汽車差速器與主減速器設(shè)計畢業(yè)論文

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1、摘要 本文介紹了轎車差速器與主減速器的設(shè)計建模過程，論述了轎車差速器與主減速器的結(jié)構(gòu)和工作原理，通過對轎車主要參數(shù)的分析與計算對差速器和主減速器進(jìn)行設(shè)計，并使用Pro/E對差速器與主減速器進(jìn)行3D建模，生成2D工程圖。完成裝配后，對主減速器、差速器進(jìn)行運(yùn)動仿真，以論證差速器的差速器原理。 關(guān)鍵詞：建模，差速器，主減速器，分析 47 Abstract This paper discusses the automobile differential design and modeling process of the final drive, and the structure an

2、d the principle of automobile differential and the final drive.the car After the analysis and calculation of final drive and differential,to use Pro/E to complete make 3D model of the final drive and differential, then to produce 2D drawings.There is going to analysis the final drive to prove the pr

3、inciple after finishing the composing. Keywords: Modeling, Differential,Final drive，Analysis 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 1緒論 1 1.1課題來源 1 1.2課題研究現(xiàn)狀 1 1.2.1國內(nèi)外汽車行業(yè)CAD研究與應(yīng)用情況 1 1.3主減速器的研究現(xiàn)狀 1 1.4 差速器的研究現(xiàn)狀 2 1.5 課題研究的主要內(nèi)容 3 2QY7180概念轎車主減速器與差速器總體設(shè)計 4 2.1QY7180概念轎車主要參數(shù)與主減速器、差速器結(jié)構(gòu)選型 4 2.1.1

4、QY7180概念轎車的主要參數(shù) 4 2.1.2QY7180概念轎車主減速器與差速器結(jié)構(gòu)選型 4 2.2主減速器與差速器的結(jié)構(gòu)與工作原理 5 2.3QY7180概念轎車主減速器主減速比i0的確定 6 3主減速器和差速器主要參數(shù)選擇與計算 7 3.1主減速器齒輪計算載荷的確定 7 3.1.1按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tce 7 3.1.2按驅(qū)動車輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tcs 7 3.1.3按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 8 3.2主減速器齒輪傳動設(shè)計 8 3.2.1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 8 3.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 10 3

5、.2.3按變速器一擋齒輪設(shè)計 12 3.3差速器行星齒輪與半軸齒輪主要參數(shù)選擇和計算 15 4主減速器與差速器的三維實(shí)體建模 18 4.1主減速器三維建模分析與設(shè)計思路 18 4.2斜齒輪的建模過程 18 4.3錐齒輪的建模過程 26 4.4差速器殼體、主減速器殼體的創(chuàng)建 36 4.4.1差速器殼體的創(chuàng)建 36 4.4.2主減速器殼體的創(chuàng)建 37 5主減速器與差速器的裝配與運(yùn)動仿真 39 5.1主減速器裝配思路 39 5.2主減速器裝配過程 39 5.3主減速器運(yùn)動仿真 41 5.3.1運(yùn)動仿真思路 41 5.3.2建立運(yùn)動仿真過程 42 5.3.3運(yùn)動仿真分析

6、42 總結(jié)與展望 45 致謝 46 參考文獻(xiàn) 47 1緒論 1.1課題來源 課題《QY7180概念轎車主減速器、差速器設(shè)計》本課題是數(shù)字化樣車設(shè)計的一部分，主要使用Pro/E軟件完成QY7180概念轎車變速器主減速器、差速器的三維模型建立、校核分析和工程圖設(shè)計。 1.2課題研究現(xiàn)狀 1.2.1國內(nèi)外汽車行業(yè)CAD研究與應(yīng)用情況 美國的汽車公司在上世紀(jì)80年代初就開始CAD系統(tǒng)的規(guī)劃與實(shí)施，到了80年代中期有大半以上的產(chǎn)品設(shè)計工作采用CAD來進(jìn)行設(shè)計制造，并取消了中間過程，使計算機(jī)與制造終端直接相連，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，至90年代初其產(chǎn)品開發(fā)全面采用CAD。德國、日本

7、等發(fā)達(dá)國家的一些大型汽車企業(yè)，在上世紀(jì)90年代就已基本上全面采用CAD。我國從20世紀(jì)70年代開始研究和推廣CAD，到目前為止，國內(nèi)大型制造型企業(yè)如汽車企業(yè)已普遍實(shí)施了CAD系統(tǒng)，一些大型汽車企業(yè)的CAD應(yīng)用水平也接近國際先進(jìn)水平。 1.3主減速器的研究現(xiàn)狀 減速器是機(jī)械裝備制造業(yè)應(yīng)用較為廣泛的傳動與調(diào)速設(shè)備，在現(xiàn)代科研、國防、交通、冶金、化工以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等眾多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。汽車主減速器是驅(qū)動橋最重要的組成部分，其功用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動車輪，是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件。目前車用減速器發(fā)展趨勢和特點(diǎn)是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、

