【正文】 由于個(gè)人能力有限，此次差速器設(shè)計(jì)僅采用一種普遍結(jié)構(gòu)，并沒有對(duì)一些復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行研究，有一定的局限性，在以后工作中，我會(huì)繼續(xù)努力。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 51 輸入?yún)?shù)值Step3 【凸臺(tái)】→【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。在建模中，首先是對(duì)差速器零件的建模，然后對(duì)這些零件進(jìn)行組裝，畫出其裝配圖。3）高級(jí)曲面設(shè)計(jì)(ASU) 高級(jí)曲面設(shè)計(jì)模塊提供了可便于用戶建立,修改和光順零件設(shè)計(jì)所需曲面的一套工具. ,曲面的質(zhì)量都是很重要的。船體設(shè)計(jì)解決方案與其他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(jī)械解決方案。通過應(yīng)用這些新的設(shè)計(jì)工具，如發(fā)動(dòng)機(jī)和車身底盤部門CATIACATIA 一級(jí)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(jìn)行數(shù)字化工程實(shí)施。CATIA在造型風(fēng)格、車身及引擎設(shè)計(jì)等方面具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對(duì)端的解決方案。波音飛機(jī)公司在Boeing 777項(xiàng)目中，應(yīng)用CATIA設(shè)計(jì)了除發(fā)動(dòng)機(jī)以外的100%的機(jī)械零件。源于航空航天工業(yè)，是業(yè)界無可爭(zhēng)辯的領(lǐng)袖。對(duì)于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。隱式的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。V5是在Windows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。V5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。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?jǐn)?shù)字化制造企業(yè)和產(chǎn)品的整個(gè)生命周期的方向發(fā)展。令人高興的是現(xiàn)在達(dá)索公司推出了CATIA V5版本，該版本能夠運(yùn)行于多種平臺(tái)，特別是微機(jī)平臺(tái)。CATIA在造型風(fēng)格，車身及引擎設(shè)計(jì)等具有獨(dú)特的長(zhǎng)處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了廣泛的支持。其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。CATIA軟件以其強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)功能 而在飛機(jī)、汽車、輪船等設(shè)計(jì)領(lǐng)域享有很高 的聲譽(yù)，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?；鼗鸷笤谒欣鋮s，以防止產(chǎn)生回火脆性。 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)。根據(jù)上述技術(shù)條件，選用40Cr鋼能滿足要求。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。同時(shí)規(guī)定調(diào)制后的半軸其余金相組織粹透層應(yīng)呈回火索氏體或回火屈氏體，心部（從中心到花鍵底半徑四分之三范圍內(nèi)）允許有鐵素體存在。汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出地扭矩，經(jīng)過多級(jí)變速和主動(dòng)器傳遞給半軸，再由半軸驅(qū)動(dòng)車輪。在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了使花鍵的內(nèi)徑不致過多的小于半軸的桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計(jì)的粗一些，并且適當(dāng)?shù)臏p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)的增多，一般的，轎車半軸的齒數(shù)Z=10，在此取Z=8。和內(nèi)輪上的垂直反力分別為 (44)式中，；為輪距=1430mm；為側(cè)滑附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取1．0。半軸的計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：（1）縱向力X2最大時(shí)(X2＝)，沒有側(cè)向力作用；（2）側(cè)向力Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為中，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)，沒有縱向力作用；（3）垂向力Z2最大時(shí)，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)，其值為，是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒有縱向力和側(cè)向力的作用。3） 當(dāng)桿部較粗且外端凸緣也較大時(shí)，可采用兩端花鍵的連接結(jié)構(gòu)。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。 表 33 半軸齒輪和行星齒輪參數(shù) 半軸齒輪 行星齒輪分度圓直徑 72mm分度圓直徑 48mm 齒輪孔 33mm 齒輪孔 28mm孔長(zhǎng)度 21mm 孔長(zhǎng)度 18mm 節(jié)錐距 43mm 節(jié)錐距 43mm因此可以設(shè)計(jì)差速器殼體為：半軸孔為38mm，長(zhǎng)度為33mm，十字軸孔為28mm，長(zhǎng)度為32mm，殼體厚度為10mm，差速器殼體內(nèi)過度半徑為30mm，差速器殼體長(zhǎng)度為157mm。 綜上所述，差速器齒輪選用材料為20CrMnTi，它的工藝流程為：下料鍛造正火機(jī)械加工調(diào)制切齒輪。齒面噴九處理有可能提高壽命25％。滲碳合金鋼的主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲透層與心部的含碳量相差過多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。常用的鋼號(hào)有20CrMnTi，22CrMnMo，20MnVb和20MnVn2TiB。汽車驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)差速器齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪比較，具有工作作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。支承剛度大時(shí)取最小值。22齒側(cè)間隙～23弦齒厚；；24弦齒高；； 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 18根錐角；。9節(jié)圓直徑； 。 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常?。? （312） （313） （314）式中：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N的壓力角。 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 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， ==176。但一般不少于10。