【正文】 （1）確定行星齒輪數(shù)目通常情況，轎車及一般乘用車多采用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車和越野汽車采用4個(gè)行星齒輪，本設(shè)計(jì)對(duì)象為載貨汽車，采用4個(gè)行星齒輪。球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： （）式中： ——行星齒輪球面半徑系數(shù)，=~，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的轎車以及所有的越野汽車和礦用汽車取大值； ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取式（）、式（）計(jì)算值的較小者。半軸齒輪的齒數(shù)采用14~25。差速器的各個(gè)行星齒輪與2個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。即應(yīng)滿足的安裝條件為 （）式中： 、——左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器來(lái)說(shuō)，=； ——行星齒輪數(shù)目； ——任意整數(shù)；根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)取，滿足要求。代入數(shù)值，可得：； 確定圓錐齒輪的大端端面模數(shù)： （）代入數(shù)值，可解得：，本設(shè)計(jì)取。（5）確定壓力角 本設(shè)計(jì)選擇，對(duì)應(yīng)的齒高系數(shù)為1。代入數(shù)值，可解得： 差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算 差速器齒輪參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算序號(hào)名稱計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪數(shù)目42行星齒輪球面半徑3節(jié)錐距4行星齒輪齒數(shù)105半軸齒輪齒數(shù)186行星齒輪節(jié)錐角7半軸齒輪節(jié)錐角8錐齒輪端面模數(shù)9行星齒輪節(jié)圓直徑10半軸齒輪節(jié)圓直徑11壓力角12行星齒輪安裝孔直徑13行星齒輪安裝孔深度14齒面寬15齒工作高16齒全高17軸交角18周節(jié)19齒頂高20齒根高21徑向間隙22齒根角23面錐角 24根錐角25外圓直徑26節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離27理論弧齒厚28齒側(cè)間隙29弦齒厚30弦齒高注 ：實(shí)際齒根高將比上述計(jì)算值大。汽車差速器的彎曲應(yīng)力為 （）式中： ——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，；其計(jì)算式為 式中： ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取式（）、式（）中較小值 ——差速器行星齒輪數(shù)目；——半軸齒輪齒數(shù)；——超載系數(shù)； ——尺寸系數(shù)，反映材料性質(zhì)的不均勻性，與齒輪尺寸與熱處理等有關(guān)。支承剛度大時(shí)取小值；——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)輪齒接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取=1；——計(jì)算齒輪的齒面寬，mm；——端面模數(shù)，mm；——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)。上式，所以滿足要求。半軸內(nèi)端以花鍵連接著半軸齒輪，半軸齒輪在工作時(shí)只將扭矩傳給半軸，幾個(gè)行星齒輪對(duì)半軸齒輪施加的徑向力是互相平衡的，因而并不傳給半軸內(nèi)端。顯然，半軸內(nèi)端只受扭矩而不受彎曲力矩。普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。全浮式半軸易于拆裝，擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸，車輪與橋殼支持著汽車，從而給汽車維護(hù)帶來(lái)方便。 全浮式半軸 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)矩為： （）式中：——差速器分配系數(shù)，對(duì)圓錐行星齒輪差速器可?。弧兯倨鱅擋傳動(dòng)比；——主減速比。 全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （）式中：——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；　　 ——半軸桿部的直徑，；半軸扭轉(zhuǎn)的許用應(yīng)力，本設(shè)計(jì)，所以滿足要求。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑，這樣可以減小應(yīng)力集中。過(guò)去半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi， 35CrMnSi，35CrMnTi等。本設(shè)計(jì)選用45鋼。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為： ()半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為： ()式中：——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，； ——半軸花鍵軸外徑，；取 ——相配的花鍵孔內(nèi)徑，； ——花鍵齒數(shù)； ——花鍵工作長(zhǎng)度，； ——花鍵齒寬，； ——載荷分布的不均勻系數(shù)。