【正文】 (317) 式中：—差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 在此 =支承剛度大時(shí)取最小值。 ——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由33 ,可查得=圖33 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)根據(jù)上式==〈980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。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)。差速器齒輪的材料應(yīng)滿足以下的要求： 1）具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有較高的耐磨性； 2）輪齒心部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性，以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷； 3）使用的鋼材鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理變形小或者變形規(guī)律易控制。常用的鋼號(hào)有20CrMnTi，22CrMnMo，20MnVb和20MnVn2TiB。因此，這種材料的抗彎強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力都較高。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。為改善新齒輪的磨合狀況．防止其在運(yùn)行初期出現(xiàn)早期磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪副(或僅是大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)—、鍍錫。齒面噴九處理有可能提高壽命25％。由于滲硫處理溫度較低，所以齒輪不會(huì)產(chǎn)生變形。 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。差速器殼體分為左右兩部分，用螺栓連接，如圖34，差速器殼體材料采用20CrMnTi。 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。對(duì)于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋，車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸；根據(jù)課題要求確定半軸采用半浮式半軸結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)采用以突緣直接與車輪輪盤及制動(dòng)鼓相聯(lián)接。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。 圖41 半軸結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖及受力情況 a)半浮式 b)3/4浮式 c)全浮式 半浮式半軸桿部半徑的確定 在驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中，對(duì)半軸的設(shè)計(jì)要求有：1） 半軸的桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度。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)。半浮式半軸直接安裝車輪，應(yīng)視為保險(xiǎn)件。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。 半浮式半軸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下三種載荷工況：(1)縱向力最大，側(cè)向力為0：此時(shí)垂向力，取10500N縱向力最大值，計(jì)算時(shí)可取1．2，取0．8。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。這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力和內(nèi)輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為 (46) = = mpa (3)汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力，側(cè)向力：此時(shí)垂直力最大值為： (47)式中，是為動(dòng)載系數(shù)，轎車：，貨車: ，越野車：。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?；ㄦI的平均長(zhǎng)度，矩形花鍵：=；許用擠壓應(yīng)力，由上表41得=120200MPa取l為90mm。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。因此半軸在工作時(shí)承受沖擊、反復(fù)彎曲疲勞和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用，要求材料有足夠的抗彎強(qiáng)度和較好的韌性。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。40MnB是我國(guó)研制出的新鋼種，作為半軸材料效果很好。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。由于硬化層本身的強(qiáng)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(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度大為提高，尤其是疲勞強(qiáng)度提高得十分顯著。根據(jù)上述技術(shù)條件，選用40Cr鋼能滿足要求。這是考慮到汽車超載運(yùn)行而發(fā)生事故時(shí)，半軸首先破壞對(duì)保護(hù)后橋內(nèi)的主動(dòng)齒輪不受損壞有利的。 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)。調(diào)制處理是使半軸具有高的綜合機(jī)械性能?；鼗鸷笤谒欣鋮s，以防止產(chǎn)生回火脆性。金相組織：回火索氏體或回火屈氏體。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。Aviation其產(chǎn)品以幻影2000和陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)最為著名。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子/電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。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。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(guó)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(tái)。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)。新的V5版本界面更加友好，功能也日趨強(qiáng)大，并且開創(chuàng)了CAD/CAE/CAM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。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)過程的工作環(huán)境。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)。 1）重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu)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)。 2）支持不同應(yīng)用層次的可擴(kuò)充性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(guó)公司的需要。 3）與NT和UNIX硬件平臺(tái)的獨(dú)立性V5是在WindowsCATIA CATIA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)。 5）給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級(jí)對(duì)于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。V4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。源于航空航天工業(yè)，是業(yè)界無可爭(zhēng)辯的領(lǐng)袖。在航空航天業(yè)的多個(gè)項(xiàng)目中，CATIA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。 2）汽車工業(yè)：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。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。 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?，F(xiàn)在，ScaniaCATIA公司的主要CAD/CAM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CATIA3）造船工業(yè)：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。船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定義是基于三維參數(shù)化模型的。船體設(shè)計(jì)解決方案與其他CATIA CATIA功能介紹 1）裝配設(shè)計(jì)(ASS)裝配設(shè)計(jì)模塊可以使設(shè)計(jì)師建立并管理基于 3D 零件機(jī)械裝配件. 裝配件可以由多個(gè) ,方便了 CATIA 運(yùn)動(dòng) 置,可加快裝配件的設(shè)計(jì)進(jìn)度,后續(xù)應(yīng)用可利用此模型進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì),分析,制造等。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。該模塊同時(shí)提供了一套有價(jià)值的工具來管理大量的點(diǎn)數(shù)據(jù),以便進(jìn)行過濾,采樣,偏移,特征線提取, CATIA 曲線和曲線生成點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán). 反過來, 也可由點(diǎn)數(shù)據(jù)云團(tuán)到 CATIA 曲線和曲面。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。Step2 【工具】→【公式】，輸入半軸齒輪的參數(shù)，如圖51，52，畫出一個(gè)齒，接著用陣列，畫出每個(gè)齒。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。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。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。在差速器設(shè)計(jì)過程中，我翻閱大量文獻(xiàn)，參考了部分實(shí)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(jì)結(jié)構(gòu)—普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)，根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》這本書，確定了差速器齒輪的各參數(shù)；接著對(duì)差速器進(jìn)行CATIA建模，通過對(duì)CATIA的摸索，學(xué)習(xí)，我基本掌握了草圖設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，但對(duì)差速器的曲面設(shè)計(jì)還有一些問題；最后對(duì)差速器殼體的設(shè)計(jì)，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(jì)受到這兩個(gè)方面的限制，同時(shí)，還要考慮殼體的厚度。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