【正文】 參考文獻(xiàn)[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(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[3] 劉惟信主編．汽車設(shè)計(jì)[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(jī)械設(shè)計(jì)[M]．沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000．[5] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000． [6] 王望予主編．汽車設(shè)計(jì)[M]．(第四版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，~165.[7] 余志生主編．汽車?yán)碚揫M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[8] 成大先主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[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(jī)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(jī)械工業(yè)出版社，2006[11] 尤春風(fēng)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(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．致 謝。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步了解了科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，加深了對(duì)汽車設(shè)計(jì)的理解和應(yīng)用，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我掌握知識(shí)的深度和廣度，運(yùn)用理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際去處理問(wèn)題的能力、實(shí)踐能力、外語(yǔ)水平及計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平都有了很好的鍛練，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中加深了對(duì)CATIA軟件在三維建模應(yīng)用與理解。圖 54差速器的裝配總 結(jié) 本文差速器設(shè)計(jì)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(jì)和用CATIA對(duì)其建模。圖 54 差速器行星齒輪圖 55 半軸 差速器的裝配[12]Step1 【開始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【裝配件設(shè)計(jì)】，進(jìn)入裝配設(shè)計(jì)平臺(tái)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。如圖53。再按著錐角進(jìn)行拉升，畫出錐齒輪。 差速器零件建模1） 差速器半軸齒輪建模Step1 【開始】→【機(jī)械設(shè)計(jì)】→【零部件設(shè)計(jì)】，進(jìn)入到零部件設(shè)計(jì)界面[11]。 差速器的建模 本文是對(duì)輕型轎車的普通錐齒輪式差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(duì)其進(jìn)行建模。4）逆向工程模塊(CGO) 逆向工程模塊可使設(shè)計(jì)師將物理樣機(jī)轉(zhuǎn)換到CATIA Designs 下并轉(zhuǎn)變?yōu)樽謽訖C(jī),并將測(cè)量設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CATIA 數(shù)據(jù)。2）鈑金設(shè)計(jì)(SD) 鈑金設(shè)計(jì)模塊使設(shè)計(jì)和制造工程師可以定義,管理并分析基于實(shí)體的鈑金件. 采用工藝和參數(shù)化屬性, 設(shè)計(jì)師可以對(duì)幾何元素增加象材料屬性這樣的智能, 以獲取設(shè)計(jì)意 圖并對(duì)后續(xù)應(yīng)用提供必要的信息。產(chǎn)品是完全集成的。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(jì)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(jì)、制造、裝配。 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(guò)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(bào)。系統(tǒng)，全部用于卡車系統(tǒng)和零部件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)是Scania公司在整個(gè)卡車研制開發(fā)過(guò)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(hù)性。CATIA的技術(shù)在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)是無(wú)人可及的，并且被各國(guó)的汽車零部件供應(yīng)商所認(rèn)可。CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。 CATIA是汽車工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。并將包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的100%的零件進(jìn)行了預(yù)裝配，它也是迄今為止，唯一進(jìn)行100%數(shù)字化設(shè)計(jì)和裝配的大型噴氣客機(jī)。被應(yīng)用于開發(fā)虛擬的原型機(jī)，其中包括波音飛機(jī)公司（美國(guó)）的Boeing 777和Boeing 737。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。 CATIA V5應(yīng)用領(lǐng)域1）航空航天：CATIA對(duì)于新的CATIA V5客戶，可充分利用CATIA CATIA V4和V5具有兼容性，兩個(gè)系統(tǒng)可并行使用。V5結(jié)合了顯式知識(shí)規(guī)則的優(yōu)點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式捕捉設(shè)計(jì)意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。 4）專用知識(shí)的捕捉和重復(fù)使用V5在Windows平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡(jiǎn)便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺(tái)上NT風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。NT平臺(tái)和UNIX平臺(tái)上開發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺(tái)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。 CATIA CATIA V5對(duì)于開發(fā)過(guò)程、功能和硬件平臺(tái)可以進(jìn)行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開發(fā)鏈中的每個(gè)專業(yè)成員配置最合理的解決方案。 為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIA CATIA V5版本特點(diǎn)[10]在這個(gè)環(huán)境中，可以對(duì)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的各個(gè)方面進(jìn)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。 CATIA V5版本和應(yīng)用領(lǐng)域介紹CATIA V5版本是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。軟件的一種全新風(fēng)格。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。CATIA的電子樣機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)境使得摩托車廠家能夠快速及時(shí)的響應(yīng)和滿足客戶的需求，向市場(chǎng)推出各種型號(hào)的摩托車，滿足不同消費(fèi)層次。在中國(guó)，CATIA也得到了廣泛的應(yīng)用，包括一汽集團(tuán)、一汽大眾、沈陽(yáng)金杯、上海大眾、北京吉普、武漢神龍?jiān)趦?nèi)的許多汽車公司都選用CATIA開發(fā)他們的新車型。