【正文】 ????? ? （ ） 行星齒輪所受到的最大扭矩： mNmNMKM or ??????? ?????????? ? （ ） 半軸齒輪所受到的最大扭矩： ? ? ? ? ? ? mNMMMM ro ?????? ?????? （ ） 差速器的基本參數(shù) ? 行星齒輪數(shù)目 n 的選擇： 行 星 齒 輪 數(shù) n 需 根 據(jù) 承 載 情 況 來 選 擇 。 8. 具有良好的用戶界面，絕 大多數(shù)功能都可通過圖表實現(xiàn)；進(jìn)行對象操作時，具有自動推力功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。并能直接對實體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸側(cè)圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實用性。 3. 用基于特征（如孔、凸臺、型腔、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計方法，并能用參數(shù)驅(qū)動。 UG 軟件不僅具有強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計功能；而且，在設(shè)計過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。它是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。 MT n4 n1 n2 F2 F2‘ F1‘ F1 M2 M1 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 14 Unigraphics 系統(tǒng)簡介 UG 是 UnigraphicsSolutions 公司的拳頭產(chǎn)品。這相當(dāng)于將差速器殼鎖止（中央制動器，鎖住傳動軸），但汽車仍然能動，所以現(xiàn)在逐漸取消中央制動器。 下面就 它 的 具體 結(jié)構(gòu) 的 詳細(xì)介紹。 缺點：不能用于全時四驅(qū)的前橋；在附著力比較高的平坦路面，提供的牽引力小于鎖止式差速器；在高附著力路面，兩個驅(qū)動輪同時打滑，對半軸的沖擊力非常大，容易扭斷半軸；安裝 自動解鎖差速器 會導(dǎo)致自動檔上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 11 車換檔沖擊變大。在附著力高的路面（土路或柏油路），如果兩個驅(qū)動輪因為驅(qū)動力過大而同時打滑，則每一個車輪轉(zhuǎn)動一周，與其相聯(lián)的 自動解鎖差速器 離合器都會分離結(jié)合 2到 10次，兩個車輪交替的獲得分動箱輸出的100％扭矩，驅(qū)動輪的動力輸出狀態(tài)不是連續(xù)的，而是脈動的，地面的附著力越大，兩個驅(qū)動輪打滑轉(zhuǎn)速越高， 自動解鎖差速器 離合器結(jié)合時的沖擊力就會越大。兩個輪子轉(zhuǎn)動角度相同的時候，離合器再結(jié)合。 自動解鎖差速器 ： 自動解鎖差速器 的工作原理和鎖止差速器恰恰相上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 10 反，這個產(chǎn)品設(shè)計的非常巧妙?？煽啃苑浅８?。整個鎖止過程，車輪空轉(zhuǎn)的角度差不超過 360度。這類差速器鎖，由于成本原因，一般只應(yīng)用于高檔轎車和高檔的 SUV。 這類差速器以 ARB的氣動鎖止產(chǎn)品和 Eaton的電動鎖止產(chǎn)品為代表。 鎖止式差速器，在沒有鎖止的時候，其傳動特性與開式差速器完全相同，在鎖止的情況下，傳動比被固定為 1： 1。前驅(qū)車一般不裝，因為 LSD會干涉轉(zhuǎn)向，限滑系數(shù)越大，轉(zhuǎn)向越困難。 LSD具備開式差速器的傳動特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。 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(qū)動和后橋驅(qū)動都可以安裝。在一個驅(qū)動輪懸空情況下，如果傳動軸是勻速轉(zhuǎn)動，有附著力的驅(qū)動上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 7 輪是沒有驅(qū)動力的，如果傳動軸是加速轉(zhuǎn)動，有附著力的驅(qū)動輪的驅(qū)動力等于懸空車輪的角加速度和轉(zhuǎn)動慣量的乘積。 按結(jié)構(gòu)類型分 開式差速器 ： 切諾基的開式差速器的結(jié)構(gòu)，是典型的行星齒輪組結(jié)構(gòu)，只不過太陽輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。這 種裝在同一驅(qū)動橋兩側(cè)驅(qū)動輪之間的差速器稱為輪間差速器。因此，只要各車輪角速度相等，車輪對路面的滑動就必然存在。 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，內(nèi)外兩側(cè)車輪中心在同一時間內(nèi)移動過的曲線距離顯然不同，即外側(cè)車輪移動過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪。其中一個比較重要的設(shè)計就是 1928年法國人雷諾設(shè)計的差速器。最后觀察到結(jié)果和設(shè)計要求相吻合。 然后生成爆炸 視圖方便查看差速器的結(jié)構(gòu)和各個零件組成。 其中運用到了抽殼、陣列、 掃描等命令。 