汽车制造工艺学三级项目概览

汽车制造工艺学三级项目 ——载重13t工程车桥壳结构 设计和制造工艺 班级： 组员： 指导教师： 2014.11.8 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 一、汽车桥壳的功能和特征 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ………………………………2 1.1 桥壳的功能……………………………………………2 1.2 桥壳的特征分析………………………………………2 二、工程车桥壳设计的基本参数……………………………3 三、汽车桥壳制造方法的确定的结构设计……………………4 3.1 整体铸造式……………………………………………4 3.2 钢板冲压焊接式………………………………………5 3.3 钢管扩张成形式………………………………………5 3.4 液压胀形式……………………………………………6 四、汽车桥壳的结构设计………………………………………6 五、桥壳的强度计算及校核……………………………………7 5.1  桥壳的静弯曲应力计算………………………………7 5.2  切应力的计算与校核………………………………10 5.3  挠度计算及校核……………………………………11 六、汽车桥壳的工艺制定……………………………………11 6.1 整体式车桥制造工艺分类及选择……………………11 6.2 钢管扩张成形式整体式桥壳制造工艺制定…………12 七、制造工艺工序图及工序卡的制定………………………13 八、材料利用率计算及成本预算……………………………17 8.1 材料利用率……………………………………………17 8.2 成本核算………………………………………………18 九、项目心得体会……………………………………………18 十、参考资料…………………………………………………19 1．汽车桥壳的功能和特征分析 1.1 桥壳的功能 桥壳既是传动系的组成部分，也是行驶系的组成部分，它的作用是安装并保护主减速器、差速器和半轴等部件，同时还使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定，同前桥一起支承车架及车架以上的各总成质量；在汽车行驶时，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩，并经过悬架传给车架。 1.2 桥壳的特征分析 （1）桥壳应该有足够的强度和刚度，以保证汽车通过不平路面时不至于在冲击载荷下引起桥壳变形或折断。 （2）桥壳质量应该尽量低一些，以减小汽车的非簧载质量以利于降低动载荷和提高汽车的行驶平顺性。 （3）外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性的要求。 （4）桥壳还应结构简单、制造方便，以利于减低成本。 （5）其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。 2．工程车桥壳的主要设计参数 载重汽车一般分为轻型载重汽车（载重小于3t，如130类：小解放、五十铃、蓝剑、东风小卡等）、普通（中型）载货汽车（载重3-8t，如常见的解放、东风等）、重型载货汽车（载重大于8t，如红岩、斯特尔等），当然还有一些特殊用途的卡车（如自卸车等）。 本次项目设计目标为载重13t的工程车桥壳。 以下为13t工程车桥壳的一些技术参数： 载重（t）：         桥包最大高度 ：     直臂尺寸 ：     端部外径 ： 主减齿轮最大直径 ：   轮距 ： 板簧座中心距 ：             桥壳总长 ： 壁厚 ： 3．汽车桥壳制造方法的确定 驱动桥壳可分为可分式桥壳、整体式桥壳和组合式桥壳。分段式桥壳一般分为两段，因而易于铸造加工，但检修及拆卸很不方便。目前较少采用分段式桥壳，使用较为广泛的是整体式桥壳，常见的整体式桥壳制造方式有整体铸造式、钢板冲压焊接式、钢管扩张成形式以及液压胀形式等。 3.1整体铸造式 整体铸造式桥壳是汽车发展史上最早采用的结构，整体铸造式桥壳优缺点都较为明显。整体铸造式桥壳可采用可锻铸铁、球墨铸铁以及铸钢铸造，为进一步提高整体铸造式桥壳的强度和刚度，还可以在整体铸造式桥壳两端压入较长的无缝钢管作为半轴套管，并用销钉固定。这样可以由里向外逐渐加大表面直径，以得到较好的压配效果。整体铸造式桥壳优点是可形成形状复杂而理想的制件，刚性好、塑性变形小、强度高，容易铸成；缺点是耗能、费材、工艺较难、工序复杂，制件重量大，成本较高。 整体铸造式桥壳在世界范围内的重型车辆上仍普遍采用，为使结构设计更加合理，对材料和结构作一些变化，如采用高强度球墨铸铁以及高牌号铸钢等。 3.2 钢板冲压焊接式 钢板冲压焊接式整体桥壳主要组成部分包括上、下对焊的一对桥壳主件、两个凸缘、四块三角钢板、两个半轴套管、加强圈、一个后盖以及两个钢板弹簧座，整体沿其间接缝组焊而成。桥壳主件是由钢板冲压而成的上、下两半壳。 目前非铸造桥壳中最主要的结构形式就是钢板冲压焊接式，近年来不仅在客车、轿车、轻型载货汽车以及中型载货汽车上得到广泛应用，而且有些吨位更大的汽车也开始采用这种工艺的桥壳，其优点在于工艺简单、质量小、韧性高、材料利用率高、成本低。但由于材料在冲焊过程中受热较强，材料分子会发生相应变化，从而失去原材料形态使材料强度降低。 