【正文】 高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬HRC52～63，硬化層深約為其半徑的1／3，心部硬度可定為HRC30—35；不淬火區(qū)(凸緣等)的硬度可定在HB248～277范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強度較高，加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力，以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝，使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高，尤其是疲勞強度提高得十分顯著。由于這些先進工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳(40號、45號)鋼的半軸也日益增多。根據(jù)上述技術(shù)條件，選用40Cr鋼能滿足要求。同時應(yīng)指出，從汽車的整體性能來看，設(shè)計半軸時所采取的安全系數(shù)時比較小的。這是考慮到汽車超載運行而發(fā)生事故時，半軸首先破壞對保護后橋內(nèi)的主動齒輪不受損壞有利的。從這一點出發(fā)，半軸又是一個易損件。 熱處理工藝分析半軸表面淬硬HRC52～63，硬化層深約為其半徑的1／3，心部硬度可定為HRC30—35；不淬火區(qū)(凸緣等)的硬度可定在HB248～277范圍內(nèi)。鍛造后正火，硬度為HRC187—241。調(diào)制處理是使半軸具有高的綜合機械性能。淬火后的回火溫度，根據(jù)桿部要求硬度HRC30—35，選用420左右10攝氏度回火?；鼗鸷笤谒欣鋮s，以防止產(chǎn)生回火脆性。同時水冷有利于增加半軸表面的壓應(yīng)力，提高其疲勞強度。金相組織：回火索氏體或回火屈氏體。5 基于CATIA的差速器建模 CATIA軟件的介紹CATIA是法國達索飛機公司開發(fā)的高檔 CAD/CAM軟件，目前在中國由IBM公司代理 銷售。CATIA軟件以其強大的曲面設(shè)計功能 而在飛機、汽車、輪船等設(shè)計領(lǐng)域享有很高 的聲譽，CATIA的曲面造型功能體現(xiàn)在它提供了極豐富的造型工具來支持用戶的造型需求。CATIA的產(chǎn)品開發(fā)商DassaultAviation是世界著名的航空航天企業(yè)，成立于1981年。其產(chǎn)品以幻影2000和陣風戰(zhàn)斗機最為著名。而如今其在CAD/CAE/CAM以及PDM領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機械制造、電子/電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。在中國，CATIA也得到了廣泛的應(yīng)用，包括一汽集團、一汽大眾、沈陽金杯、上海大眾、北京吉普、武漢神龍在內(nèi)的許多汽車公司都選用CATIA開發(fā)他們的新車型。CATIA在造型風格，車身及引擎設(shè)計等具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了廣泛的支持。CATIA在摩托車行業(yè)的應(yīng)用也非常普及，包括Honda、BMW、Suzuki在內(nèi)的許多國際知名的摩托車廠家使用CATIA作為他們的新車型的開發(fā)平臺。CATIA的電子樣機設(shè)計環(huán)境使得摩托車廠家能夠快速及時的響應(yīng)和滿足客戶的需求，向市場推出各種型號的摩托車，滿足不同消費層次。令人高興的是現(xiàn)在達索公司推出了CATIA V5版本，該版本能夠運行于多種平臺，特別是微機平臺。這不僅使用戶能夠節(jié)省大量的硬件成本，而且其友好的用戶界面，使用戶更容易使用。新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強大，并且開創(chuàng)了CAD/CAE/CAM軟件的一種全新風格。從CATIA軟件的發(fā)展，我們可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的CAD/CAM軟件更多的向智能化、支持數(shù)字化制造企業(yè)和產(chǎn)品的整個生命周期的方向發(fā)展。 CATIA V5版本和應(yīng)用領(lǐng)域介紹CATIA V5版本是IBM和達索系統(tǒng)公司長期以來在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個針對產(chǎn)品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個方面進行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個開發(fā)過程包括概念設(shè)計、詳細設(shè)計、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。 CATIA V5版本特點[10] 1）重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu) 為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIAV5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標準，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使客戶具有更大的競爭優(yōu)勢。 2）支持不同應(yīng)用層次的可擴充性 CATIA V5對于開發(fā)過程、功能和硬件平臺可以進行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開發(fā)鏈中的每個專業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國公司的需要。 