接著，查閱資料獲得桑塔納轎車的相關(guān)參數(shù)，包括發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 、變速箱傳動比、主減速器傳動比。 本課題以桑塔納轎車差速器為研究目標(biāo)。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 1 摘 要 自從法國工程師雷諾發(fā)明差速器，解決了汽車轉(zhuǎn)彎行駛時的問題后，差速器便成為了現(xiàn)代汽車基本配置。 首先 通過比較各種差速器的優(yōu)缺點，再根據(jù)桑塔納的實際特點選擇合適的差速器結(jié)構(gòu)類型。 利用 這些數(shù)據(jù)計算得出差速器殼體和各齒輪所傳遞的 轉(zhuǎn)矩。 接著使 用 UG 的裝配模塊。 最后使 用 UG 的運動分析模塊 分析設(shè)計結(jié)果。這樣 既保證設(shè)計的正確性，同時也 對差速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 有 了 更 直 觀、 形象的了解 。這個巧妙的裝置改變了當(dāng)時汽車轉(zhuǎn)向不靈活的現(xiàn)象。若兩側(cè)車輪都固定在同一剛性轉(zhuǎn)軸上，兩輪角速度相等，則此時外輪必然是邊滾動邊滑動，內(nèi)輪必然是邊滾動邊滑動轉(zhuǎn)。 差速器的分類 按使用的場合分 車輪對路面的滑動不僅會加速輪胎磨損，增加汽車的動力消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和制動性能的惡化。 多軸驅(qū)動汽車上，各驅(qū)動橋間由傳動軸相連。在這套行星齒輪組里，主動輪是行星架，被動輪是兩個太陽輪。 車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下，差速器連接的兩個半軸的扭矩方向是相反的，給車輛提供向前驅(qū)動力的，只有內(nèi)側(cè)的車輪，行星架和內(nèi)側(cè)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。 限滑差速器 ： 限滑差速器用于部分彌補(bǔ)開式差速器在越野路面的傳動缺陷，它是在開式差速器的機(jī)構(gòu)上加以改進(jìn)，在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片，對應(yīng)于行星齒輪組來講，就是在行星架和太陽輪之間增加了摩擦片，增加太陽輪與行星架自由轉(zhuǎn)動的阻力力矩。優(yōu)點就是提供一定的限滑力矩，缺點是轉(zhuǎn)向特性變差，摩擦片壽命有限。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 8 鎖止式差速器 ： 為了保證車輛在復(fù)雜的越野路況下的行駛性能，通過一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)把差速器鎖死，實現(xiàn)兩個半軸的同步轉(zhuǎn)動。 這種差速器的優(yōu)點不言而喻，在越野路面提供了最大的驅(qū)動力，缺點是在差速器鎖止的情況下，車輛轉(zhuǎn)向極其困難；存在單車輪承受發(fā)動機(jī)100％的扭矩的可能，半軸會因為扭矩過大而變形或折斷；車輛在轉(zhuǎn)向的過程中，兩半軸承受相反的扭矩，如果兩側(cè)輪胎的附著力 都很大，會扭斷半軸。 電子差速器鎖 ： 電子差速器鎖與上述的幾種相比，沒有改變開式差速器的結(jié)構(gòu)和特性，而是利用 ABS或 EBD系統(tǒng)來執(zhí)行單側(cè)制動打滑的車輪的動作，限制兩驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速差 ，保證兩個驅(qū)動輪都有動力。 自動機(jī)械鎖止差速器 ： 這類差速器的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)械鎖止式差速器相同，不同的是，機(jī)械鎖止差速器的鎖止和解鎖，完全由駕駛員人工控制；自動機(jī)械鎖止式差速器則是根據(jù)路況自行鎖止和解鎖。 解鎖條件 則是 差速器殼轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值（車速超過設(shè)定值），左右半軸的扭矩方向相反（車輛開式轉(zhuǎn)向），滿足兩者中的任何一個，就會立即解鎖。 缺點 就是 鎖止噪音比較大，結(jié)構(gòu)比機(jī)械鎖止差速器復(fù)雜，每一種差速器只能適用于一種車型，不具有通用性。鎖止差速器工作的時候，是執(zhí)行 鎖止操作；而 自動解鎖差速器 工作的時候，執(zhí)行的是單邊解鎖操作。完成一次分離并重新結(jié)合的操作，兩個車輪的角度差不小于 18度。為了承受這種高頻的大扭矩沖擊，制造 PowerTrax NoSlip的材料強(qiáng)度必須特別耐沖擊，所以使用的時鈦合金。 適用性：適合后橋驅(qū)動輕度越野和低附著力路面。 見圖 圖 SANTANA 差速器結(jié)構(gòu) 5差速器殼； 2半軸齒輪推力墊片； 3半軸齒輪； 4行星齒輪； 6螺栓； 7行星齒輪球面墊片； 8行星齒輪軸（十字軸） 其轉(zhuǎn)矩的傳遞路線如下： 從動錐齒輪 →差速器殼→十字軸→行星齒輪→半軸齒輪→半軸→驅(qū)動輪 SANTANA 差速器的工作原理 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 12 圖 SANTANA 差速器工作原理 2半軸齒輪； 3差速器殼； 4行星齒輪； 5行星齒輪軸； 6主減速器從動齒輪 差速原理。 