本课题的研究内容及技术方案

设计过程中要分析驱动桥的设计要求，也要分析常见的转向驱动桥的结构、性能及特点，然后设计机场摆渡车的转向驱动桥，作出转向驱动桥装配总图；完成主减速器、差速器、半轴、转向节、桥壳等的位置布置及其结构选择；最后还要对机构的运动及强度进行校核。

首先了解汽车驱动桥总成的结构形式和布置情况，从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发，并和所设计汽车的其他部件，尤其是与悬架的结构形式与特性相适应，保证整个汽车预期使用性能为目的。

其次对驱动桥的主减速器进行设计，包括主减速器的结构形式，主减速器传动比的确定，主减速器齿轮计算载荷的确定，主减速器齿轮基本参数的选择，主减速器齿轮的材料及热处理，主减速器轴承寿命计算，主减速器的润滑。

然后确定差速器的结构形式及驱动车轮的传动装置，计算出差速器的传动效率及差速器的锁紧系数与转矩分配系数，选择半轴形式，完成对半轴的设计计算，并适当考虑驱动车轮传动装置的万向节形式。

最后选择合理的转向系统，使之与所设计的驱动桥相适应，综合考虑转向系统与驱动桥之间的位置关系，避免发生运动冲突。

本设计的特色

1）利用Mathematica/MATLAB对转向梯形进行优化设计。目前汽车转向系中普遍采用转向梯形机构，按传统方法设计转向梯形有一定的盲口性，作图法误差太大，且缺乏定量评价标准，又因工作量太大且只能从有限次试凑中进行选择，其设计质量主要取决于设计人员的经验，一般难以得到最佳的设计方案。用数学软件Mathematica绘制目标函数曲面图和列函数表代替传统的优化计算，进行转向梯形优化设计和结构调整，这种方法的优点是操作简便，显示直观，得到的结果内容更丰富应用更广[6~10]；

2）利用ANSYS对驱动桥壳进行有限元分析。驱动桥壳作为汽车的主要零部件之一,其性能直接影响了汽车的安全性与可靠性，设计合理的桥壳应具有良好的静态、动态性能以及足够的疲劳寿命。利用ANSYS软件生成驱动桥壳的有限元模型，利用驱动桥壳的有限元模型对驱动桥壳垂直弯曲刚性、垂直弯曲静强度、垂直弯曲疲劳强度进行模拟计算[11~14]。

本文设计了机场摆渡车的转向驱动桥，完成了驱动桥的结构设计，并且利用Catia建立了驱动桥的三维实体模型，便于导入ANSYS进行桥壳的有限元分析，同时进行了转向梯形的优化设计。得出以下结论：

（1）设计完成了驱动桥的主减速器、差速器、半轴和球笼式万向节等主要结构的设计，合理设计了零部件的尺寸参数、选择了零部件的材料和热处理工艺，从而完成了驱动桥主要结构的设计。

（2）利用Catia进行了驱动桥的三维实体建模，并且将桥壳部分导入ANSYS软件中进行了垂直刚度和满载静强度的有限元分析，确定了所设计的15mm厚度的桥壳满足满载下刚度和强度要求。

（3）结合教材和文献对转向梯形的优化设计方案进行了分析，利用MATLAB对转向梯形主要尺寸参数梯形底角和梯形臂长度进行了优化设计。