毕业设计（论文）-汽车差速器建模和仿真（全套图纸三维）(42页).doc

-毕业设计（论文）-汽车差速器建模和仿真（全套图纸三维）-第 - 41 - 页汽车差速器建模与仿真学 院 名 称：专 业 名 称：机械工程及自动化届别：学号：姓 名： 指导教师姓名（职称）： 教 务 处 制 二一四年一月摘 要本次设计主要是对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用SOLIDWORKS软件对差速器进行建模工作，也让我在学习方面得到了提高。关键词：半轴，差速器，齿轮结构全套图纸三维，加153893706AbstractThe design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design, mainly related to the differential structure of non-standard parts such as gear parts and standards for design and calculation, but also introduced the development of differential status and the type of differential. 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目录摘 要- 1 -ABSTRACT- 2 -第一章 绪论- 5 -1.1研究的背景及意义- 5 -1.2 汽车差速器的基本介绍- 5 -1.3 汽车差速器国内外研究现状- 6 -1.3.1国外研究现状- 6 -1.3.2国内研究现状- 8 -1.4汽车需要差速器原因分析- 8 -1.5 本次毕业设计的基本任务- 9 -1.5.1设计任务书- 9 -1.5.2 本次设计的基本条件假设- 10 -第二章 汽车差速器传动部分设计- 11 -2.1 汽车差速器的作用及分类- 11 -2.2 差速器传动方案的拟定- 12 -2.3 差速器的总体设计- 13 -2.3.1 传动比的分配- 13 -2.3.2 传动装置的运动和动力参数计算- 13 -第三章 汽车差速器传动零部件的设计- 16 -3.1 主减速器齿轮的基本参数选择、设计与计算- 16 -3.2选择齿轮类型、材料和热处理、精度等级、齿轮齿数- 17 -3.3主、从动直齿锥齿轮的具体参数- 23 -3.4 差速器的基本参数选择、设计与计算- 24 -3.4.1行星齿轮差速器的确定- 24 -3.4.2 差速器直齿锥齿轮的强度计算- 30 -3.4.3半轴的设计- 34 -3.4.4 滚动轴承的选择- 37 -3.4.5 差速器壳体的设计- 37 -3.5差速器总成的装配- 40 -3.6差速器零部件的调整- 41 -第四章 差速器的建模与仿真- 43 -4.1 SOLIDWORKS简介- 43 -4.2 SOLIDWORKS 功能介绍- 44 -4.3 建模与仿真- 50 -总 结- 51 -参考文献- 53 -致 谢- 55 -附录:主要零件及总体三维模型图- 56 -第一章 绪论1.1研究的背景及意义汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”1。汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮在同一时间内要移动不同的距离，外轮移动的距离比内轮大。差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右两半轴以不同转速旋转（差速）。本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而2008年开始的全球金融危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。目前国内重型汽车的差速器产品的技术基本源自美国、德国、日本等几个传统的工业国家，我国现有的技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国差速器的自主开发能力仍然很弱，影响了整车新车的开发，在差速器的技术开发上还有很长的路要走。1.2 汽车差速器的基本介绍汽车差速器主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥再左右分配给半轴驱动车轮，在这条动力传送途径上，驱动桥是最后一个总成，它的主要部件是减速器和差速器。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。四轮驱动汽车在行驶中会出现很多问题，例如急转弯制动现象，前后驱动轮系干涉现象等。由于差速器可以吸收前轮的转速差，所以增加中间差速器后，前后传动轴的转速可以不同。汽车差速器主要是消除汽车在转弯时左右轮转速不一致而造成的机械干涉现象，如果没有差速器，就会因左右轮转速不一致而导致机械性损坏，在一般的人力三轮车在转弯时因为没有安装差速器设备，因此只能采用单边驱动。1.3 汽车差速器国内外研究现状1.3.1国外研究现状当前汽车在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性4尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每一个部件都在发生着变化，差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高要求的车辆。汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮在同一时间内要移动不同的距离，外轮移动的距离比内轮大。差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右两半轴以不同转速旋转（差速）。