車用普通錐齒輪式差速器的設計畢業(yè)論文

1、<p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）</p><p>　　指導者： </p><p>　　評閱者： </p><p>　作 者:學 號：</p><p>　學 院:交通工程學院</p><p&

2、gt;　專 業(yè):車輛工程</p><p>　題 目:車用普通錐齒輪式差速器的設計</p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</

3、b></p><p>　　1.1背景和意義1</p><p>　　1.2汽車錐齒輪式差速器的概述1</p><p>　　1.2.1汽車錐齒輪式差速器的差速原理2</p><p>　　1.3 本文研究的內容4</p><p>　　2 錐齒輪式差速器參數(shù)的計算、強度校核和材料選擇4</p>&

4、lt;p>　　2.1 初始數(shù)據(jù)的來源與依據(jù)4</p><p>　　2.2 錐齒輪式差速器齒輪參數(shù)的確定5</p><p>　　2.3 差速器齒輪的幾何計算圖表9</p><p>　　2.4 錐齒輪式差速器齒輪材料的選擇10</p><p>　　2.5 差速器齒輪的強度計算11</p><p>　　2.6

5、 半軸直徑的初選及強度計算12</p><p>　　2.7 半軸花鍵的計算13</p><p>　　2.8 十字軸的計算13</p><p>　　3 錐齒輪式差速器的實體建模14</p><p>　　3.1 建模工具的選擇14</p><p>　　3.2 錐齒輪式差速器建模的過程15</p>

6、;<p>　　3.2.1 一些零件的建模過程15</p><p>　　4 錐齒輪式差速器的虛擬裝配18</p><p><b>　　結論20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></

7、p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 背景和意義</b></p><p>　　在汽車行業(yè)發(fā)展的初期，法國雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾先生最先發(fā)明了汽車差速器，汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一曾經(jīng)被汽車專家們譽為“小零件大功用”[1]。差速器之所以有如此的美名，在于汽車轉彎行駛時，由于汽車

8、的內、外兩側車輪在同一時間內要移動不同的距離，而外輪移動的距離要比內輪轉過的路程大，就會造成汽車轉彎困難，而差速器就可以解決此類問題。那么什么是差速器？簡單一點的說就是由六個齒輪所組成。復雜一點，就是由一組行星齒輪組成，核心是兩個行星齒輪和兩個與左右后輪傳動軸相連接的半軸齒輪。為了節(jié)省空間和材料，現(xiàn)代的差速器很少使用經(jīng)典的平面齒輪了，更多的是使用曲齒圓錐齒輪、交錯軸斜齒輪、準雙曲面齒輪甚至蝸桿來代替平面齒輪，但基本的六個齒輪的結構一直延

9、續(xù)了下來。為了節(jié)省空間，現(xiàn)代的差速器很少使用經(jīng)典的平面齒輪了，更多的是使用曲齒圓錐齒輪、交錯軸斜齒輪、準雙曲面齒輪甚至蝸桿，但基本的六個齒輪的結構一直延續(xù)了下來。在此基礎上有發(fā)明了限滑差速器、機械式限滑差速器、螺旋齒輪限滑差速器、滾珠鎖定限滑差速器等，而錐齒輪式差速器由于技術成熟、安全、可靠、結構簡單等優(yōu)點，一直被延續(xù)的使用下來。差速器的作用就是將</p><p>　　目前國內重型汽車的差速器產(chǎn)品的技術基本上都源

10、自于美國、德國、日本、法國等幾個傳統(tǒng)的工業(yè)強國，而我國現(xiàn)有的技術基本上是在引進國外的基礎上引進和發(fā)展起來的，而且已經(jīng)有了初步的發(fā)展規(guī)模，并在此基礎上有了一定的創(chuàng)新。但是目前我國差速器的自主開發(fā)能力仍然很弱，影響了整車新車的開發(fā)，在差速器的技術開發(fā)上還是有很長的路要走[3]。</p><p>　　1.2　汽車錐齒輪式差速器的概述</p><p>　　目前國產(chǎn)轎車及其它類汽車基本都采用了對稱式

11、錐齒輪式普通差速器。對稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸（十字軸或一根直銷軸）和差速器殼等組成（如圖1-1）。</p><p>　　圖1-1 普通的錐齒輪式差速器</p><p>　　1-軸承；2-螺母；3-鎖止墊片；4-差速器左殼；5-螺栓；6-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；　8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼；12-軸承；13-螺栓；<

