向與汽車行駛方向相反，其數(shù)值為Mt與車輪滾動(dòng)半徑Rr之比：Fo=Mt/Rr由于車輪與路面的附著作用，在車輪向路面施加力Fo的同時(shí)，路面對(duì)車輪施加一個(gè)數(shù)值相等、方向相反的反作用力F

5、t，F(xiàn)t就是汽車行駛的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力增大到足以克服汽車靜止時(shí)所受的阻力時(shí)，汽車開始起步行駛。汽車起步后，其行駛情況取決于驅(qū)動(dòng)力與總阻力之間的關(guān)系?？傋枇Φ扔谏鲜龈黜?xiàng)阻力之和：F=FfFwFi當(dāng)總阻力F等于驅(qū)動(dòng)力Ft時(shí)，汽車將勻速行駛。當(dāng)總阻力F小于驅(qū)動(dòng)力Ft時(shí)，汽車將加速行駛。然而，隨著車速增加，總阻力亦隨空氣阻力而急劇增加，所以汽車速度只能增大到驅(qū)動(dòng)力與總阻力達(dá)到新的平衡為止。此后，汽車便以較高的速度勻速行駛。使汽車加速所做的功轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，可隨時(shí)被利用，如此時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系脫開或使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，汽車將依靠慣性克服阻力而繼續(xù)行駛(滑行)并逐漸消耗所貯存的動(dòng)能。當(dāng)總阻力超過驅(qū)動(dòng)力時(shí)，汽車將減速

6、以至于停車。這時(shí)如欲維持原車速就需要加大節(jié)氣門或?qū)⒆兯倨鲹Q入低檔以便相應(yīng)地增大驅(qū)動(dòng)力。但是，汽車并不是在任何情況下都能發(fā)出足夠的驅(qū)動(dòng)力。比如汽車在很滑的(冰雪或泥濘)路面上行駛時(shí)，加大節(jié)氣門可能只會(huì)使驅(qū)動(dòng)車輪加速滑轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)力卻不能增大。驅(qū)動(dòng)力的最大值固然取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，但實(shí)際發(fā)出的驅(qū)動(dòng)力還受到輪胎與路面之間的附著性能的限制。當(dāng)汽車在較平整的干硬路面上行駛時(shí)，附著性能的好壞決定于輪胎與路面的摩擦力的大小，由物理學(xué)可知，在一定正壓力作用下，兩物體之間的靜摩擦力有一最大值，當(dāng)推動(dòng)力超過此值時(shí)，兩物體便會(huì)相對(duì)滑動(dòng)。對(duì)汽車行駛而言，當(dāng)驅(qū)動(dòng)圓周力大于輪胎與路面間的最大靜摩擦力時(shí)，

7、即出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)車輪的滑轉(zhuǎn)。因此在較平整的干硬路面上汽車所能獲得的最大驅(qū)動(dòng)力不可能超過輪胎與路面的最大靜摩擦力。當(dāng)汽車行駛在松軟路面上時(shí)，除了上述車輪與路面的摩擦阻礙車輪打滑外，還有嵌入輪胎花紋凹處的路面凸起部所起的抗滑作用。車輪打滑現(xiàn)象只有在克服了輪胎與路面的摩擦以及路面凸起部在輪胎施加的剪力作用下斷裂時(shí)才會(huì)發(fā)生。在汽車技術(shù)中，把車輪與路面的相互摩擦以及輪胎花紋與路面凸起部的相互作用綜合在一起，稱為附著作用。由附著作用所決定的阻礙車輪打滑的路面反力的最大值就稱為附著力。在積雪和泥濘路面上，因雪和泥的抗剪強(qiáng)度很低，被輪胎花紋切下的雪或泥又將花紋凹處填滿，使得輪臺(tái)表面和雪、泥之間的摩擦更小，因而附著系