本設(shè)計(jì)中選擇的汽車基本參數(shù)如下表31所示：表31 汽車的基本參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位汽車布置方式前置后驅(qū)總長(zhǎng)4320mm寬1750mm軸距2620mm前輪距1455mm后輪距1430mm整備質(zhì)量1480kg總質(zhì)量2100kg發(fā)動(dòng)機(jī)型式汽油直列四缸排量L最大功率KW最大轉(zhuǎn)矩158/4000NM壓縮比:1離合器摩擦式離合器變速器檔數(shù)五檔手動(dòng)輪胎類型與規(guī)格185R14km/h轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向前輪制動(dòng)器盤后輪制動(dòng)器鼓前懸架類型雙叉骨獨(dú)立懸架后懸架類型螺旋彈簧最高車速140km/h 行星齒輪數(shù)目的選擇行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下n可以取兩個(gè)，由于輕型轎車的承載較小，因此，采用2個(gè)行星齒輪。如圖32所示。當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為，于是 （31）即 （32） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （33）式（33）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。此外，由于左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時(shí)斷時(shí)續(xù)，車輪傳動(dòng)裝置受的動(dòng)載荷較大，單邊傳動(dòng)也使其受較大的載荷。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時(shí)，主動(dòng)環(huán)可將由主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動(dòng)環(huán)(即左、右半軸)。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。 蝸輪式差速器蝸輪式差速器(圖2—5)也是一種高摩擦自鎖差速器。當(dāng)差速器傳遞動(dòng)力時(shí)，主動(dòng)套帶動(dòng)滑塊并通過滑塊帶動(dòng)內(nèi)、外凸輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)允許內(nèi)、外凸輪轉(zhuǎn)速不等。 滑塊凸輪式差速器圖2—4為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。如果差速器完全鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (28)可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高倍，從而提高了汽車通過性。成正比，可表示為示為 (26)式中，為摩擦片平均摩擦半徑；為差速器殼V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線的距離；為摩擦因數(shù)；為摩擦面數(shù)；為V形面的半角。每個(gè)半軸齒輪背面有壓盤3和主、從動(dòng)摩擦片2，主、從動(dòng)摩擦片2分別經(jīng)花鍵與差速器殼1和壓盤3相連。一般為0．05～0．15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb=1．11～1．35，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對(duì)于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。圖22為其示意圖，圖中為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器的內(nèi)摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩。普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個(gè)半軸齒輪，4個(gè)行星 齒輪(少數(shù)汽車采用3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個(gè)行星齒輪)，行星齒輪 軸(不少裝4個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式，齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種，汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。即使是汽車直線行駛，也會(huì)因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動(dòng)。 汽車在行駛過程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等。 差速器的組成與工作原理普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成[3]。 汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中主要總成之一。因此，它不僅承受轉(zhuǎn)矩，而且承受作用車輪與路面間的鉛垂力、縱向力、橫向力所引起的彎矩。根據(jù)所承受載荷的不同半軸分為全浮式、半浮式和3／4浮式三種。如果不計(jì)其不大的內(nèi)摩擦，則這種差速器是將轉(zhuǎn)矩平均地分配到左、右半軸上，因此，裝用這種簡(jiǎn)單的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的汽車，當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪與道路的附著系數(shù)不同是一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而失去牽引力時(shí)，另一個(gè)附著驅(qū)動(dòng)車輪也得喪失牽引功能。另外，即使汽車在平坦路面上直線行駛左、右輪行程相同，但有時(shí)也會(huì)由于輪胎外徑的制造誤差，輪胎磨損程度，輪胎氣壓或輪胎負(fù)荷的不同，而引起它們的滾動(dòng)半徑不相等，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速也不相同。在大型汽車上，為了得到大的主減速器比同時(shí)又不減小離地間隙，常采用另加一對(duì)斜齒(或人字形齒)圓柱齒輪或行星輪系的雙級(jí)主減速器的方法。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法使傳動(dòng)系各傳動(dòng)比與發(fā)動(dòng)性能參數(shù)作最佳匹配，可得到最佳效果。其次是因?yàn)樽兯倨鞯闹饕蝿?wù)僅在于通過選擇適應(yīng)的排擋數(shù)目及各擋傳動(dòng)比，以使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對(duì)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性要求，而驅(qū)動(dòng)橋主減速器(有時(shí)還有輪邊減速器)的功用則在于當(dāng)變速器處于最高擋位(通常為直接擋，有時(shí)還有超速擋)時(shí)，使汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性，為此，需將經(jīng)過變速器、傳動(dòng)軸傳來的動(dòng)力，通過驅(qū)動(dòng)橋的主減速器作進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的變化。這種驅(qū)動(dòng)橋無剛性整體橋殼，如德國梅賽德斯—奔馳200型轎車，左、右兩段橋殼僅由一銷軸相聯(lián)，且僅有一側(cè)的半軸為分段式的，可相對(duì)的主減速器做上、下擺動(dòng)和雙鉸節(jié)式，如德國Audi 80 Quattro的后驅(qū)動(dòng)橋左、右兩半軸均可相對(duì)主減速器做上、下擺動(dòng)。當(dāng)車輪采用非獨(dú)立懸架時(shí)，采用的非斷開式(整體式)驅(qū)動(dòng)橋。(3)運(yùn)用CATIA軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的差速器及半軸進(jìn)行建模分析，并驗(yàn)證差速器設(shè)計(jì)的合理性。采用電子計(jì)算機(jī)作分析計(jì)算手段，由于其計(jì)算速度很快且數(shù)據(jù)容量很大，就可采用較為準(zhǔn)確的多自由度的數(shù)學(xué)模型來模擬汽車零部件在各種工況下的運(yùn)動(dòng)，采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，可取得較準(zhǔn)確的結(jié)果，這就為設(shè)計(jì)人員分析各種方案和進(jìn)行創(chuàng)造性的工作提供了很大的方便。從某些方面來說這成了制約企業(yè)快速