12、;/p><p><b>　　14-鎖止墊片</b></p><p>　　大多數(shù)汽車采用行星錐齒輪式差速器，普通錐齒輪差速器由兩個或者四個圓錐行星齒輪、行星齒輪軸、兩個圓錐半軸齒輪與左右差速器殼等構成。</p><p>　　切諾基的開式差速器的結構，是非常典型的行星齒輪組結構，只不過太陽輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。在這套行星齒輪組里，主動輪是行星架，被

13、動輪是兩個太陽輪。通過行星齒輪組的傳動特性我們知道，如果行星架作為主動軸，兩個太陽輪的轉速和轉動方向是不確定的，甚至兩個太陽輪的轉動方向是相反的。 車輛在直線行駛時，差速器給兩個半軸傳遞的扭矩相同。在一個驅動輪懸空情況下，如果傳動軸是勻速轉動，有附著力的驅動輪是沒有驅動力的，如果傳動軸是加速轉動，有附著力的驅動輪的驅動力等于懸空車輪的角加速度和轉動慣量的乘積。 車輛轉彎而且輪胎不打滑的狀態(tài)下，和差速器連接的兩個半軸的扭矩

14、方向是相反的，給車輛提供向前的驅動力只有內側的車輪，行星架和內側的太陽輪之間由等速傳動變成了減速傳動，駕駛感覺就是彎道加速比直道加速更有力。 開式差速器的優(yōu)點就是在鋪裝路面上轉行行駛的效果最好。缺點就是在一個驅動輪喪失附著力的情況下，另外一個也沒有驅動力，開式差速器的適用范圍是所有鋪裝路面行駛的車輛，前橋驅動和后橋驅動都可以安裝[4]。</p><p>　　1.2.1 汽車錐齒輪式差速器的差速原理<

15、/p><p>　　如圖1-2所示，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機構。差速器殼3與行星齒輪軸5連成一體，形成了行星架。因為它又與主減速器從動齒輪6固連在一起，固為主動件，設其角速度為；半軸齒輪1和2為從動件，其角速度為和。A、B兩點分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點。行星齒輪的中心點為C，A、B、C三點到差速器旋轉軸線的距離均為。</p><p>　　圖1-2 錐齒輪式差速器的工作原

16、理</p><p>　　當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉軸線公轉時，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點的圓周速度都相等（圖1-2左），其值為。于是==，即差速器不會起到差速的作用，所以半軸角速度等于差速器殼3的角速度。</p><p>　　當行星齒輪4除公轉外，還繞本身的軸5以角速度自轉時（圖1-2），嚙合點A的圓周速度為=+，嚙合點B的圓周速度為=-。就會有 +=（+）+(-)&l

17、t;/p><p>　　即 + =2 （1-1）</p><p>　　若角速度以每分鐘轉數(shù)用表示，則有</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式（1-2）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，它表明左右兩

18、側半軸齒輪的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍，而與行星齒輪轉速無關。因此在汽車轉彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應轉速自轉，使兩側驅動車輪以不同轉速在地面上滾動而無滑動。由式1-2）還可以得知：a當任何一側半軸齒輪的轉速為零時，另一側半軸齒輪的轉速為差速器殼轉速的兩倍；b當差速器殼的轉速為零，若一側半軸齒輪受其它外來力矩而轉動，則另一側半軸齒輪即以相同的轉速反向轉動[5]。</p><p>　　1.3

19、本文研究的內容</p><p>　　差速器結構設計是其零部件三維建模的基礎，必須要綜合考慮匹配的車型、空氣的阻力、變速器和主減速器的傳動比、動力總成特性參數(shù)、汽車通過性參數(shù)、平均路面條件等。為此，將其結構設計主要內容和思路簡述如下：</p><p>　　一般需依據(jù)汽車設計的規(guī)范，查閱設計公式圖表進行差速器齒輪（包括半軸齒輪、行星齒輪）的基本參數(shù)（包括各齒輪齒數(shù)、壓力角、模數(shù)、行星齒輪安裝尺