本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而2008年开始的全球金融危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断的进步。年销售额达18亿美金的伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机气体管理，变速箱，牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位，对汽车差速器的内部各零件的加工制造要用精密制造方法。零件主要产品包括发动机气体管理部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器产品在同类产品中居领先地位。伊顿公司开发了新型的锁式差速器，它的工作原理与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑7，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四驱动的车辆，通过有限元软件的分析，就可以知道各个车轮的受力情况。因为只要驱动轮的任何一侧发生打滑空转以后，伊顿锁式差速器会马上锁住动力，并把全部动力转移到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。毫无疑问，更强的越野性和安全性是差速器的最终目标。1.3.2国内研究现状目前国内重型汽车的差速器产品的技术基本源自美国、德国、日本等几个传统的工业国家，我国现有的技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国差速器的自主开发能力仍然很弱，影响了整车新车的开发，在差速器的技术开发上还有很长的路要走。从目前来看，我国差速器行业已经顺利完成了由小到大的转变，正处于由大到强的发展阶段，在这个转型和调整的关键时刻，提高汽车车辆差速器的精度、可靠性是中国差速器行业的紧迫任务。近几年中国汽车差速器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高科技产品方向发展，国企企业新增投资项目逐渐增多。投资者对汽车差速器行业的关注越来越密切，这就使得汽车差速器行业的发展需求增大。差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化。目前汽车上最常用的是对称式锥齿轮差速器，还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一种新型差速器机构，它能解决在其他差速器内差动转矩较小时不能起差速作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题。1.4汽车需要差速器原因分析 我们把汽车的车轮视为整体，在拐弯的时候车轮的轨迹是圆弧，如果汽车向右转弯时，左边的轮子转的快，右边的转的慢，差速器的主要用途就是平衡这个差异，保证左右的效果相同。我们要彻底弄明白差速器就必须在结构、工作原理等方面有深刻的认识。普通差速器由行星齿轮、行星轮架、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。差速器的这种调整是自动的，当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴连接，则两轮只能以相同的角速度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑动，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等而引起车轮的滑动。车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车辆能以不同的角速度转动。1.5 本次毕业设计的基本任务1.5.1设计任务书本次设计的基本类型：1、 本次设计差速器的基本车型：面包车；2、 本次设计差速器的发动机基本参数：80kw/6000rpm，140N.m/4500rpm；3、 本次设计差速器的主传动比：3.23.9；4、 本次设计差速器的I档变比：3.64；5、 本次设计差速器的驱动方案：FR；6、 本次设计差速器的发动机布置：纵置1.5.2 本次设计的基本条件假设本次设计的基本条件基本假设如下：1、假设地面的附着系数足够大；2、发动机到主传动主动齿轮的传动效率；3、车速度允许误差为±3%；4、工作情况：每天工作16小时，连续运转，载荷较平稳；5、工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状态，环境最高温度为6、要求齿轮使用寿命为17年（每年按300天计）；7、生产批量：中等。8、车轮半径9、半轴齿轮、行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，可自己设计。 10、差速器转矩比S=1.15-1.4之间选取。11、安全系数为n=1.2-1.35之间选取12、其余参数查相关手册。13、车重1.8吨第二章 汽车差速器传动部分设计2.1 汽车差速器的作用及分类差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动车轮与地面间作纯滚动运动。图2.1汽车转弯时驱动轮运动示意图汽车行驶时，左右轮在同一时间内所滚动的路程往往不等。如图1.1所示，在转弯时内、外两侧车轮转弯半径R1和R2不同，行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内测车轮；汽车在不平的路面行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直的路面行驶，由于轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径不同而使左、右车轮行驶不等。如果驱动桥的左、右车轮钢性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或是滑转。