【正文】 義。其中要求建模的后橋差速器零件包括后橋差速器軸承蓋、后橋差速器行星齒輪、后橋差速器殼、后橋半軸齒輪和差速器螺栓放松墊片，軸承螺母墊片，軸承調(diào)整螺母等零件；要求建模的 差速器裝置 零件包括后橋差速器殼（左），軸承調(diào)整螺母，行星齒輪軸等零件。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 35 圖 行星齒輪軸建模 差速器螺栓防松墊片建模特點 差速器螺栓防松墊片結(jié)構(gòu)并不困難，只要在基準(zhǔn)平面內(nèi)繪制草圖（依據(jù)二維圖紙確定尺寸），實體拉伸即可得到模型。具體的指令是 Edge Blend，彈出如下所示的菜單，需要注意的是首先選擇需要 倒圓角的邊、線、棱或是面，之后在對話框中輸入倒圓角半徑值 5mm，最終得到需要的三維圖形： 圖 實體倒圓角 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 40 軸承調(diào)整螺母建模 軸承調(diào)整螺母的建模主要是使用陣列命令，大的還面建好之后，建立一個滾道之后按照二維圖紙要求，環(huán)形陣列得到所要求的圖形 。主要的命令為 Edge Blend,而倒斜角則使用命令 Chamfer，之后得到如圖 的實體圖 圖 倒角后的效果圖 完成上述操作后，還 要進行齒圈內(nèi)槽的建立?？偟难b配圖如下圖 所示： 圖 后橋差速器總裝圖 首先選擇第一個零件，在選擇工具中的 startassembiles 進入裝配。下布的裝配選擇于追齒輪嚙合的后橋半軸齒輪。在機械設(shè)計中，從齒輪、軸、軸承等通用零部件到機床、汽車、飛機等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和變形分析（包括熱應(yīng)力和熱變形分析），采用有限元法計算，都可以獲得一個足夠精確的近似值來滿足工程上的要求。這樣，用有限元分析計算所獲得的結(jié)果只是近似的，但如果劃分單元數(shù)目非常多而又合理，則所獲得的結(jié)果就基本與實際情況相符合。其中位移法較易于實現(xiàn)計算自動化，所以在有限單元法中位移法應(yīng)用范圍最廣。 m。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 54 半軸齒輪的有限元分析 差速器的最大計算應(yīng)力載荷 jT = N 根據(jù)對每個單元分塊近似的思想，按一定的規(guī)則（由力學(xué)關(guān)系或選擇一個簡單的函數(shù)），可以建立求解未知量與節(jié)點相互作用之間的關(guān)系（如：力 —— 位移、熱量 —— 溫度、電壓 —— 電流等）。關(guān)于單元節(jié)點的設(shè)置、性質(zhì)、數(shù)目等應(yīng)視問題的性質(zhì)，描述變形形態(tài)的需要和計算精度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大）。 50 年代開始，隨著電子計算機的配合，使得以前這類難以處理的工程技術(shù)問題都可獲得一個 近似的計算機解。所以在裝配之前要確定裝配的順序。一般的做法是定義世界座標(biāo)系為裝配原點。點擊 ，然后 選擇 mirror array（環(huán)形陣列） ，進行陣列的創(chuàng)建。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 38 圖 建立基準(zhǔn)平面 在此基準(zhǔn)平面上繪制如圖所示的二維圖形 圖 繪制二維圖形 拉伸實體得到下圖所示： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 39 圖 拉伸三維實體 當(dāng)所有的結(jié)構(gòu)完成之后，開始對一些需要倒圓角的棱進行倒圓角。 圖 軸承調(diào)整螺母鎖片 行星齒輪軸建模特點 行星齒輪軸的外形 并不難，看上去是一根軸。 UG 軟件被當(dāng)今許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、詳細的機械設(shè)計以及工程仿真和數(shù)字化的制造等各個領(lǐng)域。它已成為世界上最優(yōu)秀公司廣泛使用的系統(tǒng)。 UG 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(shè)計功能；而且，在設(shè)計過程中可進行有限元分析、機構(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)控機床。這種齒輪也具有腰鼓形輪齒，而且具有齒數(shù)少（如 1z =5～ 11）而且無根齒、齒頂不會變尖和齒根強度比較高等優(yōu)點。 m；其計算式為： nTT j ?? ?????????????????????????? （ ） jT —— 按照 min[ jeT , ?jT ]與 jmT 計算轉(zhuǎn)矩，由上述已知它們的值分別為 N 16） 理論齒厚 S：。39。 5） 齒全高 h： mmmh ??? 