20、寸等）選擇和計算，再進行差速器齒輪幾何尺寸計算與強度的校核。由于行星齒輪在差速器工作中經(jīng)常只起到等臂推力桿的作用，因此僅在左、右車輪有轉速差時行星齒輪和半軸齒輪間才會有相對滾動，故可對差速器齒輪不考慮其疲勞壽命，僅進行彎曲強度校核即可，強度校核中差速器錐齒輪的材料一般可選為40Cr、20CrMoTi和20CrMo等。殼體的厚度主要決定因素是差速器殼體強度，在滿足強度和足夠的安全系數(shù)條件下，殼體厚度應可能盡量的小，以減輕總體重量，節(jié)約成本

21、，提高經(jīng)濟性。同時差速器殼體的結構參數(shù)大小還與半軸的結構參數(shù)有關，特別是與半軸的直徑的關系最為密切。如半軸與差速器連接處的花鍵的齒數(shù)、模數(shù)及直徑直接決定了差速器殼沿驅動軸方向的長度[6]。</p><p>　　2 錐齒輪式差速器參數(shù)的計算、強度校核和材料選擇</p><p>　　2.1 初始數(shù)據(jù)的來源與依據(jù) </p><p>　　本次設計必須知道汽車的載重量、發(fā)

22、動機的額定功率、最大轉矩、最高時速和變速箱的傳動比；主減速器傳動比。知道這些我才能對差速器的尺寸進行選擇和材料的確定，本設計選取的貨車滿載時的總質量為9290kg，發(fā)動機的額定功率為99kw(當發(fā)動機轉速為3000r/min時)；發(fā)動機的額定轉矩為353（當發(fā)動機轉速在1200～1400r/min時），最大轉矩158；貨車的最高速度為90km/h；額定載質量為5000kg。此次選用五檔變速器，為了滿足設計要求，我初選一檔變速器傳動比為7

23、.31，我再按照汽車傳動系各檔的傳動比是按照等比級數(shù)分配的，本設計相鄰兩檔的比值為1.62.所以二檔為7.31/1.62=4.51,依次可得三檔、四檔、五檔的傳動比分別為2.79、1.72、1。倒檔為7.66。本次設計選用的主減速器傳動比為6.33。</p><p>　　2.2 錐齒輪式差速器齒輪參數(shù)的確定 </p><p>　　1.行星齒輪數(shù)目的確定</p><p&g

24、t;　　行星齒輪數(shù)目需要根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下可以取兩個，反之則取四個。本次設計的載貨汽車承載能力強，應該選擇四個行星齒輪，即。</p><p>　　行星齒輪球面半徑的確定以及節(jié)錐距的計算</p><p>　　行星齒輪背面的球面半徑是行星齒輪的基本尺寸參數(shù)，其反映了差速器</p><p>　　圓錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力。可以根據(jù)如下經(jīng)驗公式確定：

25、</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　在上式中：是行星齒輪球面半徑的系數(shù)，可取范圍2.5～2.96， 對于有四個行星齒輪的轎車和公路用貨車最好取小值，對于有兩個行星齒輪的轎車以及有四個行星齒輪的越野車和礦用車，取大值。此處，可取=2.7。</p><p>　　是差速器計算轉矩，,</p>

26、<p><b>　　是球面半徑，單位：</b></p><p>　?。?）轉矩的計算從動錐齒輪計算轉矩</p><p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　上式中：是計算轉矩，單位：</p><p>　　是動載系數(shù)，對于性能系數(shù)的汽車(一般貨車，越野車，礦用汽車)一般取動

27、載系數(shù)</p><p>　　為液力變矩器變矩系數(shù)，取 </p><p>　　是發(fā)動機的最大轉矩，已知 </p><p><b>　　是分動器傳動比， </b></p><p>　　為變速器的一檔傳動比，本次設計的載貨汽車變速器一檔傳動比是</p><p>　　是主減速器傳動比，本次設計的載貨汽車采

28、用雙曲線齒輪，單級減速器，主減速器傳動比</p><p><b>　　是驅動橋數(shù)， </b></p><p>　　是從發(fā)動機到主減速器從動齒輪之間的傳動效率， </p><p>　　代入式 （2-2）中，可得</p><p>　?。?）從動錐齒輪計算轉矩</p><p><b>　　計算

29、公式為：</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　在上式中：是計算轉矩，</p><p>　　是汽車在發(fā)出最大加速度時的后橋負荷轉移系數(shù)，一般乘用車為1.2～1.4，貨車為1.1～1.2，此處取1.1。</p><p>　　是滿載狀態(tài)下一個驅動橋上的靜負荷，對于式載貨汽車，

