【正文】 、右兩半軸齒輪的齒數(shù) LZ2 、 RZ2 之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。 由于 SUES06 型汽車差速器為對稱式圓錐行星齒輪差速器，因此1622 ?? RL ZZ ， n 等于 4，因此 ? ? 8/22 ?? nZZ RL ,滿足上述安裝條件。2? =176。 2? =176。 求出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可根據(jù)齒數(shù) z 及模數(shù) m 由下式求得：mzd? ? ? ????????????????????????? （ ） 將 m=， 1Z = 2Z =16 分別代入上式，得差速器行星齒輪節(jié)圓1d =54mm，半軸齒輪節(jié)圓 2d =。目前大都選用 22176。由于這種齒行的最少齒數(shù)比壓力角為 ?20 的少，因此可以用比較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。由于這里設(shè)定 SUES06 型汽車為輕型載貨汽車，所以選用的差速器齒上海工程技術(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 27 輪壓力角為 22176。 6） 行星齒輪安 裝孔的直徑φ及支承長度 L 行星齒輪安裝孔的直徑φ與行星齒輪軸的名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒輪在其軸上的支承長度。 m）； n—— 為行星齒輪數(shù)； l—— 為行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木嚯x（ mm），約為半軸齒輪齒寬中點處平均直徑的一半； ][c? —— 為支承面許用擠壓應(yīng)力，取 69MPa； 根據(jù)上述，已知： mNT ?? ， n=4， mmddL 22 ???? 代入式（ ），得 ?? ， mmL ??? 。 2） 模數(shù) m：已知行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù) 1m = 2m = 3） 齒面寬 F： ?F （ ～ ） 0A ， mF 10? 。 4） 齒工作高 gh ： 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 28 gh =， 行星齒輪與半軸齒輪齒工作高為 。 7） 周節(jié) t： ?? mt 。h mmmzzh 2122 ?????????????????????????? ；39。2 ? 。h ： mmhmh 0 9 8 11 ?????? ； mmhmmh 239。2 ???? 。 11） 齒根角 ? ： 715a rc ta n 0011 ????? Ah? ； 828a rc ta n 0022 ????? Ah? 。 13） 根錐角 R? ： 7330 0111 ???? ??? R ； 9555 0222 ???? ??? R 。 15） 節(jié)錐頂點至齒輪外緣的距離 0? ： mmhd i n2211201 ???? ??； mmhd i n2 22102 ???? ?? 。其中，根據(jù) 1Z / 2Z 以及 2Z 的值查表以確定切向修正系數(shù) ??? ； mmStS ??? 。 18） 弦齒厚 ?S ： 2/6/ 23 BdSSS ???? ，推出 mmS ?? mmS ?? 。 差速器齒輪的強(qiáng)度計算 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計算，而對于疲勞壽命在不予考慮，這是因為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)常處于嚙合傳動狀態(tài)，行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用。汽車差速器齒輪 的彎曲應(yīng)力 w? （ MPa）為 3220 102 ?? JFzmk kkTkvmsw? ?????????????????????? （ ） 式中： T—— 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， N m 與 N當(dāng)端面模數(shù) m ≥ 時， 4 ?，所以 sK =； mK —— 載荷分配系數(shù)，這里 mK 取 ； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取 vK =1； 按照以上方式用 jmT 進(jìn)行計算后所得的彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于 MPa；按照 jeT , ?jT 兩種計 算轉(zhuǎn)矩中的較小值進(jìn)行計算時，彎曲應(yīng)力 不應(yīng)大于 980 MPa；將 以上數(shù)據(jù)代入式（ ），得 w? 分別等于 MPa 和 MPa。 上述汽車差速器直齒錐齒輪的設(shè)計計算方法，使用與在直齒錐齒輪刨齒機(jī)上用成對刨刀滾切加工（切除非腰鼓形輪齒），或在直齒錐齒輪銑齒機(jī)上用成對原盤銑刀滾切加工（切出腰鼓形輪齒）的汽車差速器齒輪。