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(rèn)。是世界著名的航空航天企業(yè)，成立于1981年。CATIA的產(chǎn)品開發(fā)商Dassault5 基于CATIA的差速器建模 CATIA軟件的介紹CATIA是法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開發(fā)的高檔 CAD/CAM軟件，目前在中國(guó)由IBM公司代理 銷售。同時(shí)水冷有利于增加半軸表面的壓應(yīng)力，提高其疲勞強(qiáng)度。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。鍛造后正火，硬度為HRC187—241。從這一點(diǎn)出發(fā)，半軸又是一個(gè)易損件。同時(shí)應(yīng)指出，從汽車的整體性能來(lái)看，設(shè)計(jì)半軸時(shí)所采取的安全系數(shù)時(shí)比較小的。由于這些先進(jìn)工藝的采用，不用合金鋼而采用中碳(40號(hào)、45號(hào))鋼的半軸也日益增多。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)。半軸的熱處理過(guò)去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法，調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388—444(突緣部分可降至HB248)。半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。 選擇用鋼根據(jù)汽車半軸技術(shù)條件規(guī)定，半軸材料可選用40Cr,40CrMo,40CrMnMo鋼。在上坡或下坡時(shí)，扭矩很大，特別是在緊急制動(dòng)或行駛在不平坦的道路上，工作條件更為繁重。 半軸的工作條件和性能要求汽車半軸是傳遞扭矩的一個(gè)重要部件。在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：半軸花鍵外徑 D=半軸花鍵內(nèi)徑 d=34mm花鍵齒寬 B=6mm 表 41 許用應(yīng)力參數(shù)表許用擠壓應(yīng)力、許用壓力聯(lián)接工作方式使用和制造情況齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)熱處理靜聯(lián)接不良 35504070中等 60100100140良好 80120120200空在下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接不良 15202035中等 20303060 良好 2540 4070在載荷作用下的 移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接 不良 310 中等 515 良好 1020根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)，花鍵連接的強(qiáng)度條件為靜聯(lián)接 (49)得 式中T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，T=3528；h花鍵齒面的工作高度(mm),矩形花鍵：，c為倒角尺寸，有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得c=；h=。半軸彎曲應(yīng)力，為 (48) 750mpa范圍 半軸花鍵設(shè)計(jì)矩形花鍵具有定心精度高，定心的穩(wěn)定性好，使用磨削的方法消除熱處理引起的變形的特點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的花鍵連接，本設(shè)計(jì)采用矩形花鍵。外輪上側(cè)向力和內(nèi)輪上側(cè)向力分別為 (45)內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力為。得=6300N =5040N 半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 (42)式中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離，= = 合成應(yīng)力 (43)(2)側(cè)向力最大，縱向力=0，此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力。由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即 (41)故縱向力X2最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力Y2最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。4） 設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用。2） 半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過(guò)度部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部，花鍵與桿部的過(guò)渡部分，以減小應(yīng)力集中。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所受載荷較大，只用于轎車和輕型貨車。 半浮式半軸(圖41)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔，車輪裝在半軸上。螺栓分布如圖35，分別為M10，M6，與主減速器從動(dòng)錐齒輪連接螺栓設(shè)有凸臺(tái)，直徑為23mm，厚度為2mm，與差速器右殼連接所在螺栓與水平方向夾角為68度， 圖 35 差速器殼側(cè)面視圖4 半軸的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)形式分析 驅(qū)動(dòng)半軸位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。 圖 34 差速器殼正面剖視圖 差速器殼參數(shù)設(shè)計(jì)差速器殼體設(shè)計(jì)主要依據(jù)為半軸齒輪和行星齒輪參數(shù)，根據(jù)半軸齒輪和行星齒輪參數(shù)，如表33。 差速器殼體設(shè)計(jì) 差速器殼體位于減速器的中心，相對(duì)于減速器意義重大，其一，差速器支撐主減速器的從動(dòng)錐齒輪，動(dòng)力經(jīng)過(guò)主動(dòng)錐齒輪后，傳遞到從動(dòng)錐齒輪，接著傳遞到差速器，一般會(huì)將從動(dòng)錐齒輪與差速器殼體連接在一起，這樣既可以節(jié)省主減速器空間，有能夠提高傳遞效率，將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化；其二，差速器殼體可以當(dāng)做行星支架，在差速器中，有半軸齒輪，行星齒輪，十字軸和行星支架，差速器殼體將其他零件包裝起來(lái)，保護(hù)其內(nèi)部行星齒輪與半軸齒輪，向它們提供支撐，差速器殼體作為行星支架，使差速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率更高。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪可進(jìn)行滲硫處理，以提高其耐磨性。這種鍍層不能用來(lái)補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不取代潤(rùn)滑。 近年來(lái)，采用精鑄、精鍛的錐齒輪在汽車驅(qū)動(dòng)橋中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無(wú)切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是齒形精度較差。由于鋼本身的含碳量較低，所以其鍛造性能及切削加工性能均較好。滲碳合金銅的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量很高的硬化層，有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，有較好的韌性。 汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造【9】。因此，傳動(dòng)系中的差速器齒輪往往是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。 差速器的材料差速器齒輪基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等?！? ——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向　　　　　　　跳動(dòng)精度高時(shí)。m； —差速器的行星齒輪數(shù)； —半軸齒輪齒數(shù)；　 —尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，　　當(dāng)ｍ時(shí)，在此＝　 —載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，＝～；～。因此，對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