30、為了保證其在泥濘路面上的通行能力，提高在地面上的驅動能力，常將滿載時前軸負荷控制在總軸荷的26%～27%之間，故</p><p>　　是主減速器從動錐齒輪到車輪間的傳動比，已知為。</p><p>　　是主減速器從動齒輪到車輪間的傳動效率，當無輪邊減速器時，</p><p>　　是輪胎與地面間的附著系數(shù)，對一般輪胎的公路用車，可取</p><p&

31、gt;　　是輪胎的滾動半徑，查表可以得到。</p><p>　　代入公式（2-3），得</p><p><b>　　因為 ，取</b></p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入式（2-1）中，得：</p><p>　　將圓整后得到：=54mm,錐齒輪的節(jié)錐距一般稍微小于，可以取</p><p>　　=（

32、0.98～0.99)=（52.92～53.46)mm</p><p>　　所以預選取其節(jié)錐距=53mm</p><p>　　3.行星齒輪與半軸齒輪的設計和選擇</p><p>　?。?）行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　為了使齒輪有較高的強度，希望取較大的模數(shù)，因此行星齒輪的齒數(shù)應該盡可能少，但一般不少于10，半軸齒輪的齒數(shù)一

33、般采用14～25之間。汽車半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)之比大多在1.5～2的范圍內。</p><p>　　為了使四個行星齒輪能同時與兩個半軸齒輪嚙合，兩個半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速器齒輪不能裝配。</p><p>　　綜上所述，即1.5～2 （2-4）</p><p><

34、b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　上式中：</b></p><p>　　是差速器行星齒輪的齒數(shù)，是差速器半軸齒輪的齒數(shù)，</p><p>　　和分別是差速器左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式錐齒輪差速器來說，</p><p>　　是行星齒輪的數(shù)目，已知</p><

35、p><b>　　是任意整數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)上述要求可在此取滿足以上要求。</p><p>　　（2）差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定</p><p>　　<1>初步確定行星齒輪節(jié)錐角和半軸齒輪節(jié)錐角，利用公式：</p><p><b>　　（2-6）</b

36、></p><p>　　<2>確定圓錐齒輪大端端面模數(shù)，使用公式：</p><p><b>　　（2-7）</b></p><p>　　大端端面模數(shù)按圓錐齒輪的標準模數(shù)系列選取，查表得</p><p>　　<3>確定行星輪和半軸齒輪的節(jié)圓直徑，利用以下公式計算：</p><

37、;p>　　mm （2-8）</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　4.計算和選取壓力角 </p><p>　　汽車錐齒輪式差速器的齒輪目前大都采用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8。行星齒輪的最小齒數(shù)可減少到=10個，并且在行星齒輪齒頂不變尖的情況下，還可以加

38、大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪的強度趨于相當。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為的少，在此可以選的壓力角。</p><p>　　行星齒輪安裝孔的孔徑和孔長度的確定</p><p>　　行星齒輪安裝孔的長度就是行星齒輪在其軸上的支承長度行，而星齒輪安裝孔的孔徑與行星齒輪軸的名義尺寸是相同的，我們通常?。?lt;/p><p><b>　?。?-9）<

39、;/b></p><p>　　行星齒輪安裝孔的孔長度和孔徑的選擇要保證擠壓強度要求，擠壓強度要求的公式為：</p><p><b>　　（2-10）</b></p><p><b>　　即</b></p><p>　　由上面各式可以得到： （2

40、-11）</p><p>　　在上式中：已知是差速器的計算轉矩， </p><p>　　為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而</p><p>　　是行星齒輪軸孔中心到節(jié)錐頂點的長度，約為半軸齒輪齒面寬中點處平均直徑的一半，即， </p><p>　　是行星齒輪數(shù)目，已知 </p><p>　　是許用擠壓應力，取 </

41、p><p>　　是行星齒輪安裝孔的孔徑，是行星齒輪安裝孔的長度。</p><p>　　將上述各計算結果代入式（2-11）中，可以得到d：</p><p><b>　　取d=。</b></p><p>　　2.3 錐齒輪式差速器齒輪的幾何計算圖表</p><p>　　表2.1 錐齒輪式差速器幾何計算圖表

