汽車差速器的建模和仿真設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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For differential selection and the principle of the program have also made a brief note. Reference in the design of a large amount of literature on the role of differential structure and have a more thorough understanding. Differential through the use of SOLIDWORKS software modeling also let me in the field of learning has been improved. Keywords: Axle, differential, gear struck - 3 - 目錄 摘 要 .- 1 - ABSTRACT .- 2 - 第一章 緒論 .- 5 - 1.1 研究的背景及意義 .- 5 - 1.2 汽車差速器的基本介紹 .- 5 - 1.3 汽車差速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .- 6 - 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀 .- 6 - 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .- 8 - 1.4 汽車需要差速器原因分析 .- 8 - 1.5 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù) .- 9 - 1.5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 .- 9 - 1.5.2 本次設(shè)計(jì)的基本條件假設(shè) .- 10 - 第二章 汽車差速器傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) .- 11 - 2.1 汽車差速器的作用及分類 .- 11 - 2.2 差速器傳動(dòng)方案的擬定 .- 12 - 2.3 差速器的總體設(shè)計(jì) .- 13 - 2.3.1 傳動(dòng)比的分配 .- 13 - 2.3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .- 13 - 第三章 汽車差速器傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì) .- 16 - 3.1 主減速器齒輪的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算 .- 16 - 3.2 選擇齒輪類型、材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù) .- 17 - 3.3 主、從動(dòng)直齒錐齒輪的具體參數(shù) .- 23 - 3.4 差速器的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算 .- 24 - 3.4.1 行星齒輪差速器的確定 .- 24 - 3.4.2 差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .- 30 - 3.4.3 半軸的設(shè)計(jì) .- 34 - 3.4.4 滾動(dòng)軸承的選擇 .- 37 - - 4 - 3.4.5 差速器殼體的設(shè)計(jì) .- 37 - 3.5 差速器總成的裝配 .- 40 - 3.6 差速器零部件的調(diào)整 .- 41 - 第四章 差速器的建模與仿真 .- 43 - 4.1 SOLIDWORKS 簡介 .- 43 - 4.2 SOLIDWORKS 功能介紹 .- 44 - 4.3 建模與仿真 .- 50 - 總 結(jié) .- 51 - 參考文獻(xiàn) .- 53 - 致 謝 .- 55 - 附錄:主要零件及總體三維模型圖 .- 56 - - 5 - 第一章 緒論 1.1 研究的背景及意義 汽車行業(yè)發(fā)展初期，法國雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾發(fā)明了汽車差速器， 汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一曾被汽車專家譽(yù)為“小零件大功用” 1。汽 車轉(zhuǎn)彎行 駛時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)車輪在同一時(shí)間內(nèi)要移動(dòng)不同的距離，外 輪移 動(dòng)的距離比內(nèi)輪大。差速器的作用就是將主減速器傳來的動(dòng)力傳給左、右兩半 軸，并在 轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)允許左、右兩半軸以不同轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)（差速）。本世 紀(jì)六七十 年代，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)高速增長期，而 2008 年開始的全球金融危機(jī) 又讓汽車產(chǎn)業(yè)在危機(jī)中有了發(fā)展的機(jī)遇，在世界各處都有廣闊的市場。 目前國內(nèi)重型汽車的差速器產(chǎn)品的技術(shù)基本源自美國、德國、日本等幾個(gè) 傳統(tǒng)的工業(yè)國家，我國現(xiàn)有的技術(shù)基本上是引進(jìn)國外的基礎(chǔ)上發(fā)展的，而且已 經(jīng)有了一定的規(guī)模。但是目前我國差速器的自主開發(fā)能力仍然很弱，影響了整 車新車的開發(fā)，在差速器的技 術(shù)開發(fā)上還有很長的路要走。 1.2 汽車差速器的基本介紹 汽車差速器主要由左右半軸齒輪、兩個(gè)行星齒輪及齒輪架組成。功用是 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，使左右車輪以不同轉(zhuǎn)速滾動(dòng)，即保 - 6 - 證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。差速器是為了調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速差而裝置的。 在四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪，必須將所有的車輪連接起來，如果將四 個(gè)車輪機(jī)械連接在一起，汽車在曲線行駛的時(shí)候就不能以相同的速度旋轉(zhuǎn)， 為了能讓汽車曲線行駛旋轉(zhuǎn)速度基本一致性，這時(shí)需要加入中間差速器用以 調(diào)整前后輪的轉(zhuǎn)速差。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左 右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成， 它的主要部件是減速器和差速器。 差速器是為了調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速差而裝置的。在四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，為了驅(qū)動(dòng) 四個(gè)車輪，必須將所有的車輪連接起來，如果將四個(gè)車輪機(jī)械連接在一起， 汽車在曲線行駛的時(shí)候就不能以相同的速度旋轉(zhuǎn)，為了能讓汽車曲線行駛旋 轉(zhuǎn)速度基本一致性，這時(shí)需要加入中間差速器用以調(diào)整前后輪的轉(zhuǎn)速差。四 輪驅(qū)動(dòng)汽車在行駛中會(huì)出現(xiàn)很多問題，例如急轉(zhuǎn)彎制動(dòng)現(xiàn)象，前后驅(qū)動(dòng)輪系 干涉現(xiàn)象等。由于差速器可以吸收前輪的轉(zhuǎn)速差，所以增加中間差速器后， 前后傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速可以不同。 汽車差速器主要是消除汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)左右輪轉(zhuǎn)速不一致而造成的機(jī)械干 涉現(xiàn)象，如果沒有差速器，就會(huì)因左右輪轉(zhuǎn)速不一致而導(dǎo)致機(jī)械性損壞，在 一般的人力三輪車在轉(zhuǎn)彎時(shí)因?yàn)闆]有安裝差速器設(shè)備，因此只能采用單邊驅(qū) 動(dòng)。 - 7 - 1.3 汽車差速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀 當(dāng)前汽車在朝著經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的方向發(fā)展，如何能夠使自己的產(chǎn)品燃 油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性 4盡可能提高是每個(gè)汽車廠家都在做的事情，當(dāng)然這是一個(gè) 廣泛的概念，汽車的每一個(gè)部件都在發(fā)生著變化，差速器也不例外，尤其是那 些對(duì)操控性有較高要求的車輛。 汽車行業(yè)發(fā)展初期，法國雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾發(fā)明了汽車差速器， 汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一曾被汽車專家譽(yù)為“小零件大功用” 。 汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)車輪在同一時(shí)間內(nèi)要移 動(dòng)不同的距離，外 輪移動(dòng) 的距離比內(nèi)輪大。差速器的作用就是將主減速器傳來的動(dòng)力傳給左、右兩半軸， 并在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)允許左、右兩半軸以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)（差速）。本世紀(jì)六七十年代， 世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)高速增長期，而 2008 年開始的全球金融危機(jī)又讓汽 車產(chǎn)業(yè)在危機(jī)中有了發(fā)展的機(jī)遇，在世界各處都有廣闊的市場。 國外的那些差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究水平已經(jīng)很高，而且還在不斷的進(jìn)步。 年銷售額達(dá) 18億美金的伊頓公司汽車集團(tuán)是全球化的汽車零部件制造供應(yīng)商， 在發(fā)動(dòng)機(jī)氣體管理，變速箱，牽引力控制和安全排放控制領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位， 對(duì)汽車差速器的內(nèi)部各零件的加工制造要用精密制造方法。零件主要產(chǎn)品包 - 8 - 括發(fā)動(dòng)機(jī)氣體管理部分及動(dòng)力控制系統(tǒng)，其中屬于動(dòng)力控制系統(tǒng)的差速器產(chǎn) 品在同類產(chǎn)品中居領(lǐng)先地位。伊頓公司開發(fā)了新型的鎖式差速器，它的工作原 理與其他差速器的不同之處：當(dāng)一側(cè)輪子打滑時(shí)，普通開式差速器幾乎不能提 供任何有效扭矩給車輛，而伊頓的鎖式差速器則可以在發(fā)現(xiàn)車輪打滑 7，鎖定 動(dòng)力傳遞百分之百的扭矩到不打滑車輪，足以克服各種困難路面給車輛帶來 的限制。在牽引力測試、連續(xù)彈坑、V 型溝等試驗(yàn)中，兩驅(qū)車在裝有伊頓鎖式差 速器后，越野性能及通過性能甚至超過了四驅(qū)動(dòng)的車輛，通過有限元軟件的分 析，就可以知道各個(gè)車輪的受力情況。因?yàn)橹灰?qū)動(dòng)輪的任何一側(cè)發(fā)生打滑空 轉(zhuǎn)以后，伊頓鎖式差速器會(huì)馬上鎖住動(dòng)力，并把全部動(dòng)力轉(zhuǎn)移到另一有附著力 的輪上，使車輛依然能正常向前或向后行駛。毫無疑問，更 強(qiáng)的越野性和安全 性是差速器的最終目標(biāo)。 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)重型汽車的差速器產(chǎn)品的技術(shù)基本源自美國、德國、日本等幾個(gè) 傳統(tǒng)的工業(yè)國家，我國現(xiàn)有的技術(shù)基本上是引進(jìn)國外的基礎(chǔ)上發(fā)展的，而且已 經(jīng)有了一定的規(guī)模。但是目前我國差速器的自主開發(fā)能力仍然很弱，影響了整 車新車的開發(fā)，在差速器的技 術(shù)開發(fā)上還有很長的路要走。 從目前來看，我國差速器行業(yè)已經(jīng)順利完成了由小到大的轉(zhuǎn)變，正處于由 大到強(qiáng)的發(fā)展階段，在這個(gè) 轉(zhuǎn)型和調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)刻，提高汽車車輛差速器的精 - 9 - 度、可靠性是中國差速器行業(yè)的緊迫任務(wù)。近幾年中國汽車差速器市場發(fā)展迅 速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)汽車差速器產(chǎn)業(yè)向高科技產(chǎn)品方向 發(fā)展，國企企業(yè)新增投資項(xiàng)目逐漸增多。投 資者對(duì)汽車差速器行業(yè)的關(guān)注越來 越密切，這就使得汽車差速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。差速器的種類趨于多元化， 功用趨于完整化。目前汽車上最常用的是對(duì)稱式錐齒輪差速器，還有現(xiàn)在各種 各樣的功能多樣的差速器，如：輪間差速器、防滑差速器、 強(qiáng)制鎖止式差速器、 高摩擦自鎖式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一種新型差速器機(jī)構(gòu)， 它能解決在其他差速器內(nèi)差動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小時(shí)不能起差速作用的問題和轉(zhuǎn)矩較大 時(shí)不能自動(dòng)將差速器鎖死的問題。 1.4 汽車需要差速器原因分析 我們把汽車的車輪視為整體，在拐彎的時(shí)候車輪的軌跡是圓弧，如果汽車 向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，左邊的輪子轉(zhuǎn)的快，右邊的轉(zhuǎn)的慢，差速器的主要用途就是平 衡這個(gè)差異，保證左右的效果相同。我們要徹底弄明白差速器就必須在結(jié)構(gòu)、 工作原理等方面有深刻的認(rèn)識(shí)。普通差速器由行星齒輪、行星輪架、半軸齒 輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再 由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。 當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)， 而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增 加。差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi) - 10 - 側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，必然 導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過半軸反映到 半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速 減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸連 接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè) 車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)，而 內(nèi)側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會(huì)因路面不平或 雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等而引起車輪的滑動(dòng)。車輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪 胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會(huì)使車轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性能變差。為使車輪盡 可能不發(fā)生滑動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。 