轉(zhuǎn)矩分配 見圖 圖 SANTANA 差速器轉(zhuǎn)距分配 主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩為 0M ，當(dāng)行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)時，021 21 MMM ??； 當(dāng)行星齒輪有自轉(zhuǎn)時， 21 nn? ，則由于行星輪自轉(zhuǎn)，行星輪輪孔與行星齒輪軸間，及齒輪背部與差速器殼之間產(chǎn)生摩擦，行星齒輪所受的摩擦力矩為 TM ，如上圖所示， )(21 01 TMMM ?? ， )(21 02 TMMM ?? 左右輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器內(nèi)部摩擦力矩 TM ； TM 使得轉(zhuǎn)的快的半軸減速，轉(zhuǎn)得慢的半軸加速，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的分配。該公司首次突破傳統(tǒng)CAD/CAM 模式，為用戶提供一個全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。 90 年代初，美國通用汽車公司選中 UG作 為全公司的 CAD/CAE/CAM/CIM 主導(dǎo)系統(tǒng)，這進(jìn)一步推動了 UG 的發(fā)展。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/Open GRIP， UG/Open API 簡單易學(xué)，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD 系統(tǒng)。 4. 面設(shè)計采用非均勻有理 B 樣條基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計、汽輪機(jī)葉片設(shè)計等復(fù)雜曲面造型。 6. 以 PARASOLID 為實體建模核心，實體造型功能處于領(lǐng)先地位。 利用 Unigraphics 系統(tǒng)，汽車及其零部件現(xiàn)在可以以一種完全數(shù)字化的方式進(jìn)行設(shè)計、實驗、制圖及制造。 通 常 情 況 下 轎車 n=2；貨車或越野車 n=4。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 Z2／ Z1在 1． 5～ 2． 0的范圍內(nèi)。18561015a rc t a na rc t a n 122 ???? ZZ? ??????? ?????????（ ） ? 圓錐齒輪的大端面模數(shù) m： 16..4s i n2s i n2 22 011 0 ??? ?? ZAZAm ?????????????????（ ） 取 m= ? 壓力角 ? 某些重型貨車和礦用車采用 ?25 壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。4133a rc t a n211 ??? ZZ? , 3639。1641111 ???? aa ??? ， 3739。4133? 3639。357? 0139。626? 3539。在計算機(jī)上進(jìn)行裝配，可以及早發(fā)現(xiàn)零件配合之間存在的 ,提供一個產(chǎn)品的整體模型。組件對象記錄的信息有： 名字、層、顏色、線型、線寬、引用集和配對條件等。 （ 3） 組件的讀寫權(quán)限沒有限制，可以是只有讀權(quán)限的文件。一個主模型可以同時被工程圖、裝配、加工、機(jī)構(gòu)分析和有限元分析等模塊引用。 虛擬裝配 所謂虛擬裝配是指通過零件之間的引用和鏈接關(guān)系，形成裝配模型。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 29 自底向上裝配 自底向上裝配是建立在單個零件的幾何模型即組件，在組裝成子裝配件，最后裝成裝配件，自底向 上逐級地進(jìn)行設(shè)計。 在本課題中零件較多比較復(fù)雜，因而采用了多種裝配方法來裝配零件。 ３ . 加入組件 Differential carrier: Assemblies→ Components→ Edit Existing? 或 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 30 Choose Part File→ Differential→ ok→定義安放位置（０，０，０） ４ . 建立新文件 Onepiece spherical washer： Assemblies→ Components→ creat new 或 →跳出選擇框， ok→輸入新的文件名 Onepiece spherical washer， ok→ ok ５ . 在裝配數(shù)中右擊文件 Onepiece spherical washer，選擇 make work part，將其變?yōu)楣ぷ髁慵?。爆炸圖不影響實際的裝配模型， 它僅是一個供觀察的視圖，并可輸出到工程制圖中。選擇此選項，彈出點構(gòu)造器，可用他指定兩點，組件從第一點移到第二點。 運動分析模塊能執(zhí)行的類型 運動分析模塊可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析，跟蹤零件的運動軌跡，分析機(jī)構(gòu)中零件的速度、加速度 、作用力、反作用力和力矩等。 第二步 創(chuàng)建運動 副 （ Joints） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計與分析 34 UG 可創(chuàng)建約束連桿運動的運動 副 。機(jī)構(gòu)以指定的步長（旋轉(zhuǎn)角度或直線運動）和步數(shù)運動。預(yù)覽 差速器在直線運動時的運動分析