42、[8]</p><p>　　表2.1 錐齒輪式差速器幾何計算圖表（續(xù)）</p><p>　　2.4 錐齒輪式差速器齒輪材料的選擇</p><p>　　錐齒輪式差速器齒輪材料應滿足以下要求：第一，具有較高的彎曲疲勞強度；第二，鋼材的鍛造性能，切削性能及熱處理性能應該比較好，熱處理變形要小或變形規(guī)律要容易控制；第三，在輪齒芯部應該具有適當?shù)捻g性以適應沖擊載荷，避免在沖擊

43、載荷下齒根折斷；第四，選擇齒輪材料要適應我國的實際情況，少用鎳鉻等貴重合金鋼，選用錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼[11]。</p><p>　　汽車的錐齒輪式差速器齒輪基本上都用滲碳合金鋼來加以制造，用于制造差速器齒輪的材料大多有18CrMnTi，40Cr，22CrMnMo和20CrMo等幾種。為了減少鎳鉻等元素的消耗，在最近幾年我國采用了許多新型材料有20MnVB和20MnTiB兩種。滲碳合金鋼的優(yōu)點有耐

44、磨性，表面硬和抗壓性高，而芯部較軟，耐沖擊，韌性好。因此這種材料可以完全滿足齒輪工作的要求。另外，由于鋼本身的含碳量比較低，價格低廉，它們的鍛造及切削性能都比較好[12]。</p><p>　　因此，汽車差速器齒輪的材料大都選擇40Cr的滲碳合金鋼。所以我也是選用以40Cr的滲碳合金鋼為材料。查機械設計手冊得40Cr彎曲應力極限=980Mpa，屈服極限為785Mpa，半軸剪切應力查表=588Mpa。十字軸的常用材

45、料主要有碳素鋼和合金鋼。碳素鋼非常的價廉，而且對應力集中敏感性比合金鋼還要低，應用較為廣泛，對非常重要、精度要求高的十字軸或者承受較大的軸，宜選用35、40、45和50等優(yōu)質碳素鋼，其中以45鋼最為常用。所以此次選用的十字軸的材料為45鋼，45鋼強度極限=600Mpa，屈服極限=355，彎曲疲勞強度Mpa；半軸花鍵也是選用40Cr，許用壓力=80Mpa。</p><p>　　2.5 差速器齒輪的強度計算</

46、p><p>　　差速器的行星齒輪和半軸齒輪一直是處于嚙合的狀態(tài)，但是它們并不是一直處于相對轉動狀態(tài)，只有在左右車輪轉速不相等的時候才會發(fā)生相對轉動。而在載貨汽車正常行駛的過程中，這種情況還是相對較少的[9]。因此，這些齒輪齒面的接觸疲勞的破壞一般并不會發(fā)生，主要是輪齒彎曲破壞的問題。在汽車設計中只要進行輪齒彎曲強度計算就可以了，輪齒彎曲應力公式為</p><p><b>　　（2-9

47、）</b></p><p>　　上式中：是彎曲應力，單位： </p><p>　　是半軸齒輪的計算轉矩為， </p><p>　　是齒根彎曲強度和齒面接觸強度的尺寸系數(shù)，它反映了材料性質的不均勻性，與齒輪尺寸及熱處理等因素都有關，當時，，所以可得： </p><

48、p>　　是齒面載荷分配系數(shù)，跨置式=1～1.1；懸臂式=1.1～1.25，此處取=1。</p><p>　　是質量系數(shù)，與齒輪精度及齒輪分度圓上的切線速度對齒間載荷的影響有關，當接觸好、周節(jié)及同心度準確時，取=1。</p><p><b>　　是半軸齒輪的齒寬，</b></p><p>　　m是差速器行星齒輪和半軸齒輪的模數(shù)，。</

49、p><p>　　是半軸齒輪的大端分度圓直徑，=82.4mm。 </p><p>　　是綜合系數(shù)，查機械手冊可得可取0.2253。</p><p>　　是行星齒輪的數(shù)目，已知n=4。</p><p>　　代入公式（2-9）中，可得：</p><p>　　所以，錐齒輪式差速器錐齒輪滿足彎曲強度的要求[10]。</p>