3）與NT和UNIX硬件平臺的獨立性 CATIAV5是在WindowsNT平臺和UNIX平臺上開發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIAV5在Windows平臺的應(yīng)用可使設(shè)計師更加簡便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺上NT風格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺上高效地處理復(fù)雜的工作。 4）專用知識的捕捉和重復(fù)使用 CATIAV5結(jié)合了顯式知識規(guī)則的優(yōu)點，可在設(shè)計過程中交互式捕捉設(shè)計意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗知識變成了顯式的專用知識，提高了設(shè)計的自動化程度，降低了設(shè)計錯誤的風險。 5）給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級 CATIA V4和V5具有兼容性，兩個系統(tǒng)可并行使用。對于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。對于新的CATIA V5客戶，可充分利用CATIAV4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個完整的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 CATIA V5應(yīng)用領(lǐng)域1）航空航天：CATIA源于航空航天工業(yè)，是業(yè)界無可爭辯的領(lǐng)袖。以其精確安全，可靠性滿足商業(yè)、防御和航空航天領(lǐng)域各種應(yīng)用的需要。在航空航天業(yè)的多個項目中，CATIA被應(yīng)用于開發(fā)虛擬的原型機，其中包括波音飛機公司（美國）的Boeing 777和Boeing 737。波音飛機公司在Boeing 777項目中，應(yīng)用CATIA設(shè)計了除發(fā)動機以外的100%的機械零件。并將包括發(fā)動機在內(nèi)的100%的零件進行了預(yù)裝配，它也是迄今為止，唯一進行100%數(shù)字化設(shè)計和裝配的大型噴氣客機。 2）汽車工業(yè)： CATIA是汽車工業(yè)的事實標準，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風格、車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端的解決方案。CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。 一級方程式賽車、跑車、轎車、卡車、商用車、有軌電車、地鐵列車、高速列車，各種車輛在CATIA上都可以作為數(shù)字化產(chǎn)品，在數(shù)字化工廠內(nèi)，通過數(shù)字化流程，進行數(shù)字化工程實施。CATIA的技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無人可及的，并且被各國的汽車零部件供應(yīng)商所認可。現(xiàn)在，Scania公司在整個卡車研制開發(fā)過程中，使用更多的分析仿真，以縮短開發(fā)周期，提高卡車的性能和維護性。CATIA系統(tǒng)是Scania公司的主要CAD/CAM系統(tǒng)，全部用于卡車系統(tǒng)和零部件的設(shè)計。通過應(yīng)用這些新的設(shè)計工具，如發(fā)動機和車身底盤部門CATIA系統(tǒng)創(chuàng)成式零部件應(yīng)力分析的應(yīng)用，支持開發(fā)過程中的重復(fù)使用等應(yīng)用，公司已取得了良好的投資回報。3）造船工業(yè)： CATIA為造船工業(yè)提供了優(yōu)秀的解決方案，包括專門的船體產(chǎn)品和船載設(shè)備、機械解決方案。船體設(shè)計解決方案已被應(yīng)用于眾多船舶制造企業(yè)，涉及所有類型船舶的零件設(shè)計、制造、裝配。船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計與定義是基于三維參數(shù)化模型的。參數(shù)化管理零件之間的相關(guān)性，相關(guān)零件的更改，可以影響船體的外型。船體設(shè)計解決方案與其他CATIA產(chǎn)品是完全集成的。 CATIA功能介紹 1）裝配設(shè)計(ASS)裝配設(shè)計模塊可以使設(shè)計師建立并管理基于 3D 零件機械裝配件. 裝配件可以由多個 ,方便了 CATIA 運動 置,可加快裝配件的設(shè)計進度,后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進行進一步的設(shè)計,分析,制造等。2）鈑金設(shè)計(SD) 鈑金設(shè)計模塊使設(shè)計和制造工程師可以定義,管理并分析基于實體的鈑金件. 采用工藝和參數(shù)化屬性, 設(shè)計師可以對幾何元素增加象材料屬性這樣的智能, 以獲取設(shè)計意 圖并對后續(xù)應(yīng)用提供必要的信息。3）高級曲面設(shè)計(ASU) 高級曲面設(shè)計模塊提供了可便于用戶建立,修改和光順零件設(shè)計所需曲面的一套工具. ,曲面的質(zhì)量都是很重要的。4）逆向工程模塊(CGO) 逆向工程模塊可使設(shè)計師將物理樣機轉(zhuǎn)換到CATIA Designs 下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C,并將測量設(shè)計數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CATIA 數(shù)據(jù)。