【正文】 海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 14 Unigraphics 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 UG 是 UnigraphicsSolutions 公司的拳頭產(chǎn)品。并能直接對(duì)實(shí)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(shí)用性。41331510a rc t a na rc t a n 211 ???? ZZ? ????????????????（ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 18 3639。357? 14 齒根角 f? 0139。 （ 2） 組件的版本沒(méi)有限制，可以使 V13 版本以前的或以后的任何版本。根據(jù)需要，可以在這兩種方法之間任意轉(zhuǎn)換。每個(gè)運(yùn)動(dòng)分析方案均可獨(dú)立修改，而不影響裝配主模型，一旦完成優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，就可直接更新裝配主模型以反映優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果。 第三步：定義連桿 進(jìn)入定義連桿菜單， Insert→ Link? 或 。 運(yùn)動(dòng) 副 限制（ Joint Limits） 打開(kāi)復(fù)選框 Limits（限制），限制運(yùn)動(dòng) 副 的運(yùn)動(dòng)范圍（ Upeer、 lower）。 表 41 直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的連桿與運(yùn)動(dòng) 副 序號(hào) 名稱 部件 備注 1 連桿 L001 從動(dòng)軸、圓柱滾子軸承、雙列圓錐滾子軸承 如圖 2 連桿 L002 從動(dòng)錐齒輪、差速器殼、球形墊圈、圓錐滾子軸承、螺栓、里程表主動(dòng)齒輪和襯套、彈性鎖銷、行星齒輪軸及行星齒輪 如圖 3 連桿 L003 凸緣軸、凸緣軸螺栓、差速器側(cè)齒輪、防轉(zhuǎn)螺母 如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 43 4 運(yùn)動(dòng) 副 J001 定義連桿 L001 為旋轉(zhuǎn) 副 如圖 5 運(yùn)動(dòng) 副 J002 定義連桿 L002 為旋轉(zhuǎn) 副 如圖 6 運(yùn)動(dòng) 副 J003 定義連桿 L003 為旋轉(zhuǎn) 副 如圖 7 運(yùn)動(dòng) 副 J004 定義連桿 L00 L002 為一齒輪 副 如圖 圖 直線時(shí)的連桿與運(yùn)動(dòng)副 第六步：運(yùn)動(dòng)仿真 當(dāng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)為運(yùn)動(dòng)函數(shù)、恒定驅(qū)動(dòng)或簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，則進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真（ Animation）對(duì)話框進(jìn)行分析。 如圖 圖 連桿二 連桿三 L003。 連桿一 L001（ Flanged shaft? ），如圖 圖 連桿一 連桿二 L002（ Flanged shaft? ），如圖 圖 連桿二 連桿三 L00連桿四 L004（ Plaary gear? ），如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 51 圖 連桿三，連桿四 第三步： 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng) 副 進(jìn)入運(yùn)動(dòng) 副 菜單： Insert→ Joint? 或 ，如圖 45 所示。 圖 （ b）顯示了大齒輪可以通過(guò)螺栓與差速器 的 殼體連接，也可以上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 55 通過(guò)花鍵 的方式進(jìn)行 連接以 此 獲得更大的 結(jié)構(gòu) 剛度 和強(qiáng)度 ，同時(shí)也能減小螺栓所受 到 的剪力 負(fù)荷 。 在車輛直線行駛的過(guò)程中，大齒輪帶動(dòng)差速器殼 一起 轉(zhuǎn)動(dòng)。 動(dòng)力通過(guò)差速器殼體傳遞 齒輪軸上，再通過(guò)齒輪軸傳遞 到內(nèi)部 的 齒輪上 ， 最后 通過(guò)花鍵 將轉(zhuǎn)距 傳遞到 驅(qū)動(dòng) 車輪上。假 設(shè) 存在這種現(xiàn)象，即從動(dòng)軸并不轉(zhuǎn)動(dòng)，那么顯而易見(jiàn)的從動(dòng)錐齒輪、差速器殼等也都不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但差速器殼內(nèi)的齒輪之間卻在相互運(yùn)動(dòng)，所以就這一觀點(diǎn)做以下運(yùn)動(dòng)分析。 激活 Scenario_2,并使之成為工作部件。 第五步：創(chuàng)建齒輪 副 進(jìn)入創(chuàng)建齒輪 副 菜單： Insert→ Gear? 或 。 普通類型的運(yùn)動(dòng) 副 是獨(dú)特的，它只與自身有關(guān)。 差速器的運(yùn)動(dòng)分析方案 在簡(jiǎn)單介紹了 UG 運(yùn)動(dòng)分析模塊之后，我們就差速器的運(yùn)動(dòng)分析作詳細(xì)闡述。 簡(jiǎn)單介紹建立爆炸視圖的一般步驟： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 32 選擇建立爆炸視圖： Assemblies→ Exploded Views→ Create Explosion或 → ；彈出對(duì)話框 圖 爆炸圖建立對(duì)話框 輸入爆炸視圖的名稱 選擇爆炸的組件 用點(diǎn)到點(diǎn)的爆炸方法爆炸開(kāi)組件 （ 注： Point to Point 指定兩點(diǎn)間的距離為爆炸距離。 