50、;<p>　　2.6 半軸直徑的初選及強度計算</p><p><b>　　利用公式：</b></p><p><b>　　式中d為半軸直徑；</b></p><p>　　半軸剪切應力查表=588Mpa。</p><p>　　d=39.24～41.73mm，取直徑d=40mm，<

51、/p><p>　　半軸扭轉應力=558Mpa<588Mpa，</p><p><b>　　半軸扭轉角，</b></p><p>　　式中G為材料剪切彈性模量，G取80Gpa；</p><p>　　L為半軸長度，半軸長度范圍在498mm～1160mm,本設計為貨車，需要有較寬的輪距，本設計選取L=1000mm；</

52、p><p>　　為半軸橫截面的慣性矩，=251200；</p><p><b>　　=0.02<8</b></p><p><b>　　半軸強度合格。</b></p><p>　　2.7 半軸花鍵的計算</p><p>　　標準漸開線的花鍵規(guī)定最小齒數(shù)為10齒，本次設計初選

53、花鍵齒數(shù)為16，模數(shù)一般取2的花鍵?；ㄦI連接的主要失效形式是工作面被壓潰或者是工作面被過度磨損，因此，靜連接通常按照擠壓應力進行強度校核，動連接則需要對工作面上的壓力進行條件性的強度校核。半軸和半軸齒輪為動連接，所以校核時只要對工作面壓力進行校核就可以了。</p><p>　　花鍵動連接工作面壓力p=</p><p>　　式中為載荷分配不均勻系數(shù)，與齒圈多少有關，一般取=0.7～0.8，齒

54、數(shù)多時取偏小值，此處取=0.75；</p><p>　　z為半軸花鍵的齒數(shù)，z=16；</p><p>　　為齒的工作長度，=100mm；</p><p>　　為花鍵齒側面的工作高度，矩形花鍵，=，此處D為花鍵大徑，d為花鍵小徑一般取h=m，m為模數(shù)，所以d=36mm；</p><p>　　為花鍵的平均直徑，矩形花鍵取=,=38mm；<

55、/p><p>　　為花鍵連接的許用壓力；=80Mpa</p><p>　　2p===153.92Mpa；</p><p>　　p=76.96Mpa<=80Mpa；</p><p>　　由以上可知，本設計半軸花鍵是合格的。</p><p>　　2.8 十字軸的計算</p><p>　　由行星錐齒

56、輪的內孔直徑為22mm可知十字軸的外徑d=22mm，為了減少慣性，十字軸最好做成空心的，為了滿足內徑的要求，必須滿足彎扭合成強度條件<，</p><p>　　其中抗彎截面系數(shù)W=；=/d；</p><p>　　所以<d-，查手冊得=260Mpa，其中，所受的彎矩M=T/4=1754.64Nm；</p><p>　　公式：，本次設計為了更好的滿足強度和疲勞

57、極限的要求取=12mm。本設計十字軸滿足要求。</p><p>　　3 錐齒輪式差速器的實體建模</p><p>　　3.1 建模工具的選擇</p><p>　　目前，國內外市場上流行的三維軟件種類繁多，主要有MDT、Solidworks、SolidEdge、I--DEAS、UG、CATIA、Pro/ENGINEER……而我們要使用的軟件要有如下要求： </p

58、><p>　?、?軟件技術的領先性和技術的可持續(xù)發(fā)展性。</p><p>　?、?用戶群的數(shù)量。 </p><p>　?、?軟件功能模塊的豐富程度。 </p><p>　?、?軟件的易學易用性。 </p><p>　?、?是否有功能強大、效率高的二次開發(fā)模塊[13]。</p><p>　　Pro/E

59、ngineer（簡稱Pro/E）操作軟件是美國參數(shù)技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維設計軟件。Pro/E軟件以參數(shù)化標準著稱，它是參數(shù)化技術的最早應用者，到目前為止它在三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/E作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的高度認可和普遍推廣，是如今主流的三維CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在我國產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。它可解決任何規(guī)模的設計挑戰(zhàn)的集成式3

60、D CAD/CAM/CAE解決方案?？蛻舻囊罂赡軙?，時間的壓力可能不斷增加，但產(chǎn)品設計需求始終是不變的。不論您項目的規(guī)模大小如何，設計模型渲染效果圖您都需要一種功能強大、易于使用、價格合理的解決方案。而強大的Pro/E就可以解決機械零件的三維設計。</p><p>　　Pro/E是3D產(chǎn)品設計的行業(yè)標準。是作為業(yè)界領先的生產(chǎn)效率工具，它促進用戶采用最佳設計做法，同時確保遵守業(yè)界和公司的標準。集成的參數(shù)化3D