8、數(shù)的數(shù)值很小。如果附著重力相同，積雪或泥濘路面的附著力比干硬路面要小得多，車輪也就更容易打滑。所以在這種條件下，盡管行駛阻力有時(shí)并不大，但受到附著力限制的驅(qū)動(dòng)力卻不能進(jìn)一步增大到足以克服行駛阻力，汽車不得不減速以至停車。普通貨車在冰雪路面上行駛時(shí)，往往在驅(qū)動(dòng)輪上繞裝防滑鏈，鏈條深嵌入冰雪中能使附著系數(shù)和附著力增加。但是，普通貨車因只能利用分配到驅(qū)動(dòng)輪上的那部分汽車總重力作為附著重力，故附著力可能仍不夠大。全輪驅(qū)動(dòng)的越野汽車則可利用汽車的全部重力作為附著重力，并可利用其輪胎上的特殊花紋獲得較大的附著系數(shù)，因而能使附著力顯著增加。差速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中的重要部件，其主要功能是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路

9、面上行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)輪以不同的轉(zhuǎn)速滾動(dòng)，即保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并將動(dòng)力分配給左右車輪。常見的差速器為托森差速器：托森差速器結(jié)構(gòu)圖1差速器殼；2直齒輪軸；3半軸；4直齒輪；5-主減速器從動(dòng)齒輪；6-蝸輪；7-蝸桿（兩個(gè)）托森差速器的工作原理： 當(dāng)汽車驅(qū)動(dòng)時(shí)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過空心軸傳至差速器外殼，差速器外殼通過蝸輪軸傳到蝸輪，再傳到蝸桿。前軸蝸桿通過差速器前齒輪軸將動(dòng)力傳至前橋，后軸蝸桿通過差速器后齒輪軸傳至后橋，從而實(shí)現(xiàn)前、后驅(qū)動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)牽引作用。 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，前、后驅(qū)動(dòng)軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，通過嚙合的直齒圓柱齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使一軸轉(zhuǎn)速加快，另一軸轉(zhuǎn)速下降，實(shí)現(xiàn)差速作用。由于差速器允許車輪

10、以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在泥濘等路面，當(dāng)一個(gè)車輪打滑時(shí)，動(dòng)力全部消耗在飛快轉(zhuǎn)動(dòng)的打滑車輪上了，其他車輪會(huì)失去動(dòng)力。通俗的話說，差速器是讓車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)候內(nèi)外輪有輪速差用的，否則車輛轉(zhuǎn)彎就會(huì)困難，但是差速器在越野道路上就是幫倒忙的。 因此，在四驅(qū)車上，還需配有限制和防止打滑的裝置，如差速鎖、限滑差速器、牽引力控制系統(tǒng)等。限滑差速裝置有很多結(jié)構(gòu)型式，國(guó)內(nèi)外對(duì)其分類不統(tǒng)一，在此給出了一種系統(tǒng)的劃分，如圖所示。限滑差速裝置分類現(xiàn)代輕瓔越野汽車限滑差遺裝置一般不采用差速鎖，多采用摩擦片式、蝸輪蝸桿式、變傳動(dòng)比、粘性聯(lián)軸節(jié)等型式，其最終的發(fā)展趨勢(shì)足采用牽引力控制系統(tǒng)。在過去三年，SUV一直是中國(guó)汽車市場(chǎng)增速最快的

11、細(xì)分市場(chǎng)，即使到了2013年，SUV市場(chǎng)依然實(shí)現(xiàn)30%的增速。中國(guó)SUV市場(chǎng)展望SUV市場(chǎng)結(jié)構(gòu)：1.SUV銷量增速：高端市場(chǎng)增長(zhǎng)最快 低端市場(chǎng)銷量下滑。2.SUV市場(chǎng)份額：中高端市場(chǎng)提升最多 低端市場(chǎng)降幅最高。本論文討論的主要內(nèi)容如下：(1) 掌握四輪驅(qū)動(dòng)的含義及應(yīng)用；(2)掌握汽車行駛原理；(3) 掌握差速器、防滑差速器等的的結(jié)構(gòu)、原理、作用、類型；(4) 了解市場(chǎng)SUV的情況（5）完成四輪驅(qū)動(dòng)路試試驗(yàn)以及臺(tái)架實(shí)驗(yàn)（輪邊轉(zhuǎn)速制動(dòng)器）；(6) 撰寫畢業(yè)論文，完成畢業(yè)答辯。設(shè)計(jì)（論文）的技術(shù)路線及預(yù)期目標(biāo)：技術(shù)路線:查閱相關(guān)資料，并在老師指導(dǎo)下，完成四輪驅(qū)動(dòng)路試試驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)差