1.5 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù) 1.5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 本次設(shè)計(jì)的基本類型： 1、 本次設(shè)計(jì)差速器的基本車型：面包車； 2、 本次設(shè)計(jì)差速器的發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)： 80kw/6000rpm，140N.m/4500rpm； 3、 本次設(shè)計(jì)差速器的主傳動(dòng)比：3.23.9； 4、 本次設(shè)計(jì)差速器的 I 檔變比：3.64； 5、 本次設(shè)計(jì)差速器的驅(qū)動(dòng)方案：FR； 6、 本次設(shè)計(jì)差速器的發(fā)動(dòng)機(jī)布置：縱置 - 11 - 1.5.2 本次設(shè)計(jì)的基本條件假設(shè) 本次設(shè)計(jì)的基本條件基本假設(shè)如下： 1、假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大； 2、發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率 ；96.0w 3、車速度允許誤差為3%； 4、工作情況：每天工作 16 小時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)； 5、工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀態(tài)，環(huán)境最高溫度為 C03 6、要求齒輪使用壽命為 17 年（每年按 300 天計(jì)） ； 7、生產(chǎn)批量：中等。 8、車輪半徑 mR380 9、半軸齒輪、行星齒輪齒數(shù)，可參考同類車型選定，可自己設(shè)計(jì)。 10、差速器轉(zhuǎn)矩比 S=1.15-1.4 之間選取。 11、安全系數(shù)為 n=1.2-1.35 之間選取 12、其余參數(shù)查相關(guān)手冊。 13、車重 1.8 噸 第二章 汽車差速器傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) - 12 - 2.1 汽車差速器的作用及分類 差速器的功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)車 輪以不同的角速度滾動(dòng)，以保 證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 圖 2.1 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)示意圖 汽車行駛時(shí)，左右輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的路程往往不等。如圖 1.1 所示， 在轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪轉(zhuǎn) 彎半徑 R1 和 R2 不同，行程顯然不同，即外 側(cè)車輪 滾過的距離大于內(nèi)測車輪；汽車在不平的路面行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì) 造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直的路面行駛，由于輪胎氣壓、輪胎 負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右 車輪因 滾動(dòng)半徑不同而使左、右車輪 行駛不等。如果 驅(qū)動(dòng)橋 的左、右 車輪鋼性連接， 則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或是滑轉(zhuǎn)。這樣不僅會(huì)加劇 輪胎磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止 - 13 - 這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車就要安裝差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不 等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。在驅(qū)動(dòng)橋的左右 車輪之間設(shè)置差速器，稱為輪間差速器，在兩 軸間分配轉(zhuǎn)矩，保 證兩輸出軸有 可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車行駛時(shí)能作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高了車輛的通過 性。 現(xiàn)在差速器的種類趨于多元化，功用趨于完整化。目前汽車上最常用的是 對(duì)稱式錐齒輪差速器，還有各種各樣的功能多樣的差速器，如：防滑差速器、 強(qiáng) 制鎖止式差速器、高摩擦自 鎖式差速器、托森差速器、行星 圓柱齒輪差速器。 2.2 差速器傳動(dòng)方案的擬定 普通的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器 1，12-軸承；2-螺母；3，14- 鎖止墊片；4-差速器左殼； 5，13-螺栓；6-半軸齒輪墊 片； - 14 - 7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼 由于差速器殼上裝著主減速器的從動(dòng)齒輪，所以差速器的從動(dòng)錐齒輪尺 寸受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座以及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。而因 為此次設(shè)計(jì)的是安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間的差速器，所以尺寸受到軸承 座的限制。輪間差速器的非 標(biāo)準(zhǔn)零主要有從動(dòng)錐齒輪（對(duì)稱式錐齒輪）、行星齒 輪軸（十字軸）等等。 2.3 差速器的總體設(shè)計(jì) 2.3.1 傳動(dòng)比的分配 1、一檔變比： ：64.31i 2、主傳動(dòng)比： 5.0i 3、總傳動(dòng)比： 92.1.364i01總 2.3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、主減速器主動(dòng)錐齒輪所傳遞的扭矩 01403.6948.216mMNi - 15 - 2、主減速器從動(dòng)錐齒輪所傳遞的扭矩： 01402.9.6173.mMNi總 3、差速器轉(zhuǎn)矩比為： .S 則： 24.1MSBmNB.7360 根據(jù)上述兩個(gè)計(jì)算表達(dá)式可以得到： s.25NMB40961 由此可以選取半軸齒輪所接收的轉(zhuǎn)矩： mB. 主減速器主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)速： in/26.134.50/1rin主 半軸齒輪轉(zhuǎn)速： rmpi 4.89./0 總 同時(shí)根據(jù)差速器的傳動(dòng)原理： 021n 當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)其極限情況為內(nèi)側(cè)車輪不轉(zhuǎn)，則另一側(cè)車輪轉(zhuǎn)速為： rmp48.690 因此車輛轉(zhuǎn)向時(shí)： - 16 - 1）半軸齒輪最大轉(zhuǎn)速： rmpn48.69max 2）最大轉(zhuǎn)矩： NM.01ax 通過上述計(jì)算可以得到汽車差速器的基本參數(shù)總結(jié)表： 表 2-1 汽車差速器傳動(dòng)裝置和動(dòng)力參數(shù) 名稱 轉(zhuǎn)速 n/（ ）1minr 扭距/N 傳動(dòng)比/i 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩/轉(zhuǎn)速 M.max 4500 140 1 I 擋 4500 140 3.64 主減速器主動(dòng)錐齒輪 1236.26 489.216 3.55 主減速器從動(dòng)錐齒輪 348.24 1736.717 半軸齒輪 696.48 961.40 - 17 - 第三章 汽車差速器傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì) 3.1 主減速器齒輪的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算 螺旋錐齒輪傳動(dòng)(圖 3-1)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并 不同時(shí)在全長上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于 輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，所以它工作平穩(wěn)、 能承受較大的負(fù)荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大，對(duì)嚙合精度很敏感， 齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增 大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大 殼體剛度。