61、CAD/CAM/CAE解決方案可讓您的設計速度比以前都要快，同時最大限度地增強創(chuàng)新力度并提高質量，最終創(chuàng)造出不同凡響的產(chǎn)品。　</p><p>　　Pro/E是3D產(chǎn)品設計中的標準，而作為業(yè)界領先的生產(chǎn)力工具，它促進用戶采用最佳的設計做法，同時確保遵守業(yè)界和公司的標準。 集成的Pro/E CAD/CAM/CAE解決方案可讓您的設計速度比以前都要快，同時最大限度地增強創(chuàng)新力度并提高質量，最終創(chuàng)造出不同凡響的產(chǎn)品。&

62、lt;/p><p>　　該軟件不僅具有強大的實體造型、 曲面造型、 虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設計功能，而且，在設計過程中可進行機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性；同時，可用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。具體來說，該軟件具有以下優(yōu)點： </p><p>　　(1) 無可匹敵的幾何創(chuàng)建功能提供了優(yōu)良的產(chǎn)品差異性和可制造性。</p><p>

63、　　(2) 完全集成的應用程序可讓您在一個應用程序中完成從概念設計到制造的所有工作。</p><p>　　(3) 自動將設計變更傳播到所有下游交付件的能力可讓您滿懷信心地進行設計。</p><p>　　(4) 完整的虛擬仿真功能可讓您提升產(chǎn)品性能和超越產(chǎn)品質量目標。</p><p>　　(5) 自動生成相關的刀具設計、裝配指令和機器代碼，最大限度地提高生產(chǎn)效率。&l

64、t;/p><p>　　鑒于Pro/E軟件有如此多的優(yōu)點，因此我在對錐齒輪式差速器進行三維建模及運動仿真時，選擇Pro/E作為支撐軟件[14]。 以下零件及裝配都是使用Pro/E軟件來作的。</p><p>　　3.2 錐齒輪式差速器建模的過程</p><p>　　3.2.1 一些零件的建模過程</p><p>　　差速器結構設計完成以后，就可以使

65、用各零件的結構參數(shù)在Pro/E軟件中進行其三維實體的精確建模了，這項工作可為差速器各零件的數(shù)控加工提供精確的模型信息，以下是各個零件的建模過程。</p><p>　　(1)十字軸的建模過程</p><p>　　十字軸的建模過程較簡單，主要用到Pro/E里面的拉伸和陣列工具。模型樹和生成的圖是（圖3-1、圖3-2）：</p><p>　　圖3-1 十字軸模型樹

66、 圖3-2 十字軸 </p><p>　　(2)行星錐齒輪和半軸齒輪的建模過程</p><p>　　行星錐齒輪和半軸齒輪比較相似，我依據(jù)計算出來的基本結構參數(shù)， 如各齒輪齒數(shù)、齒輪的大端直徑、分度圓直徑、齒根圓直徑、齒寬、行星齒輪安裝尺寸等進行行星齒輪和半軸齒輪的三維實體建模。因涉及Pro/E中的高級操作，主要的思路簡述如下：為給數(shù)控

67、加工提供精確的模型信息，在行星齒輪和半軸齒輪三維建模中，首先繪制行星錐齒輪的草繪圖，使用旋轉特征，再利用混合特征 生成該齒槽，最后，通過陣列特征完成全部齒輪齒廓的三維建模。行星齒輪三維建模效果如圖3-3、圖3-4。半軸齒輪的三維建模與行星齒輪基本相同，其過程和具體步驟略，半軸齒輪三維建模效果如圖3-5、圖3-6。以下是行星齒輪和半軸齒輪的模型樹和三維圖。</p><p>　　圖3-3 行星齒輪模型樹

68、 　 圖3-4 行星錐齒輪實體建模</p><p>　　圖3-5 半軸齒輪模型樹 　　　 圖3-6 半軸齒輪實體建模</p><p>　　圖3-7 半軸模型樹 圖3-8 半軸實體建模</p><p>　　4 錐齒輪式差速器的虛擬裝配</p><p>　　根據(jù)錐齒輪式差速器零件三維建模模型