這種 齒輪在齒高方向的收縮齒型屬于雙重收縮齒；而齒輪兩側(cè)的齒廓曲線為用同一曲率半徑但不同心的弧刃圓盤拉刀回轉(zhuǎn)拉削時所形成的近似圓弧。但刀具復(fù)雜，齒輪模數(shù)也不能過大，一般 m＜ ，所以僅用于大批量生產(chǎn)的中等模數(shù)的汽車、拖拉機(jī)差速器錐齒輪。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速上海工程技術(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 31 器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。 UG 軟件介紹 UG 是 Unigraphics Solutions 公司的拳頭產(chǎn)品。在 UG 中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實踐證明是強(qiáng)有力的，并被大多數(shù) CAD/CAM 軟件廠商所采 用。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/Open GRIP， UG/Open API 簡單易學(xué)，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD 系統(tǒng)。作為一個集成的全面產(chǎn)品工程解決方案， UG 軟 件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。 UG 是知識驅(qū)動自動化技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)先者。 UG 為各種規(guī)模的企業(yè)帶來了顯而易見的價值：更快地遞交產(chǎn)品到市場；使復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計簡化：減少產(chǎn)品成本和增加企業(yè)的競爭實力。 差速器 總成的建模要求和特點 后橋差速器建模目的是將差速器總成數(shù)字模擬化，利用先進(jìn)的CAD/CAE 技術(shù)對機(jī)體進(jìn)行仿真設(shè)計、修改、分析，有利于提高設(shè)計生產(chǎn)效率和成本。 后橋差速器建模應(yīng)按照實物制造工藝為原則依據(jù)，建模思想易于理解、模型結(jié)構(gòu)清晰、且盡量保證相關(guān)參數(shù)化，使模型利于修改。 根據(jù)所測得的尺寸數(shù)據(jù)后，就開始后橋差速器的建模工作。作為一個集成的全面產(chǎn)品工程解決方案， UG 軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。 差速器總成由 行星齒輪軸以及薄鋼板、行星齒輪零件、差速器螺栓防松墊片、后橋半軸齒輪、后橋差速器殼（右）、后橋差速器殼（左）、后橋差速器行星齒輪、后橋差速器軸承蓋、行星齒輪止推墊圈、軸承調(diào)整螺上海工程技術(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 33 母、 軸承調(diào)整螺母鎖片組成。以下 部件大多有復(fù)雜的尺寸或外形，進(jìn)行三維建模有一定的難度，現(xiàn)對其中的幾個部件的建模特點進(jìn)行簡單闡述。如圖 所示。在建立與底面垂直的基準(zhǔn)平面時，根據(jù)零件的尺寸，確定另一基準(zhǔn)平面的位置，以確保零件尺寸的完整，如圖 所示。但是，在其上有鍵槽等特征，不是簡單的草圖拉伸即可完成，需要在一根軸上去除材料得到一根需要的行星齒輪軸，如圖 所示。如圖 所示。在上海工程技術(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 36 UG 中建模過程，首先進(jìn)入 start－ Modeling，選擇 進(jìn)行草圖的繪制，依據(jù)二維圖形要設(shè)計要求，在此繪制軸承調(diào)整螺母墊片圖形。選擇命令，此時會彈出以下界面，給定拉伸的深 度值 圖 拉伸菜單 圖 拉伸實體 接下來還是在 中選擇 建立基準(zhǔn)平面，選擇粉色的區(qū)域也是剛建好的實體的一個邊，也是下一個實體的基準(zhǔn)平面。在此需要注意的是，我們所要倒的圓角是由二維圖形而來。 首先，建立基準(zhǔn)平面。在平面上建立一草圖，草圖建立完畢之后點擊 Extrude 命令對二維草圖進(jìn)行拉伸，輸入拉伸的深度 11mm，此時出現(xiàn)實體，如圖 所示 圖 拉伸后的齒圈外形 之后再繪制滾道。效果如圖 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 41 圖 基準(zhǔn)軸的建立 然后再齒圈面上繪制一個滾道外形草圖，將其拉伸后得到圖 圖 拉伸后的帶有一個滾道的環(huán)形圖 下面主要介紹陣列在本次建模中的應(yīng)用。