本次課程設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪傳動(dòng) a) 圖 3-1 主減速器齒輪傳動(dòng)形式 a)螺旋錐齒輪傳動(dòng) b)雙曲面齒輪傳動(dòng) c)圓柱齒輪傳動(dòng) d)蝸桿傳動(dòng) 驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有 載荷大、作用時(shí)間長、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。它是傳動(dòng)系中的薄弱環(huán)節(jié)。 錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求： - 18 - 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 證有高的耐磨 性。 2)輪齒芯部應(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)鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形 規(guī)律易控制。 4)選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而選用含錳、釩、 硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。 3.2 選擇齒輪類型、材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù) 1)按傳動(dòng)方案選用直齒輪圓錐直齒輪傳動(dòng) 2)主減速器受輕微沖擊，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB 10095-88） 。 3)材料選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選擇直齒錐輪材料為 20CrMnTi（調(diào)質(zhì)） ，硬 度為 300HBS(齒芯部).60HRC(齒面) 4)選小齒輪齒數(shù) ，則： ，取 。16z ,8.561.312zi主 572z 1、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行試算，即： 3 2121 )5.0(9.2uKTZEdRRHt （1）確定公式中各計(jì)算數(shù)值： 1）初選載荷系數(shù)： 3.1tK - 19 - 齒輪 7 級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得動(dòng)載系數(shù)： 25.1VK 直齒輪： FH 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)： 15.beHFHK 故載荷系數(shù)： 438.2.HVAK 2) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 m.2169.064310MNTi 3）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取齒寬系數(shù) .R 4）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊按齒面硬度查得小齒輪的接觸： aEMPZ8.19 疲勞強(qiáng)度極限： aH601lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： aHMP2li 6）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 1364.501n ，9103.730812hjLN - 20 - ;1052.8.308921iN 7）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取接觸疲勞壽命系數(shù)系數(shù)： ，9.1HNK93.2HN 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效率為 ，安全系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得.S MPaaHH 3.122.16091limN1 aaS40.3K2li22 PHH67.121 （2）計(jì)算 1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入 中較小的值。td1H3 2121 )5.0(9.2uKTZEdRRHt mt 25.76.3).0(3. 189467.128.3 2521 2）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntmmdt 84.2396.703.1ztnt 51.21 - 21 - h=2.25 =2.25 4.51=10.14mm，ntm35.2hb 3)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 1dmKdtt 72.43.825.731 計(jì)算模數(shù) ：nm5.41672.zdmn 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321)5.0(4FSaRRYuZKTm （）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： aFEMP10 大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限： aFE2 ）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取彎曲疲勞壽命系數(shù)： ,86.01FNK,89.02FN ）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：S MPaFENF 8601086.11 - 22 - MPaSKFENF 8901089.22 4)計(jì)算載荷系數(shù) 。 43.15.2.FVA ）查取齒形系數(shù)。 6.3tanco1221dzu.7456.3rt2 7.210.5cos).01(222 zmdzRvv 取整： 2vz 取6.15.3221uv 17vz 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： ； 97.1Fay06.2Fay ）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： 。52.1Say97.Sa ）計(jì)算半軸齒輪的 ，行星齒輪的1tFtF052.86.971FSaY - 23 - 0456.897.10622FSaY 大齒輪的數(shù)值大。 （）設(shè)計(jì)計(jì)算 13253224(0.5)38.0.05.(.)63.16mFaSRRYKTZu 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) 大于齒根彎曲疲勞計(jì)m 算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而 齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積） 有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 3.63 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 ， 4 所以這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎 曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 所以，直齒錐齒輪的模數(shù)為 4m 取分度圓直徑 ，修正齒數(shù)d72.41 ，取68.1472.1Z19Z 則： 95.32 計(jì)算中心距 mZa172)(21 計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑： - 24 - 12768dZm 計(jì)算齒輪寬度： db.41 圓整后?。?