3.3 钢管扩张成形式 这种桥壳是由中碳无缝钢管或钢板卷焊钢管扩张、滚压成形制成。将钢管中间扩孔、两端滚压变细，再加焊凸缘及钢板弹簧座等。钢管扩张成形桥壳在选材上有较高限制，一般均要求钢管有较高强度，并且含碳量在 ，制造工艺上首先使钢管中央部分扩张，两端滚压缩径，然后再焊加强圈和后盖。这种制造工艺的生产效率高，材料的利用率最高，桥壳质量虽小而强度和刚度却比较好，但需要专用扩张、滚压成形轧制主设备。扩张成型式材料利用率高，加工效率高，重量轻，制件密封性能好，但制件纵向开缝端口处存在横向裂纹，翻边宽度不均匀，侧面容易起皱拉伤，强度低。适用于轿车和轻型载货汽车和中型载重汽车。 3.4 液压胀形式 液压胀形式工艺是指首先选择适当尺寸的管柸，先将起两端部分缩径至零件图的要求，再将中间部分进行轴向压缩液压胀形之最终尺寸。此项技术中桥壳胀形极限成形系数的求解、桥壳纬向小圆角的成形、液压胀形压力和轴向压缩力的匹配是核心问题。而近年来，随着成形设备及相关控制技术的发展，以液体作为传导介质的液压胀形技术在国外发展迅速，广泛应用于汽车制造业。 汽车桥壳液压胀形工艺方法是一种可代替冲压焊接方法的先进技术，这种方法节约能源和材料，而且制造的整体桥壳强度高、质量好、成本低。液压胀形式工艺与其他冲压成型技术相比有节约成本、寿命长等优点，但相关技术设备尚不完善，一些技术也不成熟。 采用钢管扩张成形工艺生产的桥壳疲劳寿命是冲压焊接桥壳的2倍以上，很适合自卸车等非公路用车桥和工程车桥壳的需要，所以设计载重13t工程车的桥壳，应选用钢管扩张成形式。 4、汽车桥壳的结构设计 由载重13t工程车的主要技术参数和整体铸造式方法的确定可以绘出桥壳的大略二维设计图： 图1 桥壳二维设计图 5、桥壳的强度计算及校核 驱动桥壳是汽车上的主要承载构件之一，其形状复杂，汽车行驶条件又多变，所以采用常规设计方法，将桥壳看成一个简支梁并校核某些特定断面的最大应力值。 如图，汽车在满载静止于水平路段时桥壳的受力情况。 5.1.桥壳的静弯曲应力计算 此时桥壳可视为一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而左、右轮胎的中心线，地面对轮调的反力为 ，桥壳则承受此力与车轮重力 之差值，即 。 图2 桥壳弯矩图 桥壳按静载荷计算时，校核静载系数为k,在其两钢板弹簧座之间的弯矩 为 N·m 式中： ——汽车满载静止于水平路面时驱动桥给底面的载荷，N; ——车轮（包括轮毂、制动器）的重力，N； ——驱动车轮轮距，m; ——驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，m; ——静载系数，取为2.5 由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。通常由于 远小于 ，且设计时不易准确预计，当无数据是可以忽略不计。 所以 N·m 而静弯曲应力 则为 式中： ——两钢板弹簧座之间的弯矩，N·m； ——危险断面处桥壳的水平弯曲截面系数。 危险断面处为钢板弹簧座附近截面，如图。 图3 钢板弹簧座附近截面 则由表1的部分参数可得到桥壳在钢板弹簧座附近断面的截面系数。 垂向弯曲截面系数： 水平弯曲截面系数： 扭转截面系数: =2×16×132×132=557568 根据上式，桥壳的静弯曲应力 经查表得35号钢的许用弯曲应力 由 ，可知截面处满足强度要求。 5.2切应力的计算与校核 (1)危险截面处的剪切应力为： 已知采用16Mn材料的许用切应力[ ]= 因为 ，故该处满足强度要求。 5.3挠度计算及校核 （1）已知 ； （2）经查表，材料为35号钢的弹性模量为 （3）材料横截面积对弯曲中性轴的惯性矩 （4）由 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算最大挠度得： 由 可知，挠度满足设计要求。 6、汽车桥壳的工艺制定 6.1 整体式车桥制造工艺分类及选择 汽车整体式车桥制造工艺主要分为铸造整体式、钢板冲压焊接式和钢管扩张式。 钢管扩张成形式桥壳是由中碳无缝钢管或钢板卷焊钢管扩张、滚压成形制成。将钢管中间扩孔、两端滚压变细，再加焊凸缘及钢板弹簧座等。钢管扩张成形桥壳在选材上有较高限制，一般均要求钢管有较高强度，并且含碳量在 ，制造工艺上首先使钢管中央部分扩张，两端滚压缩径，然后再焊加强圈和后盖。这种制造工艺的生产效率高，材料的利用率最高，桥壳质量虽小而强度和刚度却比较好，但需要专用扩张、滚压成形轧制主设备。 6.2 钢管扩张成形式整体式桥壳制造工艺制定 本次设计采用无缝钢管扩张成形技术，首先选用一定直径、厚度的无缝钢管（35号钢），然后经过缩径，退火，推方，管坯开口，胀形，整形，焊接板簧座等工序，最终制造出桥壳。 成型工艺分析： 缩径：是指回转筒形件通过锥形模以减小其外径的成形方法，根据变形方式不同可分为拉拔缩径和推压缩径。缩径后会产生壁厚变化、轴向伸长、应力集中、管端翘曲等特征，需提前计算好。 推方：采用推方工艺，由于管坯两端缩径后产生加工硬化而不产生变形，实现管坯中间部位由圆管变为方管的成形过程。在推方后会产生轴向伸长。 胀形：在管坯中间部位开长圆孔，并采用楔形成形法，即将楔形冲头插入管坯长孔中，冲头下行，推动楔块向两端移动，从而使管坯扩张至所需尺寸。成形过程会有轴向缩短现象，并且需要避免出现局部区域起皱和拉裂缺陷。