12、速器工作原理進(jìn)行分析。預(yù)期目標(biāo)：(1) 閱讀相關(guān)文獻(xiàn)， 四輪驅(qū)動(dòng)的含義和應(yīng)用以及汽車的行駛原理。(2) 通過對(duì)差速器的工作原理的分析得出結(jié)論。（3）了解市場(chǎng)SUV的情況。（4）通過差速器、防滑差速器、地面附著系數(shù)、等的分析。完成論文撰寫。課題進(jìn)度計(jì)劃第14周英文翻譯、撰寫開題報(bào)告。第57周 了解汽車行駛原理；根據(jù)課題的主要方向以及主要內(nèi)容，查找相關(guān)的資料及數(shù)據(jù)。第810周通過四輪驅(qū)動(dòng)路試試驗(yàn)以及臺(tái)架實(shí)驗(yàn)（輪邊轉(zhuǎn)速制動(dòng)器），對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)差速器等的工作原理進(jìn)行分析。第1114周參數(shù)道FFA利利用利用利用利用相關(guān)資料對(duì)四驅(qū)系統(tǒng)、差速器、限滑差速器等進(jìn)行分析，撰寫畢業(yè)論文。第15周根據(jù)指導(dǎo)老師的意見，進(jìn)

13、一步的修改和完善畢業(yè)論文。完成畢業(yè)論文的撰寫和修改工作。第16周 參加論文答辯。完成課題所需條件及落實(shí)措施：通過對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的初步調(diào)查研究，我認(rèn)識(shí)到，要想把論文寫好需要做好以下幾點(diǎn)：1. 理論基礎(chǔ)結(jié)合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和自己再查閱相關(guān)文獻(xiàn)和書籍，掌握SUV四驅(qū)系統(tǒng)的工作原理。2. 實(shí)際操作通過四輪驅(qū)動(dòng)路試試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)，進(jìn)一步深刻掌握有關(guān)知識(shí)。3. 盡可能多的與指導(dǎo)老師交流，在老師的幫助下，查漏補(bǔ)缺，使畢業(yè)論文更加完善。參考文獻(xiàn)、資料：1 余志生. 汽車?yán)碚? 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20002 舒華，姚國(guó)平.汽車電子控制技術(shù). 北京：人民交通出版社，20083 毛嘯滇，防滑差速器的應(yīng)用研究，合肥工業(yè)

14、大學(xué)，2006 4 IHS Automotive， 薩博尼，中國(guó)SUV市場(chǎng)正趨爆發(fā)性發(fā)展趨勢(shì)，汽車與配件，2012(44)5 周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué).北京：機(jī)械工程出版社，20106 陳家瑞.汽車構(gòu)造（上，下）.北京:人民交通出版社，20057 王文清.汽車故障診斷技術(shù).北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，20108 蓋世汽車研究院，我國(guó)國(guó)產(chǎn)SUV細(xì)分市場(chǎng)分析，蓋世汽車網(wǎng)，20119 祁炳楠， 張利鵬，差速器在汽車上的多方面應(yīng)用研究，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2010(3) 10魯植雄等譯.汽車電氣與電子系統(tǒng).江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，200511楊益明.汽車使用性能與檢測(cè).北京：人民交通出版社，200212錢人一.現(xiàn)代

15、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制.上海：上海交通大學(xué)出版社，199913 刁增祥， 余建星， 王偉，輕型越野汽車限滑差速裝置選型分析，汽車技術(shù)，2002(11)14 王麗娟，盧 巖，張喜國(guó)，董 炯，4WD整車差速系統(tǒng)研究，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,27(2)15 徐向華，全面透析中國(guó)SUV市場(chǎng)，汽車工業(yè)研究，2009(6) 16 孫建斌，SUV市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)探索，期刊論文-汽車工業(yè)研究，2006(3)17 賈巨民， 高波， 喬永衛(wèi)，越野汽車變傳動(dòng)比差速器的研究，汽車工程，2003,25(5) 18SAE J 211_1.Instrumentation for Impact Test-Part1-Electronic instrumentationS.REV,DEC,200319Acmel.avr480:Anti Pinch System for Electrical Windo