，mB221 3.3 主、從動(dòng)直齒錐齒輪的具體參數(shù) 表 2 主減速器主、從動(dòng)直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 模數(shù) m m=4 2 主動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 16，應(yīng)盡量取最小值1z 19z 3 從動(dòng)錐齒輪齒數(shù) 2 672 4 齒頂高 ha4ah 5 齒根高 mf.18.f 6 齒高 2 7 分度圓直徑 21dz268 71d 8 分度圓錐角 21 ，211arctn1290 ， 01.5742 - 25 - 9 外錐距 R 21sinsi2 d13.R 10 齒寬 b b）（ 35.0. 25.b 11 齒頂圓直徑 21adcoszma 70 846921ad 12 齒根圓直徑 21f 4.2f 653.21f 13 齒頂角 21azasinrct0217.a 14 齒根角 21ff i4.2rt 021.ff 15 頂錐角 21aaa02176 8a 16 根錐角 21f ff0219. 43ff 3.4 差速器的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.4.1 行星齒輪差速器的確定 1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選擇直齒圓錐齒輪，選用 7 級(jí)精度，材料為 20CrMnTi（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 5862HRC,行星齒輪數(shù)目的選擇 ,半軸齒輪齒數(shù)10Z20Z - 26 - 2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 321)5.0(4FSaRRYuZKTm 確定計(jì)算參數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限： MPaFE1021 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取彎曲疲勞壽命系數(shù)： 86.01FNK92 2tanco121dzu43.6rt2 4.5.02cos)5.01(22 zmdzRvv 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊對(duì)齒輪參數(shù)（齒數(shù)）取整： 452vz25.121uv1vz 上述計(jì)算中： 按比例的方法同時(shí)把齒數(shù) ， 增大：1vz 1z2 ，63z - 27 - 按同樣的方法算得： =18, =70。1vz2v 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得： ，9.1Fay4.2Fay 3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： 53.1Say72 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得：1S MPaKFENF 9461086.1 SFEF 79.22PaFF5.6210471.93.1FSaY.75.24 2FSa 計(jì)算： ：13.047.120)3.51(3.04 5m 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊圓整可以得到： - 28 - =3.5m 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 3 2121 )5.0(9.2uKTZEdRRHt 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： aMP1lim 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限： aH502li 由此可以得到： MPaSHH 135019.K1limN1 aa93.02li22 PHH5.1721 計(jì)算小齒輪分度圓直徑： mdt 92.71)3.051(3.0845.17289.3 21 為了能同時(shí)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，取： 1）最佳半軸齒輪的齒數(shù)： 5.2012mdZt 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊對(duì)上述結(jié)果圓整為： 2 - 29 - 同樣： 5.1021Z 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊對(duì)上述結(jié)果得到圓整為： 1 計(jì)算中心距： mZa562)(1 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 139dz274 計(jì)算齒輪寬度 mdb5.1 圓整后?。?B217 表 3 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 模數(shù) m m=3.5 2 行星齒數(shù) 10，應(yīng)盡量取最小值1z 1z 3 半軸齒數(shù) =14252 2 4 齒頂高 ha5.3ah - 30 - 5 齒根高 mhf2.12.4fh 6 齒高 7 7 分度圓直徑 21dz4 3921d 8 分度圓錐角 21 ，211arctn1290 ，01756.32 9 外錐距 R 21sinsi d408.9R 10 齒寬 b b）（ 35.02.1b 11 齒頂圓直徑 21adcoszma 7 52ad 12 齒根圓直徑 21f 4.2f 0 312f 13 齒頂角 21azasinrct 02159.a 14 齒根角 21ff i4.2rt0216.ff 15 頂錐角 21aaa0219 3a 16 根錐角 21f ff02157ff - 31 - 3.4.2 差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)?行星齒輪在工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速 差時(shí)行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。 越野汽車的差速器齒輪的彎曲應(yīng)力校核如下 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得彎曲強(qiáng)度的校核公式為； )5.01(FFRSaFtbmYK 其中， ，50.31.273501n 81 103.786hjLN;109.328.2i10zi （）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： aFEMP10 大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限： aFE2 ）由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取彎曲疲勞壽命系數(shù)： 10.86FNK - 32 - 20.89FNK ）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得.1S10.8627.3FNESMPa220.8915.3FNEKSPaM 4)計(jì)算載荷系數(shù) 。K1.25.1438AVFK ）查取齒形系數(shù)。 2tanco121dzu43.6rt2 4.5.02cos)5.01(22 zmdzRvv ?。?42vz - 33 - ：25.1421uzv1v 在 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中無法查到，因此按比例的方法同時(shí)把齒數(shù) ，z 1z 增大， ，26132z 按同樣的方法算得： =181vz =70。2 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： 91.Fay24 3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得： ，53.1Say75.12Say 4）計(jì)算半軸齒輪的 ，行星齒輪的 。1tFtF132(0.5)2341.8810.tmRTdNm（ ） - 34 - 223(10.5)786.9.31.tmRTFdNm（ ）1.221umzbR ， 39.02R 5）分別代入各參數(shù) ， 12F13(0.5).438.241759.0.2tFaSRKYbmMPa（ ） 由于： 23.481F1FMPa 所以半軸齒輪強(qiáng)度合格。 ， 21F23(0.5).4892.15.06tFaSRKYbmMPa（ ） 由于： 59.261FFMPa 所以行星齒輪強(qiáng)度合格。 - 35 - 行星齒輪結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 3. 行星齒輪結(jié)構(gòu)圖 3.4.3 半軸的設(shè)計(jì) （一）半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩及桿部直徑 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，全浮式半軸的計(jì)算載荷可按主減速器從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一 步計(jì)算得到。