裝配方法 自頂向下裝配 自頂向下裝配就是在上下文中進(jìn)行設(shè)計(jì) ,即由裝配件的頂級(jí)向下產(chǎn)生子裝配和組件，在裝配層次上建立和編輯組件，從裝配件的頂級(jí)開(kāi)始自頂向下進(jìn)行設(shè)計(jì)。 組件對(duì)象 每一個(gè)裝配件和子裝配件都可以看作是一個(gè)組件對(duì)象，組件對(duì)象是一個(gè)從裝配件或子裝配件鏈接到主模型部件的指針實(shí)體。4348222 ???? ff ??? ????? () 表 21 差速齒輪與半周齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號(hào) 名稱 符號(hào) 差速齒輪 半周齒輪 1 大端模數(shù) em 2 傳動(dòng)比 i 3 分度圓錐角 ? 2439。半軸齒輪齒數(shù) Z2在 14～ 25選用。 3. 用基于特征（如孔、凸臺(tái)、型腔、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。這相當(dāng)于將差速器殼鎖止（中央制動(dòng)器，鎖住傳動(dòng)軸），但汽車仍然能動(dòng)，所以現(xiàn)在逐漸取消中央制動(dòng)器。兩個(gè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)角度相同的時(shí)候，離合器再結(jié)合。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。 LSD具備開(kāi)式差速器的傳動(dòng)特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。這 種裝在同一驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪之間的差速器稱為輪間差速器。最后觀察到結(jié)果和設(shè)計(jì)要求相吻合。 本課題以桑塔納轎車差速器為研究目標(biāo)。 接著使 用 UG 的裝配模塊。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(shí)外輪必然是邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，內(nèi)輪必然是邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)轉(zhuǎn)。 車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下，差速器連接的兩個(gè)半軸的扭矩方向是相反的，給車輛提供向前驅(qū)動(dòng)力的，只有內(nèi)側(cè)的車輪，行星架和內(nèi)側(cè)的太陽(yáng)輪之間由等速傳動(dòng)變成了減速傳動(dòng)，駕駛感覺(jué)就是彎道加速比直道加速更有力。 這種差速器的優(yōu)點(diǎn)不言而喻，在越野路面提供了最大的驅(qū)動(dòng)力，缺點(diǎn)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(dòng)機(jī)100％的扭矩的可能，半軸會(huì)因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而變形或折斷；車輛在轉(zhuǎn)向的過(guò)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(huì)扭斷半軸。 缺點(diǎn) 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。 適用性：適合后橋驅(qū)動(dòng)輕度越野和低附著力路面。 90 年代初，美國(guó)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(dòng)了 UG 的發(fā)展。 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(jì)、實(shí)驗(yàn)、制圖及制造。4133a rc t a n211 ??? ZZ? , 3639。626? 3539。一個(gè)主模型可以同時(shí)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。 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(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)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?。 第二步 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng) 副 （ Joints） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 34 UG 可創(chuàng)建約束連桿運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 副 。 連桿一 L001，如圖 圖 連桿一 連桿二 L002， 如圖 圖 連桿二 連桿三 L003，如圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 37 圖 連桿三 第四步：創(chuàng)建運(yùn)動(dòng) 副 顧名思義，運(yùn)動(dòng) 副 （ Joints）就是將機(jī)構(gòu)中的連桿連接（ Joint） 在一起，從而使連桿一起運(yùn)動(dòng)。 （ 4） 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ Harmonic Driver）產(chǎn)生一個(gè)光滑的向前或向后的正弦運(yùn)動(dòng)。分析完成后，運(yùn)動(dòng)仿真對(duì)話框自動(dòng)彈出，見(jiàn)圖 。 