这样不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车就要安装差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学的要求。在驱动桥的左右车轮之间设置差速器，称为轮间差速器，在两轴间分配转矩，保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，使汽车行驶时能作纯滚动运动，提高了车辆的通过性。现在差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化。目前汽车上最常用的是对称式锥齿轮差速器，还有各种各样的功能多样的差速器，如：防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器、行星圆柱齿轮差速器。2.2 差速器传动方案的拟定普通的对称式圆锥行星齿轮差速器1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳由于差速器壳上装着主减速器的从动齿轮，所以差速器的从动锥齿轮尺寸受到主减速器从动齿轮轴承支承座以及主动齿轮导向轴承座的限制。而因为此次设计的是安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器，所以尺寸受到轴承座的限制。轮间差速器的非标准零主要有从动锥齿轮（对称式锥齿轮）、行星齿轮轴（十字轴）等等。2.3 差速器的总体设计2.3.1 传动比的分配1、一档变比：2、主传动比：3、总传动比：2.3.2 传动装置的运动和动力参数计算1、主减速器主动锥齿轮所传递的扭矩2、主减速器从动锥齿轮所传递的扭矩：3、差速器转矩比为：则：根据上述两个计算表达式可以得到：由此可以选取半轴齿轮所接收的转矩：主减速器主动锥齿轮转速：半轴齿轮转速：同时根据差速器的传动原理：当车辆转向时其极限情况为内侧车轮不转，则另一侧车轮转速为：因此车辆转向时：1）半轴齿轮最大转速：2）最大转矩：通过上述计算可以得到汽车差速器的基本参数总结表：表2-1 汽车差速器传动装置和动力参数名称转速n/（）扭距/传动比/i发动机最大扭矩/转速M.max45001401I挡45001403.64主减速器主动锥齿轮1236.26489.2163.55主减速器从动锥齿轮348.241736.717半轴齿轮696.48961.40第三章 汽车差速器传动零部件的设计3.1 主减速器齿轮的基本参数选择、设计与计算螺旋锥齿轮传动(图3-1)的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。本次课程设计采用螺旋锥齿轮传动a)图3-1 主减速器齿轮传动形式a)螺旋锥齿轮传动 b)双曲面齿轮传动 c)圆柱齿轮传动 d)蜗杆传动驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。它是传动系中的薄弱环节。锥齿轮材料应满足如下要求：1)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面具有高的硬度以保证有高的耐磨性。2)轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。3)锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。4)选择合金材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。3.2选择齿轮类型、材料和热处理、精度等级、齿轮齿数1)按传动方案选用直齿轮圆锥直齿轮传动2)主减速器受轻微冲击，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3)材料选择 由机械设计手册选择直齿锥轮材料为20CrMnTi（调质），硬度为300HBS(齿芯部).60HRC(齿面)4)选小齿轮齿数，则：，取。1、按齿面接触强度设计由机械设计手册进行试算，即：（1）确定公式中各计算数值： 1）初选载荷系数：齿轮7级精度，由机械设计手册查得动载系数：直齿轮：由机械设计手册查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时：故载荷系数：2) 计算小齿轮传递的转矩3）由机械设计手册选取齿宽系数4）由机械设计手册查得材料的弹性影响系数5）由机械设计手册按齿面硬度查得小齿轮的接触：疲劳强度极限：大齿轮的接触疲劳强度极限：6）由机械设计手册计算应力循环次数。7）由机械设计手册取接触疲劳寿命系数系数：8）计算接触疲劳许用应力。取失效率为 ，安全系数由机械设计手册得（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值。2）计算齿宽b及模数h=2.25=2.254.51=10.14mm，3)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径计算模数：3.按齿根弯曲强度设计由机械设计手册得弯曲强度的设计公式为（）确定公式内的各计算数值）由机械设计手册查得：小齿轮的弯曲疲劳强度极限：大齿轮的弯曲强度极限：）由机械设计手册取弯曲疲劳寿命系数：）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由机械设计手册得：4)计算载荷系数。）查取齿形系数。取整： 取由机械设计手册查得：）查取应力校正系数。由机械设计手册查得：）计算半轴齿轮的 ，行星齿轮的大齿轮的数值大。（）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数3.63并就近圆整为标准值， 所以这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。