即： 21.476.1385.0Tj 上述表達(dá)式中： 差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于圓錐行星齒輪差速器可取 0.85； 單位為 Nm，T 已經(jīng)考慮到傳動(dòng)系中的最小傳動(dòng)比構(gòu)成。 對(duì)半軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： - 36 - 桿部直徑可按照下式進(jìn)行初選。 333102.5.18.962847.TdTm 上述表達(dá)式中： 許用半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； d半軸桿部直徑，mm。 根據(jù)初選的 ，按應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。 半軸強(qiáng)度校核計(jì)算 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 MPadT41.802514.3.7601633 上述表達(dá)式中： 半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； d半軸直徑，mm。 半軸的扭轉(zhuǎn)角為： 26.41.38029547180pGlT 上述表達(dá)式中： 扭轉(zhuǎn)角；l 半軸長度； l=600 G材料剪切彈性模量 G=290MPapI 半軸斷面極慣性矩 并且： - 37 - 1.3802514.3dlp 半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力考慮到安全系數(shù)在 1.31.6 范圍，宜為 490588MPa，單位長度轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于 8/m。 半軸花鍵計(jì)算 半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對(duì)花鍵應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力和鍵 齒切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于 200MPa，切應(yīng)力不大于 73MPa。 1）半軸花鍵的剪切應(yīng)力： MPa14.8975.03416)25(.7)(1043 bzLDdTps 上述表達(dá)式中： 半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm d半軸花鍵外徑，mm D與之相配的花鍵孔內(nèi)徑，mm z花鍵齒數(shù) LP花鍵工作長度，mm b花鍵齒寬，mm 載荷分配不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取 0.75 2）半軸花鍵的擠壓應(yīng)力 32328T10()476.50.75.cpdDzLMPa 上述表達(dá)式中： - 38 - 半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩， NmT D半軸花鍵外徑，mm d與之相配的花鍵孔內(nèi)徑，mm z花鍵齒數(shù) LP花鍵工作長度，mm b花鍵齒寬，mm 載荷分配不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取 0.75 表 4 半軸花鍵參數(shù) 3.4.4 滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，選用圓錐滾子軸承。半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù) 30。選取 30208 其基本參數(shù)查表 124， ，半 軸d kNCr2.3 。kNCr5.0 符號(hào) 名稱 測得數(shù)據(jù)（mm） z 花鍵齒數(shù) 16 b 花鍵齒寬 3 L 花鍵工作長度 40 D 花鍵大徑 25 d 花鍵小徑 21 C 花鍵倒角尺寸 1.0 - 39 - 3.4.5 差速器殼體的設(shè)計(jì) 主減速器從動(dòng)輪與差速器殼聯(lián)接螺栓計(jì)算 主減速器從動(dòng)錐齒輪接收到的轉(zhuǎn)矩為： mNMX.45839 栓到從動(dòng)輪中心的距離定為 100mm 選 M16 螺栓機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 ，螺母大徑 e=26.8mm， （性能等級(jí)為 8.8） ，初定 12 顆。 每顆螺栓所傳遞的力 NTF05.28310245.39102從 由機(jī)械工程切削手冊可得出所選 M16 螺栓的小徑： d =d-2+0.376=14.376mm1 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊： 1）剪切強(qiáng)度： MPadF46.173.14.052822 2） 擠壓強(qiáng)度： Lp 80.)25.8(76.min 上述計(jì)算式中： L 為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，其中螺栓孔深度定為 28mm，螺min 栓孔倒角長度為 1.5mm 螺紋聯(lián)接件的許用切應(yīng)力為：機(jī)械設(shè)計(jì)P84 選用鑄鐵材料 MPaSs4052 - 40 - 取值范圍是 3.55SMPaSPs805.2 取值范圍是 2.02.5PS 故 ： 滿足 滿足P 差速器殼體結(jié)構(gòu)二維圖如下： - 41 - 圖 3. 差速器殼體結(jié)構(gòu) 3.5 差速器總成的裝配 設(shè)計(jì)完差速器的組成部件就要對(duì)差速器進(jìn)行裝配。工業(yè)上裝配步驟如下： (1)用壓力機(jī)將軸承的內(nèi)圈壓入左右差速器的半軸軸頸上； (2)把左差速器殼放在工作臺(tái)上，在與行星齒輪和半軸齒輪相配合的工作 面上涂抹機(jī)油，將半軸齒輪平面墊圈連同半軸齒輪一起裝入，將已裝 好行星齒輪和球面墊圈的的十字軸裝入左差速器殼的十字槽中，并使 行星齒輪與半軸齒輪嚙合。 行星齒輪上裝上右邊的半軸齒輪、平面墊圈，將差速器右殼合到左殼，注 - 42 - 意對(duì)準(zhǔn)殼體上的合件標(biāo)記，從右向左插入螺栓，在螺栓左端套上鎖片，用螺母 緊固，半軸齒輪支承端面與支承墊圈間的間隙應(yīng)不大于 。0.5m (3) 將從動(dòng)錐齒輪裝到差速器左殼上，用螺栓鎖緊。 3.6 差速器零部件的調(diào)整 齒輪嚙合間隙的調(diào)整：正確的齒輪嚙合間隙范圍為 ，而一對(duì)0.15.4m 齒輪的齒輪間隙變動(dòng)范圍為 。如：一 對(duì)齒輪 的最小齒輪間隙為 ，0.15m0.15 則最大間隙只能為 ，若最大 齒輪間隙為 ，則最小齒輪間隙為.3.4 等。 齒輪 的嚙合間隙的調(diào)整可用移動(dòng)差速器 軸承的調(diào)整螺母來達(dá)到。0.25m 由于差速器軸承的預(yù)緊度已經(jīng)預(yù)先調(diào)好，因此調(diào)整嚙合間隙時(shí)，一側(cè)的調(diào)整螺 母松或緊多少。另一側(cè)的調(diào) 整螺母也要松或緊多少，以便差速器軸承的預(yù)緊度 保持不變。 差速器裝配結(jié)構(gòu)圖如下： - 43 - 圖 3. 差速器裝配結(jié)構(gòu)圖 - 44 - 第四章 差速器的建模與仿真 4.1 SOLIDWORKS 簡介 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司 的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts） 內(nèi)，當(dāng)初的目標(biāo)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體 模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從 1995 年推出第一套 SolidWorks 三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今， 至 2010 年已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300 家經(jīng)銷商在全球 140 個(gè)國 家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。1997 年，Solidworks 被法國達(dá)索（Dassault Systemes）公司收購，作為達(dá)索中端主流市場的主打品牌。 