注：創(chuàng)建運(yùn)動(dòng) 副 具體方法和直線運(yùn)動(dòng)時(shí)基本一致，只是在 差速器殼內(nèi)行星齒輪的運(yùn)動(dòng)不再是單單的公轉(zhuǎn)，并且要自轉(zhuǎn)，從而使得差速器側(cè)齒輪的運(yùn)動(dòng)速度在方向一致的前提下產(chǎn)生快慢變化。但是，當(dāng)車輛沿 著 曲線行駛或者以比較急 的角度轉(zhuǎn)彎 行駛 的 時(shí) 候 ，外側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪 行駛的距離 要比內(nèi)側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪行駛的距離 更多 。 大齒輪（前面所提到的）與差速器殼體是 通過(guò)螺栓 固結(jié)的，所以大齒輪一 旦 發(fā)生 轉(zhuǎn)動(dòng)就 會(huì) 帶動(dòng)差速器殼體和十字軸以及它所連接的 4 個(gè)小齒輪一齊 地 產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 車輛 直線行駛時(shí)差速器的工作原理 如果車輛沿著直線向前行駛，動(dòng)力傳動(dòng)的路線 就如下：旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)軸帶 動(dòng)差速器 裝配 總成 的輸入軸和小齒輪，于是 這樣 使得大齒輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。如果不使用差速器的話， 那么 當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎 的 時(shí) 候 ， 其中 有 一個(gè) 驅(qū)動(dòng)輪 就會(huì) 發(fā)生打滑的現(xiàn)象 。 第四步：創(chuàng)建齒輪 副 進(jìn)入創(chuàng)建齒輪 副 菜單： Insert→ Gear? 或 ，如圖 。當(dāng)前步數(shù)項(xiàng)顯示當(dāng)前步數(shù)值，當(dāng)執(zhí)行全程（ Full Range）運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)，步數(shù)值會(huì)快速循環(huán)顯示。 （ 5） 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ Articulation Driver）設(shè)某一運(yùn)動(dòng) 副 以特定的步長(zhǎng)（旋轉(zhuǎn)或線性位移）和特定的步數(shù)運(yùn)動(dòng)，所需的輸入?yún)?shù)為步長(zhǎng)（ Step Size）和步數(shù)（ Number of Step）。 運(yùn)動(dòng) 副 約束：在創(chuàng)建運(yùn)動(dòng) 副 之前，機(jī)構(gòu)中的連桿是在空間浮動(dòng) 的，沒(méi)有約束，具有 6 個(gè)自由度（ Degrees Of Freedom,DOF）： 沿 X、 Y、 Z 方向的移動(dòng)，繞 X、 Y、 Z 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。 第三步 定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)（ Motion Driver） 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果如圖 所示 圖 球形墊圈的裝配 最終的裝配結(jié)果如圖 所示 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 31 圖 差速器裝配結(jié)果 爆炸 視圖 在產(chǎn)品裝配中，利用爆炸分離圖可以將裝配圖中的零件分離開(kāi)，以便清晰地反映出零件的裝配方向和關(guān)系。 裝配模式 多零件裝配 用此方法進(jìn)行裝配，裝配件中的零件與原零件之間是一種拷貝關(guān)系而非鏈接關(guān)系，對(duì)原零件的修改不能自動(dòng)反映到裝配中，是一種非智能裝配，既浪費(fèi)內(nèi)存，又影響裝配速度。因此： ? ? ? ? ? ?HeHM P aub KTubR ?? ??? ????????? 32322 ， 所以，安全 ? 齒輪的齒根彎曲 應(yīng)力驗(yàn)算 交角為直角的鋼制直齒圓 錐齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式為： zbmKTYe FF 22?? ??????????????????????????? () 同上，只需驗(yàn)算傳遞轉(zhuǎn)矩較大的齒輪，即半軸齒輪即可 ? ?Fe FF zbmKT Y ?? ???? ????? 151160222 222 22，所以安全 因此設(shè)計(jì)的差速齒輪和半軸齒輪滿足可靠性和安全性的要求 3 零件的裝配 零件裝配 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 27 裝配是將產(chǎn)品零件進(jìn)行組織，定位的一個(gè)過(guò)程。3571 ???eff Rhar ctg? ????????????????? () ? 齒頂角， 0139。 2 汽車差速器的 設(shè)計(jì)計(jì)算 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SANTANA轎車差速器設(shè)計(jì)與分析 16 桑塔納轎車及 差速器的主要參數(shù) 桑塔納轎車的技術(shù)參數(shù) ? 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 maxT 根據(jù)《上海桑塔納轎車結(jié) 構(gòu)圖冊(cè)》，桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩m a x rmNT ?? ? 變速器的傳動(dòng)比 因?yàn)閭鲃?dòng)比越大，傳動(dòng)系所傳遞的扭矩就越大。由此形成了一個(gè)從低端到高端，兼有 Unix 工作站版和 WindowsNT 微機(jī)版的較完 善的企業(yè)級(jí) C