6） 軸交角 ? ： 090?? 。 30ˊ。將它們代入上式，得 m=。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。 m。當(dāng)計算齒輪最大應(yīng)力時，平均計算載荷 jT 取前面兩種的較小值，即 jT =min[ jeT , ?jT ]。 ? —— 輪胎對地面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取?? ； r —— 車輪的滾動半徑， m；這里 r 取 米； LB? ， lbi —— 分別為所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動車輪之間的傳動效率和減速比（例 如輪邊減速等）。 同理，行星齒輪滑動軸承產(chǎn)生的摩擦力為 22 Ff rb ?? ? ? ?? ? ?????? ??????????????? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 22 摩擦力矩為： krbrb drMT ?? ???? ? ??? c os c oss in0 ? ? ?? ?????????????? （ ） 式（ ）即為行星齒輪滑動軸承產(chǎn)生摩擦力矩的計算模型。 差速器行星齒輪的力矩分析 差速器內(nèi)摩擦主要由三部分組成，一是行星齒輪自轉(zhuǎn)時與行星齒輪軸之間以及行星齒輪背球面與差速器殼之間因相對運動產(chǎn)生的摩擦力矩 rfT ,方向與行星自轉(zhuǎn)方向相反；二是行星輪支撐滑動軸承產(chǎn)生的摩擦力矩 rbT ,方向與行星自轉(zhuǎn)方向相反；三是兩半軸輪背面同差速器殼之間產(chǎn)生的摩擦力矩 rswT rsnT ,大小相等，其中外輪 rswT 與地面對車輪的附加阻力引起的阻力矩方向相反，內(nèi)輪 rsnT 則與附加阻力引起的阻力矩方向相同。當(dāng)左、右驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速相等時，差速器的摩擦損失功率為零。 有時鎖緊系數(shù)過大，例如當(dāng)采用差速鎖裝置將左、右半軸聯(lián)成一體時，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 17 會使鎖緊系數(shù) K 增至無限大，這時，似乎全部轉(zhuǎn)矩會傳到一個半軸上而使其過載，但在一般情況下，其載荷不應(yīng)超過該側(cè)驅(qū)動車輪與地面的最大附著力。 系數(shù) K 以及ξ對汽車性能有直接影響。 ； ； ； ； ； ； 圖 托森輪間差速器 2 SUES06 汽車差速器主要參數(shù)的設(shè)定及其計算 驅(qū)動型式 4 2（后輪為雙胎） 裝載質(zhì)量 20xx ㎏ 空車質(zhì)量 1880 ㎏ 滿載時前軸載荷 13400N 滿載時后軸載荷 27350N 車輪半徑 R= m 最高車速 maxaV =85 km/h 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 15 發(fā)動機最大功率 maxep = KW 及轉(zhuǎn)速 pn =3800～ 4000 r/min 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxeT =137N差速器殼與主減速器的被動齒輪相連。當(dāng)轉(zhuǎn)彎行駛時，外側(cè)車輪有快轉(zhuǎn)的趨勢，使外側(cè)從動環(huán)與主動環(huán)脫開，即中斷對外輪的轉(zhuǎn)矩傳遞；內(nèi) 側(cè)車輪有慢轉(zhuǎn)的趨勢，使內(nèi)側(cè)從動環(huán)與主動環(huán)壓得更緊，即主動環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。滑塊與內(nèi)凸輪、外凸輪和主動套之間的作用力分別為 Pl、 P2和 P，由于接觸面間的摩擦，這些力與接觸點法線方向均偏斜一摩擦角戶。目前，許多使用范圍比較廣的重型貨車上都裝用差速鎖。此摩擦力矩 Tr，與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩成正比，可表示為 示為 ? t anz fT0Tr d fr r? ?????????????????? ?? () 式中， fr 為摩擦片平均摩擦半徑； dr 為差速器殼 V 形面中點到半軸齒輪中心線的距離； f 為摩擦因數(shù)； z 為摩擦面數(shù)； ?為 V 形面的半角。圖 ，圖中 0w 為差速器殼的角速度； 1w 、 2w 分別為左、右兩半軸的角速度； 0T 為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；rT 為差速 器的內(nèi)摩擦力矩； 1T 、 2T 分別為左、右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn) 圖 普通圓錐齒輪差速器的工作原理簡圖 根據(jù)運動分析可得 021 2 ?? ?????????????????????? () 顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用在越野汽車上需要采取防滑措施。