在 SolidWorks 中，當(dāng)生成新零件時(shí)，你可以直接參考其他零件并保持這種 參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計(jì)和修改零部件。對(duì)于超過一萬 個(gè)零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高。 SolidWorks 可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部 件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測。 用智能零件技術(shù)自動(dòng)完成重復(fù)設(shè)計(jì)。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)， 用來完成諸如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時(shí)按照正確的順序完成墊 片和螺母的裝配。 鏡像部件是 SolidWorks 技術(shù)的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零 部件（包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的零件）的新的零部件。 SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來加快裝配體的總體裝配。 智能化裝配技術(shù)能夠自動(dòng)地捕捉并定義裝配關(guān)系。 - 45 - SolidWorks 提供了生成完整的、車間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖 是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。 從三維模型中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。 增強(qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、 熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。 使用 RapidDraft 技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進(jìn)行單 獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。 4.2 SOLIDWORKS 功能介紹 1）. TolAnalyst 是一種公差分析工具，用于研究公差和裝配體方法對(duì)一個(gè)裝配體的兩個(gè) 特征間的尺寸向上層疊所產(chǎn)生的影響。每次研究的結(jié)果為一個(gè)最小與最大公 差層疊、一個(gè)最小與最大和方根 (RSS) 公差層疊、及基值特征和公差的列表。 2）. ScanTo3D 使用 SolidWorks 軟件的 ScanTo3D 功能，您可以從任何掃描器打開掃 描數(shù)據(jù)（網(wǎng)格或點(diǎn)云文件）或從數(shù)學(xué)軟件中打開曲線數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，然后 將之轉(zhuǎn)換成曲面或?qū)嶓w模型。 3）. SolidWorks Motion - 46 - 使用運(yùn)動(dòng)分析 （可在 SolidWorks premium 的 SolidWorks Motion 中 使用）精確模擬并分析裝配體的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)合成運(yùn)動(dòng)算例單元的效果（包括 力、彈簧、阻尼以及摩擦）。運(yùn)動(dòng)分析算例將 運(yùn)動(dòng)算例單元在運(yùn)動(dòng)計(jì)算中與 配合結(jié)合。因此，運(yùn)動(dòng)約束、材料屬性、質(zhì)量、及零部件接觸包括在 SolidWorks Motion 運(yùn)動(dòng)學(xué)解算器計(jì)算中 4）. SolidWorks Simulation SolidWorks Simulation 是一個(gè)與 SolidWorks 完全集成的設(shè)計(jì)分析 系統(tǒng)。SolidWorks Simulation 提供了單一屏幕解決方案來進(jìn)行應(yīng)力分析、 頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。SolidWorks Simulation 憑借著 快速解算器的強(qiáng)有力支持，使得您能夠使用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速解決大型問題。 SolidWorks Simulation 提供了多種捆綁包，可滿足您的分析需要。 SolidWorks Simulation 節(jié)省了搜索最佳設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和精力，可大大縮 短產(chǎn)品上市時(shí)間。 5）. CirtuitWorks CircuitWorks 只可為 SolidWorks Premium 用戶所用，但 Circuit Works Lite 可讓所有 SolidWorks 用戶輸入 IDF 2.0 和 3.0 文件以創(chuàng)建 SolidWorks 零件模型 6）. SolidWorks Routing 您可以使用 SolidWorks Routing 生成一特殊類型的子裝配體，以在零 部件之間創(chuàng)建管道、管筒、或其它材料的路徑。 7）. SolidWorks Workgroup PDM - 47 - Workgroup PDM 應(yīng)用程序?yàn)轫?xiàng)目數(shù)據(jù)管理軟件，在 SolidWorks 環(huán)境 內(nèi)部運(yùn)行或作為獨(dú)自應(yīng)用程序在 SolidWorks Explorer 中運(yùn)行。Workgroup PDM 以檢出、檢入、修訂控制及其它管理任務(wù)的步驟來控制項(xiàng)目。 SolidWorks Explorer 是一個(gè)文件管理工具，可幫助您進(jìn)行諸如重新命名、 替換和復(fù)制 SolidWorks 文件之類的工作。您可顯示文檔的參考，使用各種 準(zhǔn)則搜索文檔，并列舉文檔的所有使用之處。 您可在有或在無 SolidWorks 應(yīng)用程序的情況下使用Workgroup PDM。 您可帶有或不帶有 SolidWorks 應(yīng)用程序，或者帶有或不帶有 Workgroup PDM 插件來使用 SolidWorks Explorer。 8）. SolidWorks Task Scheduler SolidWorks Task Scheduler 可讓您設(shè)置將來執(zhí)行的任務(wù)。例如，如果 您需要執(zhí)行資源消耗大的任務(wù)（如重建大型裝配體），則可以使用 SolidWorks Task Scheduler 在非高峰期執(zhí)行該工作?？梢詫⑷蝿?wù)安排為僅 執(zhí)行一次，或安排為每日、每周或每月執(zhí)行。SolidWorks Task Scheduler 獨(dú)立于 SolidWorks 應(yīng)用程序而運(yùn)行。 您可隨任何 SolidWorks 許可來使用 SolidWorks Task Scheduler，以將 文檔轉(zhuǎn)換到最新的 SolidWorks 版本并分解文檔。要排定大多數(shù)其它任務(wù)， 您必須具有 SolidWorks Professional、SolidWorks Premium 或 SolidWorks Office 許可。 9）. SolidWorks Design Checker SolidWorks Design Checker 對(duì)標(biāo)注尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、字體、材料和草圖等 設(shè)計(jì)要素進(jìn)行驗(yàn)證，以確保 SolidWorks 文件滿足預(yù)定義的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 10）. SolidWorks Utilities - 48 - SolidWorks Utilities 是一套工具，可讓您詳細(xì)檢查實(shí)體模型的幾何體， 并與其它模型作比較 11）. FeatureWorks FeatureWorks 軟件可以識(shí)別 SolidWorks 零件文件中輸入實(shí)體的特征。 識(shí)別的特征與您使用 SolidWorks 軟件生成的特征相同。您可以編輯所識(shí)別 特征的定義來改變其參數(shù)。對(duì)于基于草圖的特征，在您識(shí)別特征后，您可從 SolidWorks FeatureManager 設(shè)計(jì)樹編輯草圖以更改特征的幾何。 