再選擇需要陣列的實體如圖 ，之后點擊 ok 進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，如圖 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 42 圖 陣列實體的選擇圖 圖 陣列參數(shù)的設(shè)置 選擇陣列的個數(shù)為 12 并將相鄰特征之間的夾角設(shè)定為 30 度，之后得到整個滾道圖形，如圖 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 43 圖 陣列后所得到的軌道實體圖 整體的實體拉伸完畢之后，剩下的主要是對特征進(jìn)行倒圓角。為了切除內(nèi)環(huán)一圈，必須先建立一個基準(zhǔn)平面作為繪制二維圖形的基準(zhǔn)。如圖 所示。如圖 所示 圖 軸承調(diào)整螺母 差速器的裝配 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 45 在 UG（ NX 4）中裝配零件，首先要定義坐標(biāo)原點。這樣是為了增加裝配的方便性，使得零件的裝配過程順利完成。導(dǎo)入要裝配的零件， 在此導(dǎo)入已經(jīng)建立好的零件。 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 47 圖 第二個零件的導(dǎo)入 由于零件裝配的特殊性，軸兩邊的錐齒輪完全相同。如下圖 所示 圖 鏡像裝配 為了裝配的順利，一般的選擇裝配順序比較重要。以便后續(xù)的裝配合理得當(dāng)。裝配如圖 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 48 圖 后橋半軸齒輪的裝配 由于零件裝配 的特殊性，軸兩邊的錐齒輪完全相同。如下圖 所示 圖 后橋半軸齒輪鏡像裝配 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 49 以下幾個零件的裝配操作過程都與上述一致，在此不一一詳述 后橋差速器殼 (左 )的裝配，如下圖 所示 圖 后橋差速器殼裝配（左） 后橋差速器殼 (右 )的裝配，如下圖 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 50 圖 后橋差速器殼裝配（右） 軸承調(diào)整螺母的裝配，如下圖 所示 圖 軸承調(diào)整螺母的裝配 后橋差速器軸承蓋的裝配，如下圖 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 51 圖 后橋差速器軸承蓋的裝配 最后鏡像所得到整個裝配如圖 所示 圖 后橋差速器總裝圖 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 52 4 差速器 的有限元分析 有限元法是最近二三十年發(fā)展起來的一種有效的通用計算方法，它既包括有數(shù)學(xué)理論、又包括有程序設(shè)計技巧。眾所周知，從數(shù)學(xué)角度來看，一個工程問題往往可以用一個偏微分方程來描述，但是常常很難求得精確的解析解?，F(xiàn)在，有限元法已經(jīng)被公認(rèn)是一種有效的數(shù)值計算方法，被廣泛應(yīng)用于固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)以及電磁學(xué)等連續(xù)介質(zhì)或場問題這類工程技術(shù)領(lǐng)域。 由于人類的認(rèn)識能力有限，不可能直接分析許多很復(fù)雜的東西。 有限元分析計算的大致步驟 先將某個某個結(jié)構(gòu)連續(xù)的系統(tǒng)分割為有限個單元組成的計算模型，這一步稱作單元剖分，也叫離散。然后，在節(jié)點上引進(jìn)等效載荷（或邊界條件），代替實際作用于系統(tǒng)上的外載荷（或邊界條件）。實際上海工程技術(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 53 上有限元中分析的結(jié)構(gòu)已不是原有的物體 或結(jié)構(gòu)物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。 然后對于 單元特性進(jìn)行分析。此時需要應(yīng)用彈性力學(xué)中的幾何方程和物理方程來建立力和位移的方程式，從而導(dǎo)出單元剛度矩陣，這是有限元法的基本步驟之一。因而，這種作用在單元邊界上的表面力、體積力和集中力都需要等效的移到節(jié)點上去，也就是用等效的節(jié)點力來代替所有作用在單元上得力。 以力 —— 位移為例：在有限單元法中，選擇節(jié)點位移作為未知量（稱為位移法），也可選擇節(jié)點力作為基本未知量（稱為求力法），還可取一部分節(jié)點力和一部分節(jié)點位移作為基本未 知量時（稱為混合法）。當(dāng)采用位移法時，系統(tǒng)離散化之后，就可把單元總的一些物理量如位移，應(yīng)變和應(yīng)力等由節(jié)點位移來表示。通常，就可得到將 位移表示為坐標(biāo)變量的簡單函數(shù)。 求解未知節(jié)點位移解有限元方程式得出位移，可以根據(jù)方程組的具體特點來選擇合適的計算方法。 m 從上面的計算得知： 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩 T= nTj ? = N 圓錐齒輪受力簡圖如下（圖 ） 圖 圓錐齒輪受力簡圖 直齒錐齒輪齒面上所受的法向載荷 nF 通常都視為集中作用在平均分度圓上，即在齒寬中點的法向截面 N