這不僅會使輪胎過早磨損，無益的消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。在雙級主減速中，通常還要加一對圓柱齒輪或一組行星齒輪。當(dāng)采用獨立懸架時，為保證運動協(xié)調(diào)，驅(qū)動橋應(yīng)為斷開式。 如今 世界各大汽車生產(chǎn)商在汽車研發(fā)過程中，從整車的構(gòu)思到具體零部件的設(shè)計研究、試驗及制造的所有領(lǐng)域都綜合性地應(yīng)用計算機技術(shù)來開展工作。 本次設(shè)計的意圖是通過 UG 軟件對 SUES06 差速器進行設(shè)計，并通過UG 和 CATIA 軟件對其進行裝配、仿真及分析，模擬現(xiàn)代汽車零部件的設(shè)計過程。接著運用 CATIA軟件 對 SUES06 差速器進行運動仿真分析 。作為其重要部位，差速器在汽車的轉(zhuǎn)向時無疑提供了一個很好的保障，使得汽車在轉(zhuǎn)向過程中保證了其很好的穩(wěn)定性。 主減速器的概述 汽車主減速器是汽車驅(qū)動橋中重要的傳力部件 ,是汽車底盤中 主要的減速增扭部件。 差速器的簡介 差速器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、空間位置集中且布置復(fù)雜的裝配部件。 同樣情況也發(fā)生在多橋驅(qū)動中，前，后驅(qū)動橋之間，中，后驅(qū)動橋之間等會因車輪滾動半徑不同而導(dǎo)致驅(qū)動橋間的功率循環(huán)，從而傳動系的載荷增大，損傷其零件，增加輪胎的磨損和燃料的消耗等，因此一些多橋驅(qū)動的汽車也裝了軸間差速器。差速器殼的輪廓尺寸也 受到從動齒輪及主動齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 摩擦片式差速器 為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪 7 與差速器殼 1 之間裝上了摩擦片 2(圖 )。 強制鎖止式差速器 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計與分析 10 當(dāng)一個驅(qū)動輪處于附著系數(shù)較小的路面時，可通過液壓或氣動操縱， 嚙合接合器 (即差速鎖 )將差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器不起作用，這樣可充分利用地面的附著系數(shù)， 對于裝有強制鎖止式差速器的 4X2 型汽車，假設(shè)一驅(qū)動輪行駛在低附著系數(shù) min? 的路面上，另一驅(qū)動輪行駛在高附著系數(shù) ? 的路面上，這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力 tF 為 m in2m in2m in2 22 ??? GGGFt ??? ????????????????? () 式中， 2G 為驅(qū)動橋上的負荷?；瑝K兩端分別與差速器的從動元件內(nèi)凸輪 4和外凸輪 3接觸。 將式 ()代人式 ()可得 ? ?? ? ? ?? ?211211 s i n s i n290s i n ?? ???? ? ??????? ?rPT ?????????????? （ ） ? ?? ? ? ?? ?212122 s i n s i n290s i n ?? ???? ? ??????? ?rPT ?????????????? （ ） 因此，凸塊式差速器左、右半軸的轉(zhuǎn)矩比 kb 為 )s in( β)2c os (βr )s in( β)2c os (βr 121 212 ?? ?? ?? ??bk???????????????????? () 滑塊凸輪式差速器址一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小。 牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比 Ab是可變的，最大可為無窮大。差速器外殼通過蝸輪軸帶動蝸輪繞差速器半軸軸線轉(zhuǎn)動，蝸輪再帶動半軸蝸桿轉(zhuǎn)動。 有的文獻將差速器的鎖緊系數(shù)定義為 ? ? ? ? ? ? 00121212 /// TTTTTTTTTK f??????? ?? ? ??? ? ?????（ ） 39。系數(shù) K 與ξ主要決定于差速器的結(jié)構(gòu)型式。 差速器的效率與差速器的傳動效率 差速器的效率 D? 是指差速器殼不轉(zhuǎn)時（ 0? =0），一個半軸驅(qū)動另一個半軸時輸出功率與輸入功率之比，即 2211 / ?? TTnD ? ? ? ? ? ?????????????????? ? ?（ ） 由于此時兩半軸的轉(zhuǎn)速相等，即 1? = 2? ，故有 KTTnD /1/ 21 ??