FeatureWorks 可以識(shí)別以下特征： （1） 拉伸或旋轉(zhuǎn)特征 （2） 線性或圓形的邊線上的倒角 （3） 線性或圓形邊線上的等半徑或變半徑圓角 （4） 筋：平行于草圖而拉伸、垂直于草圖而拉伸、及帶有負(fù)拔模的筋。 （5） 拔模特征 （6） 孔。您可使用自動(dòng)或交互特征識(shí)別來識(shí)別這些類型的孔：簡單孔、簡 單鉆孔、螺紋孔、螺紋鉆孔、錐孔、錐形鉆孔、柱孔、柱形鉆孔及柱 形鉆孔。 您也可識(shí)別異型孔向?qū)Э住?（7） 放樣。交互識(shí)別基體放樣。 （8） 抽殼 （9） 掃描。交互識(shí)別凸臺(tái)和切除掃描。 - 49 - （10） 體積特征 （11） 特征陣列：線性、圓周、矩形及鏡像。 （12） 鈑金特征：基體法蘭、邊線法蘭、繪制的折彎、褶邊法蘭以及斜接法 蘭。 （13） 草圖陣列。您可使用交互識(shí)別來從隨意生成的類似特征中生成草圖陣 列。特征的部分印記不能被識(shí)別。生成陣列特征的陣列不受支持。 （14） 多體零件。一次選擇一個(gè)實(shí)體來識(shí)別多體零件。 12）. SolidWorks Toolbox SolidWorksToolbox 包括標(biāo)準(zhǔn)零件庫，與 SolidWorks 合為一體。選 擇您的標(biāo)準(zhǔn)和想插入的零件類型，然后將零部件拖動(dòng)到您的裝配體。您可自 定義 Toolbox 零件庫，使之包括您公司的標(biāo)準(zhǔn)，或包括您最常引用的零件。 Toolbox 庫包含所支持標(biāo)準(zhǔn)的主零件文件和有關(guān)扣件大小及配置信息的數(shù)據(jù) 庫 (SWBrowser.mdb)。在 SolidWorks 中使用新的零部件大小時(shí)，Toolbox 會(huì)根據(jù)您的用戶參數(shù)設(shè)置更新主零件文件以記錄配置信息或針對(duì)此大小生成 零件文件。 Toolbox 支持的國際標(biāo)準(zhǔn)包括 ANSI、AS、BSI、CISC、DIN、GB、ISO、IS、JIS 和 KS。 13）. PhotoView 360 您可使用 PhotoWorks 應(yīng)用程序生成 SolidWorks 模型具有特殊品質(zhì)的 逼真圖象。PhotoWorks 提供了許多專業(yè)渲染效果。PhotoWorks 應(yīng)用程序基 - 50 - 于 mental rayTM 引擎。此為使用 PhotoWorks 渲染的圖象范例 14）. eDrawings Professional 在 SolidWorks eDrawings 中，您可觀看和動(dòng)畫模型及工程圖，并創(chuàng) 建便利發(fā)送給他人的文檔。SolidWorks eDrawings 隨 SolidWorks Professional 和 SolidWorks Premium 自動(dòng)安裝。您可從 SolidWorks 97Plus 及以后版觀閱任何 SolidWorks 文件。 15）. SimulationXpress SolidWorks SimulationXpress 為 SolidWorks 用戶提供了一個(gè)容易使 用的初步應(yīng)力分析工具。SimulationXpress 通過在計(jì)算機(jī)上測試您的設(shè)計(jì)而 取代昂貴并費(fèi)時(shí)的實(shí)地測試可幫助您降低成本及上市時(shí)間。 例如，您可能要檢查向水龍頭施加的力的效果。SimulationXpress 仿真 設(shè)計(jì)周期，并提供應(yīng)力結(jié)果。它還會(huì)顯示水龍頭的臨界區(qū)域以及各區(qū)域的安 全級(jí)別。根據(jù)這些結(jié)果，您可以加強(qiáng)不安全區(qū)域，并去掉超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)區(qū) 域的材料 16）. DriveWorksXpress 用DriveWorksXpress自動(dòng)化您的設(shè)計(jì)過程： （1） 捕捉和重新使用設(shè)計(jì)知識(shí)，以節(jié)省時(shí)間和金錢。 （2） 合并設(shè)計(jì)規(guī)則，以最大限度地減少錯(cuò)誤和降低人為錯(cuò)誤的成本。 （3） 自動(dòng)化重復(fù)性任務(wù)，以便在指定新變體時(shí)極大地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。 - 51 - （4） 使設(shè)計(jì)工程師從重復(fù)性任務(wù)中解脫出來，以集中于新設(shè)計(jì)和特殊設(shè)計(jì)。 （5） 根據(jù)您生成的規(guī)則，快速、輕松地生成變體 17）. DFMXpress DFMXpress 是一種用于核準(zhǔn) SolidWorks 零件可制造性的分析工具。使 用 DFMXpress 識(shí)別可能導(dǎo)致加工問題或增加生產(chǎn)成本的設(shè)計(jì)區(qū)域。 18）. 3D Content Central 3D ContentCentral 用于訪問零部件供應(yīng)商和個(gè)人提供的所有主要 CAD 格式的 3D 模型。 供應(yīng)商內(nèi)容 - 鏈接到提供經(jīng)認(rèn)可的 3D 模型的供應(yīng)商網(wǎng) 站。用戶庫 - 鏈接到使用 3D PartStream.NET 的個(gè)人提供的模型。 4.3 建模與仿真 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的三維模型圖及運(yùn)動(dòng)仿真文件件畢業(yè)設(shè)計(jì)附錄 - 52 - - 53 - 總 結(jié) 大學(xué)四年學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我 們步入社會(huì)參與實(shí)際的汽車零件設(shè)計(jì)一次極好的演示，此次我設(shè)計(jì)的輪邊差 速器，從最初的選題，撰寫開題報(bào)告到輪邊差速器組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算、繪 圖直到完成設(shè)計(jì)。期間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙 等等，每一個(gè)過程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 在學(xué)校提供的實(shí)驗(yàn)設(shè) 備和實(shí)驗(yàn)條件下，我反復(fù)的做了幾次差速器的拆裝實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合查找的資料， 讓自己更深層次的了解了差速器的用途和工作原理，熟悉了差速器的非標(biāo)準(zhǔn) 件的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了自己獨(dú)立成功完成實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)了獨(dú)立設(shè)計(jì)的能 力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)公共基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏 固，同時(shí)也為我走向現(xiàn)在汽車車燈設(shè)計(jì)的工作崗位前的一次熱身。 在設(shè)計(jì)中也碰到了很多問題，剛開始并不是很透徹地明白差速器的工作 原理以及它在汽車行駛時(shí)是如何起到作用的，讓設(shè)計(jì)很難進(jìn)行；還有差速器 行星錐齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)的選定以及選用，十字軸尺寸的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)零件的選 用都碰到了一些困難，但是經(jīng)過查閱圖書館的資料和網(wǎng)上信息來熟悉零件的 特點(diǎn)，再比較所選定零件的優(yōu)劣性以及安裝和調(diào)整難易程度來選用最合適的 零件。每攻克一個(gè)難題都讓我欣喜的同時(shí)也受益匪淺。 在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過 程中也收獲了很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，也初步學(xué)會(huì)分析 數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力 的結(jié)果。同時(shí)，仍然有很多課題需要后輩去努力完善。也學(xué)會(huì)了做事應(yīng)有的 態(tài)度和心態(tài)，對(duì)出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要童富國正確的途徑去 解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