【正文】 常?。? （312） （313） （314）式中：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm， —行星齒輪的數(shù)目；在此為2， —行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，≈，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而≈； 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa，根據(jù)上式， （315） （316） 差速器齒輪的幾何計(jì)算[8] 差速器直齒錐齒輪的計(jì)算按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊的要求計(jì)算如下表32：表32 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)，應(yīng)盡量取最小值2半軸齒輪齒數(shù)=14～25，且需滿足式（36）3模數(shù)4齒面寬。9節(jié)圓直徑； 。 18根錐角；。20節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離,。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)的相對運(yùn)動(dòng)。輪齒彎曲強(qiáng)度為： (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、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孔長度 21mm 孔長度 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，長度為33mm，十字軸孔為28mm，長度為32mm，殼體厚度為10mm，差速器殼體內(nèi)過度半徑為30mm，差速器殼體長度為157mm。對于非斷開式驅(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)競爭力和生產(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。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，特別是微機(jī)平臺。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爭優(yōu)勢。 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公司的需要。 3）與NT和UNIX硬件平臺的獨(dú)立性V5是在WindowsCATIA CATIA隱式的經(jīng)驗(yàn)知識變成了顯式的專用知識，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)升級對于現(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)特的長處，為各種車輛的設(shè)計(jì)和制造提供了端對端的解決方案。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）高級曲面設(shè)計(jì)(ASU) 高級曲面設(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，首先是對差速器零件的建模，然后對這些零件進(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】→【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)；接著對差速器進(jìn)行CATIA建模，通過對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)，但對差速器的曲面設(shè)計(jì)還有一些問題；最后對差速器殼體的設(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，我會繼續(xù)努