該模塊同時提供了一套有價值的工具來管理大量的點數(shù)據(jù),以便進行過濾,采樣,偏移,特征線提取, CATIA 曲線和曲線生成點數(shù)據(jù)云團. 反過來, 也可由點數(shù)據(jù)云團到 CATIA 曲線和曲面。 差速器的建模 本文是對輕型轎車的普通錐齒輪式差速器進行設(shè)計，普通錐齒輪式差速器由行星齒輪、半軸齒輪、十字軸、半軸、差速器殼等零件組成，用CATIA對其進行建模。在建模中，首先是對差速器零件的建模，然后對這些零件進行組裝，畫出其裝配圖。 差速器零件建模1） 差速器半軸齒輪建模Step1 【開始】→【機械設(shè)計】→【零部件設(shè)計】，進入到零部件設(shè)計界面[11]。Step2 【工具】→【公式】，輸入半軸齒輪的參數(shù)，如圖51，52，畫出一個齒，接著用陣列，畫出每個齒。再按著錐角進行拉升，畫出錐齒輪。圖 51 輸入?yún)?shù)值Step3 【凸臺】→【凹槽】選擇錐齒輪背面，畫50mm圓柱，高30mm，在此，依照上面的方法，輸入花鍵參數(shù)，在圓柱中畫花鍵外形，采用凹槽。如圖53。圖 52 齒輪參數(shù)的特征樹圖 52 差速器半軸齒輪2） 差速器行星齒輪，半軸建模 跟半軸齒輪的方法一樣，依次畫出行星差速器和半軸，如圖53和圖54所示。圖 54 差速器行星齒輪圖 55 半軸 差速器的裝配[12]Step1 【開始】→【機械設(shè)計】→【裝配件設(shè)計】，進入裝配設(shè)計平臺Step2 選中樹形圖上的【Product1】，然后使用【現(xiàn)有組件】命令引入轉(zhuǎn)向節(jié)各部件Step3 使用【相合約束】命令在半軸齒輪和半軸的軸線間創(chuàng)建約束。Step4 使用【接觸約束】命令讓半軸齒輪和行星齒輪的相關(guān)面產(chǎn)生接觸約束，使用更新命令【更新】，齒輪和止推片裝配完畢Step5 同上使用【曲面約束】、【接觸約束】、【更新】等命令差速器與差速器殼體的裝配，如圖54。圖 54差速器的裝配總 結(jié) 本文差速器設(shè)計內(nèi)容包括差速器位置介紹，差速器的總體結(jié)構(gòu)和工作原理，差速器設(shè)計和用CATIA對其建模。在差速器設(shè)計過程中，我翻閱大量文獻，參考了部分實體，在眾多差速器的結(jié)構(gòu)，采用一種普遍的差速器設(shè)計結(jié)構(gòu)—普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計，根據(jù)《汽車設(shè)計》這本書，確定了差速器齒輪的各參數(shù)；接著對差速器進行CATIA建模，通過對CATIA的摸索，學(xué)習(xí)，我基本掌握了草圖設(shè)計和零件設(shè)計，但對差速器的曲面設(shè)計還有一些問題；最后對差速器殼體的設(shè)計，差速器殼體是連接差速器齒輪和主減速器的重要部分，它的設(shè)計受到這兩個方面的限制，同時，還要考慮殼體的厚度。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我進一步了解了科學(xué)研究的嚴謹性和機械設(shè)計的基本過程，加深了對汽車設(shè)計的理解和應(yīng)用，這次畢業(yè)設(shè)計對我掌握知識的深度和廣度，運用理論知識結(jié)合實際去處理問題的能力、實踐能力、外語水平及計算機應(yīng)用水平都有了很好的鍛練，在設(shè)計的過程中加深了對CATIA軟件在三維建模應(yīng)用與理解。由于個人能力有限，此次差速器設(shè)計僅采用一種普遍結(jié)構(gòu)，并沒有對一些復(fù)雜環(huán)境進行研究，有一定的局限性，在以后工作中，我會繼續(xù)努力。參考文獻[1] 陳家瑞，馬天飛主編．汽車構(gòu)造下[M]．(第五版)．北京：人民交通出版社，2006．132~152[2] 劉惟信主編．汽車車橋設(shè)計[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[3] 劉惟信主編．汽車設(shè)計[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[4] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等主編．機械設(shè)計[M]．沈陽：東北大學(xué)出版社，2000．[5] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等主編．機械設(shè)計課程設(shè)計[M]．沈陽：東北大學(xué)出版社，2000． [6] 王望予主編．汽車設(shè)計[M]．(第四版).北京：機械工業(yè)出版社，~165.[7] 余志生主編．汽車理論[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[8] 成大先主編．機械設(shè)計手冊[M]．(第四版)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．14197~14280．[9] 申永勝主編．機械原理教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1999．[10] 江洪，李仲興，陸利鋒等主編．CATIA基礎(chǔ)教程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2006[11] 尤春風主編．CATIA V5曲面造型[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2002．[12] 單巖，謝龍漢編著．CATIA V5機械設(shè)計應(yīng)用實例[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．致 謝