所以，直齿锥齿轮的模数为取分度圆直径，修正齿数，取则：计算中心距计算大、小齿轮分度圆直径：计算齿轮宽度：圆整后取：3.3主、从动直齿锥齿轮的具体参数表2主减速器主、从动直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1模数mm=42主动锥齿轮齿数16，应尽量取最小值3从动锥齿轮齿数4齿顶高5齿根高6齿高7分度圆直径8分度圆锥角， 9外锥距R10齿宽b11齿顶圆直径12齿根圆直径13齿顶角14齿根角15顶锥角16根锥角3.4 差速器的基本参数选择、设计与计算3.4.1行星齿轮差速器的确定1）选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择直齿圆锥齿轮，选用7级精度，材料为20CrMnTi（调质），硬度为5862HRC,行星齿轮数目的选择,半轴齿轮齿数2）按齿根弯曲疲劳强度计算确定计算参数由机械设计手册查得齿轮弯曲疲劳强度极限：由机械设计手册取弯曲疲劳寿命系数：根据机械设计手册对齿轮参数（齿数）取整：上述计算中：按比例的方法同时把齿数，增大：按同样的方法算得：=18, =70。由机械设计手册得：3）查取应力校正系数。由机械设计手册查得：取弯曲疲劳安全系数，由机械设计手册得：计算：根据机械设计手册圆整可以得到：按齿面接触疲劳强度计算按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：大齿轮的接触疲劳强度极限：由此可以得到：计算小齿轮分度圆直径：为了能同时满足弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，取：1） 最佳半轴齿轮的齿数：根据机械设计手册对上述结果圆整为：同样：根据机械设计手册对上述结果得到圆整为：计算中心距：计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取：表3差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1模数mm=3.52行星齿数10，应尽量取最小值3半轴齿数=14254齿顶高5齿根高6齿高7分度圆直径8分度圆锥角，9外锥距R10齿宽b11齿顶圆直径12齿根圆直径13齿顶角14齿根角15顶锥角16根锥角3.4.2 差速器直齿锥齿轮的强度计算差速器齿轮主要进行弯曲强度计算，对疲劳寿命则不予考虑，这是因为行星齿轮在工作中经常只起等臂推力杆的作用，仅在左、右驱动车轮有转速差时行星齿轮与半轴齿轮之间才有相对滚动的缘故。越野汽车的差速器齿轮的弯曲应力校核如下由机械设计手册得弯曲强度的校核公式为；其中，（）确定公式内的各计算数值）由机械设计手册查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限：大齿轮的弯曲强度极限：）由机械设计手册取弯曲疲劳寿命系数：）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由机械设计手册得4)计算载荷系数。）查取齿形系数。取：在机械设计手册中无法查到，因此按比例的方法同时把齿数，增大，按同样的方法算得：=18=70。由机械设计手册查得：3）查取应力校正系数。由机械设计手册查得：4）计算半轴齿轮的，行星齿轮的。5）分别代入各参数由于：所以半轴齿轮强度合格。由于：所以行星齿轮强度合格。行星齿轮结构图如下：图3. 行星齿轮结构图3.4.3半轴的设计（一）半轴计算转矩及杆部直径根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理。全浮式半轴只承受转矩，全浮式半轴的计算载荷可按主减速器从动锥齿轮计算转矩进一步计算得到。即：上述表达式中：差速器转矩分配系数，对于圆锥行星齿轮差速器可取0.85；单位为N·m，已经考虑到传动系中的最小传动比构成。对半轴进行结构设计时，应注意如下几点：杆部直径可按照下式进行初选。上述表达式中：许用半轴扭转切应力，MPa；d半轴杆部直径，mm。根据初选的，按应力公式进行强度校核。半轴强度校核计算半轴的扭转切应力为上述表达式中：半轴扭转切应力，MPa；d半轴直径，mm。半轴的扭转角为：上述表达式中：扭转角；半轴长度；l=600G材料剪切弹性模量G=290MPa半轴断面极惯性矩并且：半轴的扭转切应力考虑到安全系数在1.31.6范围，宜为490588MPa，单位长度转角不应大于8°/m。半轴花键计算半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应力验算。挤压应力不大于200MPa，切应力不大于73MPa。1） 半轴花键的剪切应力：上述表达式中：半轴计算转矩，N·md半轴花键外径，mmD与之相配的花键孔内径，mmz花键齿数LP花键工作长度，mmb花键齿宽，mm载荷分配不均匀系数，计算时可取0.752）半轴花键的挤压应力上述表达式中：半轴计算转矩，N·mD半轴花键外径，mmd与之相配的花键孔内径，mmz花键齿数LP花键工作长度，mmb花键齿宽，mm载荷分配不均匀系数，计算时可取0.75表4半轴花键参数符号名称测得数据（mm）z花键齿数16b花键齿宽3L花键工作长度40D花键大径25d花键小径21C花键倒角尺寸1.03.4.4 滚动轴承的选择滚动轴承的选择根据载荷及速度情况，选用圆锥滚子轴承。半轴的结构设计，根据30。选取30208其基本参数查表124，。3.4.5 差速器壳体的设计主减速器从动轮与差速器壳联接螺栓计算主减速器从动锥齿轮接收到的转矩为：栓到从动轮中心的距离定为100mm选M16螺栓机械设计手册，螺母大径e=26.8mm，（性能等级为8.8），初定12颗。每颗螺栓所传递的力由机械工程切削手册可得出所选M16螺栓的小径：d=d-2+0.376=14.376mm由机械设计手册：1）剪切强度：2） 挤压强度：上述计算式中：L为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，其中螺栓孔深度定为28mm，螺栓孔倒角长度为1.5mm螺纹联接件的许用切应力为：机械设计P84 选用铸铁材料取值范围是3.55取值范围是2.02.5故 ：<满足 <满足差速器壳体结构二维图如下： 图 3. 