5 驅(qū)動(dòng)橋三維模型建立及運(yùn)動(dòng)仿真 CATIA軟件簡(jiǎn)介CATIA是法國(guó)達(dá)索系統(tǒng)公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、輪船制造、機(jī)械、電子、電器、廠房設(shè)計(jì)、消費(fèi)品等行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，世界前20名的汽車企業(yè)中有18家采用CATIA作為其核心設(shè)計(jì)軟件[14]。 建立驅(qū)動(dòng)橋三維模型 通過(guò)CATIA V5R20軟件中的草圖功能、零件模塊、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)模塊等，利用拉伸、旋轉(zhuǎn)、開(kāi)槽等各命令，建立各零件模型如下： 主減速齒輪軸 主減速?gòu)膭?dòng)齒輪 圓錐滾子軸承 差速器總成 主減速器總成 驅(qū)動(dòng)橋總成 驅(qū)動(dòng)橋模型運(yùn)動(dòng)仿真將建立好的驅(qū)動(dòng)橋三維模型導(dǎo)入CATIA軟件“數(shù)字化裝配”中的“DMU運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)”模塊中，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)接合約束，分別模擬汽車在直線行駛和彎道行駛狀況下驅(qū)動(dòng)橋的運(yùn)動(dòng)情況。驅(qū)動(dòng)橋在彎道行駛條件下，左右車輪轉(zhuǎn)速不同，左右半軸齒輪轉(zhuǎn)速也不同，差速器行星齒輪不僅隨十字軸一起公轉(zhuǎn)，每個(gè)行星齒輪還繞著自身所在軸自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)差速功能。 驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)選用驅(qū)動(dòng)橋殼時(shí)，要滿足以下設(shè)計(jì)要求：（1）應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證主減速器齒輪嚙合正常，并不使半軸產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力。（3）保證足夠的離地間隙。（5）保護(hù)裝于其中的傳動(dòng)系統(tǒng)部件和防止泥水浸入。 驅(qū)動(dòng)橋殼類型確定和材料選擇驅(qū)動(dòng)橋殼通常分為整體式橋殼、分段式橋殼，前者強(qiáng)度和鋼度較大，便于主減速的裝配、調(diào)整和維修。本設(shè)計(jì)選用整體式橋殼。后橋殼前部和主減速器連接，后部為可拆式后蓋，后橋殼上裝有通氣塞。這種材料有著較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌度，可用于承受較高的沖擊，振動(dòng)及扭轉(zhuǎn)載荷下工作的零件。在對(duì)橋殼進(jìn)行有限元分析，首先將CATIA軟件設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)橋殼模型導(dǎo)入ABAQUS軟件中，并將上述材料屬性添加到模型。橋殼通過(guò)板簧座位置與車體相連接，此處位置承受車體載荷。 給模型施加邊界條件和載荷采用四面體單元自由劃分方式為模型劃分網(wǎng)格，單元為C3D4線性減縮積分類型，具有二次位移模式的特征能更真實(shí)地反映受力情況。將劃分了網(wǎng)格的有限元模型提交，進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果如下圖： 橋殼模型應(yīng)力分布云圖 橋殼模型應(yīng)力分布云圖 橋殼模型位移分布圖計(jì)算結(jié)果顯示表明，應(yīng)力集中分布在凸緣盤兩側(cè)，而橋殼模型材料為可鍛鑄鐵KT35010，屈服應(yīng)力為200Mpa。橋殼的位移變形主要是分布在橋殼的中間部分，并沿兩邊位移值逐漸減小，可見(jiàn)橋殼受力變形位移非常小。7 結(jié)論本設(shè)計(jì)是以東風(fēng)牌LZ1090D載貨汽車為參考車型，對(duì)其驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)橋的類型選擇的是非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，維修調(diào)整容易的特點(diǎn)。差速器采用的是4個(gè)圓錐行星齒輪，以保證具在、有足夠的強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)橋殼類型采用的是整體式橋殼，它的強(qiáng)度和鋼度較大，便于制造、裝配、調(diào)整和維修。對(duì)橋殼模型進(jìn)行有限元分析，計(jì)算得出其強(qiáng)度滿足要求。本次設(shè)計(jì)促使我系統(tǒng)地回顧了大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，促使我去查閱資料文獻(xiàn)，促使我動(dòng)腦動(dòng)手，鍛煉了我的思考能力，鍛煉了我的繪圖能力，鍛煉了我的分析和解決問(wèn)題能力，本次設(shè)計(jì)也給我了信心去面對(duì)以后人生的困難與挑戰(zhàn)。在此也對(duì)整個(gè)大學(xué)期間教導(dǎo)我的老師們表達(dá)謝意，謝謝老師們孜孜不倦地教給我們知識(shí)，解答我們的疑惑，指導(dǎo)我們的人生。學(xué)習(xí)應(yīng)該是我們相伴終身的