69、的結構特點以及其功能的要求，可以確定的是各零部件間的裝配約束關系。Pro/E中提供了4種標準配合約束關系，分別是：（1）匹配或匹配偏距，（2）對齊或對齊偏距，（3）定向，（4）插入。差速器裝配中主要用到的是匹配與對齊兩種約束關系。再利用將元件添加到組件等操作可生成錐齒輪式差速器總成徐牛裝配圖，圖4-1。在根據(jù)現(xiàn)實的裝配關系對錐齒輪式差速器零件進行裝配時，應注意進行零件之間干涉分析和檢驗，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并更改零件結構設計的參數(shù)。在分解裝

70、配圖時，利用Pro/E中視圖/分解/分解視圖命令，可以完成裝配圖的初步分解，進一步可生成錐齒輪式差速器總成爆炸視圖和二維圖。</p><p>　　圖4-1 錐齒輪式差速器的虛擬裝配</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　本次課程設計根據(jù)給出的設計要求，選用合理的設計參數(shù)，以及差速器的工作原理和使用要求，通過對錐齒輪差

71、速器工作原理的闡述、相關參數(shù)的計算，大致確定了錐齒輪式差速器的基本結構和主要尺寸以及制造相關零部件所用的材料。然后參考圓錐行星齒輪差速器的結構尺寸，確定出錐齒輪式差速器各零件的主要設計參數(shù)；然后對錐齒輪式差速器各零件的強度進行計算和校核，最后用軟件Pro/E對各個零件進行實體建模和生成虛擬裝配圖和二維圖。</p><p>　　由于自己的水平有限，本次設計中可能有很多錯誤和遺漏，希望各位老師批評指正。</p&

72、gt;<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在**四年的學習生活既將結束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這四年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。</p>&

73、lt;p>　　此次論文歷時一個多月，能夠順利完成并非我一個人的努力，論文從開始選題到現(xiàn)在的順利完成，首先我要感謝我的指導老師包海濤，在他的身上我學到了對待知識和學習的態(tài)度，他給了我很多幫助，也在我設計遇到不解的時候給我指導和答疑，為我論文的順利完成指出了很好的方向；還要感謝和我分在一組的同學的幫助，感謝他們在給我提供資料的同時也給了我撰寫論文的意見和建議。另外，要感謝在大學期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導使我獲得很多的專

74、業(yè)知識，這也是論文得以完成的基礎，也要感謝學校提供和創(chuàng)造很多讓我們順利完成論文的查閱資料的完善條件。</p><p>　　最后，感謝交通系車輛**班的各位同學，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助，正是因為有了他們，我所做的一切才更有意義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。</p><p><b>　　參 考 文

75、獻</b></p><p>　　1 王霄峰，汽車底盤設計.北京:清華大學出版社，2010.</p><p>　　2 蔡興旺，付曉光，汽車構造與原理.北京：機械工業(yè)出版社，2011.</p><p>　　3 王望予，汽車設計（第四版）.機械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　4 陳珂.基于知識融合的汽車后橋差速器齒輪結構優(yōu)化

76、.機械設計與制造，2009,4：208～212.</p><p>　　5 胡發(fā)煥，蔡咸健 差速器的設計與制造 江西理工大學機電工程學院，2009</p><p>　　6 錢斌，高洪 汽車差速器結構設計與三維建模與虛擬裝配研究 胡開明安徽機電職業(yè)技術學院，2009.</p><p>　　7 楊可楨，程光蘊，李仲生等，機械設計基礎（第五版）2011，53～71.<

77、/p><p>　　8 錢斌，高洪，胡開明.汽車差速器結構設計、三維建模與虛擬裝配研究.機械工程師，2009，2：38～39.</p><p>　　9 曾方俊.齒輪差速器的參數(shù)化建模與運動仿真.機械工程與自動化,2007,5:43～44.</p><p>　　10 郭建新.小型拖拉機差速器強度分析及改進.機械工程師，2002,2:50～61.</p><

78、;p>　　11 曲秀全.四變速齒輪差速器.機械傳動,2002,4(26):45～56.</p><p>　　12 周爾民.機械產(chǎn)品虛擬裝配仿真技術的研究與應用.機械傳動，2007，3：30～34.</p><p>　　13 Li S T. Finite element analyses for contact strength and bending strength of a pa