差速器壳体结构3.5差速器总成的装配设计完差速器的组成部件就要对差速器进行装配。工业上装配步骤如下：(1)用压力机将轴承的内圈压入左右差速器的半轴轴颈上；(2)把左差速器壳放在工作台上，在与行星齿轮和半轴齿轮相配合的工作面上涂抹机油，将半轴齿轮平面垫圈连同半轴齿轮一起装入，将已装好行星齿轮和球面垫圈的的十字轴装入左差速器壳的十字槽中，并使行星齿轮与半轴齿轮啮合。行星齿轮上装上右边的半轴齿轮、平面垫圈，将差速器右壳合到左壳，注意对准壳体上的合件标记，从右向左插入螺栓，在螺栓左端套上锁片，用螺母紧固，半轴齿轮支承端面与支承垫圈间的间隙应不大于。(3) 将从动锥齿轮装到差速器左壳上，用螺栓锁紧。3.6差速器零部件的调整齿轮啮合间隙的调整：正确的齿轮啮合间隙范围为，而一对齿轮的齿轮间隙变动范围为。如：一对齿轮的最小齿轮间隙为，则最大间隙只能为，若最大齿轮间隙为，则最小齿轮间隙为等。齿轮的啮合间隙的调整可用移动差速器轴承的调整螺母来达到。由于差速器轴承的预紧度已经预先调好，因此调整啮合间隙时，一侧的调整螺母松或紧多少。另一侧的调整螺母也要松或紧多少，以便差速器轴承的预紧度保持不变。 差速器装配结构图如下： 图3. 差速器装配结构图第四章 差速器的建模与仿真4.1 SOLIDWORKS简介SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，至2010年已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。SolidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。 4.2 SOLIDWORKS 功能介绍 1）. TolAnalyst 是一种公差分析工具，用于研究公差和装配体方法对一个装配体的两个特征间的尺寸向上层叠所产生的影响。每次研究的结果为一个最小与最大公差层叠、一个最小与最大和方根 (RSS) 公差层叠、及基值特征和公差的列表。 2）. ScanTo3D 使用 SolidWorks 软件的 ScanTo3D 功能，您可以从任何扫描器打开扫描数据（网格或点云文件）或从数学软件中打开曲线数据，准备数据，然后将之转换成曲面或实体模型。 3）. SolidWorks Motion 使用运动分析 （可在 SolidWorks premium 的 SolidWorks Motion 中使用）精确模拟并分析装配体的运动，同时合成运动算例单元的效果（包括力、弹簧、阻尼以及摩擦）。运动分析算例将 运动算例单元在运动计算中与配合结合。因此，运动约束、材料属性、质量、及零部件接触包括在 SolidWorks Motion 运动学解算器计算中 4）. SolidWorks Simulation SolidWorks® Simulation 是一个与 SolidWorks® 完全集成的设计分析系统。SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析和优化分析。SolidWorks Simulation 凭借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。 SolidWorks Simulation 提供了多种捆绑包，可满足您的分析需要。SolidWorks Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。 5）. CirtuitWorks CircuitWorks 只可为 SolidWorks Premium 用户所用，但 Circuit Works Lite 可让所有 SolidWorks 用户输入 IDF 2.0 和 3.0 文件以创建 SolidWorks 零件模型 6）. SolidWorks Routing 您可以使用 SolidWorks Routing 生成一特殊类型的子装配体，以在零部件之间创建管道、管筒、或其它材料的路径。 7）. SolidWorks Workgroup PDM Workgroup PDM 应用程序为项目数据管理软件，在 SolidWorks® 环境内部运行或作为独自应用程序在 SolidWorks Explorer 中运行。Workgroup PDM 以检出、检入、修订控制及其它管理任务的步骤来控制项目。SolidWorks Explorer 是一个文件管理工具，可帮助您进行诸如重新命名、替换和复制 SolidWorks 文件之类的工作。您可显示文档的参考，使用各种准则搜索文档，并列举文档的所有使用之处。 您可在有或在无 SolidWorks 应用程序的情况下使用Workgroup PDM。您可带有或不带有 SolidWorks 应用程序，或者带有或不带有 Workgroup PDM 插件来使用 SolidWorks Explorer。 8）. SolidWorks Task Scheduler SolidWorks Task Scheduler 可让您设置将来执行的任务。例如，如果您需要执行资源消耗大的任务（如重建大型装配体），则可以使用 SolidWorks Task Scheduler 在非高峰期执行该工作。可以将任务安排为仅执行一次，或安排为每日、每周或每月执行。SolidWorks Task Scheduler 独立于 SolidWorks 应用程序而运行。 您可随任何 SolidWorks 许可来使用 SolidWorks Task Scheduler，以将文档转换到最新的 SolidWorks 版本并分解文档。要排定大多数其它任务，您必须具有 SolidWorks Professional、SolidWorks Premium 或 SolidWorks Office 许可。 9）. SolidWorks Design Checker SolidWorks Design Checker 对标注尺寸的标准、字体、材料和草图等设计要素进行验证，以确保 SolidWorks 文件满足预定义的设计标准。 10）. SolidWorks Utilities SolidWorks Utilities