8、高齒面硬度、高精度、高速度、高可靠性、高傳動效率，低噪聲、低成本，標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化。自改革開放以來，中國的汽車工業(yè)得到了長足發(fā)展與進(jìn)步，車用主減速器也隨著整車的發(fā)展不斷成長和成熟起來。隨著轎車的技術(shù)不斷發(fā)展，發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動已成為普及型轎車的首選，發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車，結(jié)構(gòu)緊湊、造價成本較低，但是造成發(fā)動機(jī)艙零件總成增加、車輛重心前移，對車輛的加速性能與制動性能都有較大影響，對發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車而言，減小發(fā)動機(jī)與動力總成的質(zhì)量與尺寸成為一個主要的優(yōu)化設(shè)計方向。設(shè)計開發(fā)上，CAD、CAE、CAM等計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，以及UG、CATIA、PRO/E等設(shè)計軟件先后應(yīng)用于主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和齒

9、輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗(yàn)分析等也被采用;齒輪設(shè)計也初步實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)編程的電算化，使得主減速器的優(yōu)化設(shè)計變得簡單與方便。從發(fā)動機(jī)的大馬力、低轉(zhuǎn)速的發(fā)展趨勢以及車輛的最高車速的提升來看，車橋減速器應(yīng)該向小速比方向發(fā)展:在最大輸出扭矩相同時齒輪的使用壽命要求更高(齒輪疲勞壽命平均可達(dá)50萬次以上);在額定軸荷相同時，車橋的超載能力更強(qiáng);主減速器齒輪使用壽命更長、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤滑密封性能更好;整體剛性好，速比范圍寬。 1.4 差速器的研究現(xiàn)狀 近年來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)政策鼓勵汽車差速器產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國內(nèi)企業(yè)新增投資項(xiàng)目投資逐漸

10、增多。投資者對汽車差速器行業(yè)的關(guān)注越來越密切，這使得汽車差速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。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。由小到大是一個量變的過程，科學(xué)發(fā)展觀對它的影響或許僅限于速度和時間，但由大到強(qiáng)卻是一個質(zhì)變的過程，能否順利完成這一蛻變，科學(xué)發(fā)展觀起著至關(guān)重要的作用。然而，在這個轉(zhuǎn)型和調(diào)整的關(guān)鍵時刻，提高汽車車輛、石油化工、電力通訊差速器的精度、可靠性是中國差速器行業(yè)的緊迫任務(wù)。 1.5 課題研究的主要內(nèi)容 課題主要內(nèi)容 （1）QY7180概念轎車的基本情況 （2）QY7180概念轎車主減速器、差速器設(shè)計結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計方法 （3）QY71

11、80概念轎車主減速器、差速器設(shè)計三維建模及二維工程圖 （4）QY7180概念轎車主減速器、差速器設(shè)計運(yùn)動分析 （5）了解Pro/E的參數(shù)化設(shè)計方法 本次課題主要通過對QY7180概念轎車主要動力參數(shù)得分析計算，得出其主減速器與差速器的主要參數(shù)，并通過Pro/E軟件實(shí)現(xiàn)主減速器與差速器的三維實(shí)體建模，并對其進(jìn)行運(yùn)動仿真。 2QY7180概念轎車主減速器與差速器總體設(shè)計 2.1QY7180概念轎車主要參數(shù)與主減速器、差速器結(jié)構(gòu)選型 2.1.1QY7180概念轎車的主要參數(shù) QY7180概念轎車的主要參數(shù)見表2.1。 表2.1 QY7180轎車主要參數(shù) 主要參數(shù) 數(shù)值 總

12、質(zhì)量 1490 最高車速（km/h） 161 最大功率（kw／rpm ） 70/5200 最大扭距（Nm／rpm） 145/3000 前軸軸荷（滿載/空載） 800/645 后軸軸荷（滿載/空載） 770/425 變速器一擋傳動比 3.455 變速器二擋傳動比 1.944 變速器三擋傳動比 1.286 變速器四擋傳動比 0.969 變速器五擋傳動比 0.800 2.1.2QY7180概念轎車主減速器與差速器結(jié)構(gòu)選型 QY7180轎車是一款發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車，整車重量較小，發(fā)動機(jī)輸出功率不大，因此該車的整套動力系統(tǒng)均是橫向布置、采用質(zhì)量較小、結(jié)

13、構(gòu)較為簡單的部件。因?yàn)榻?jīng)大概估算的主減速比不大，主減速器采用結(jié)構(gòu)簡單、體積及質(zhì)量小且制造成本較低的單級主減速器，且主減速器為橫向布置，不需要該變動力的傳動方向，因此主減速器齒輪采用傳動較為平穩(wěn)、噪音較低、承載能力較強(qiáng)的圓柱斜齒輪，如圖2.1。對于行駛在公路上的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒有差別，且附著較好，因此采用結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，如圖2.2。 2.2主減速器與差速器的工作原理 主減速器是由主減速器主動齒輪、主減速器從動齒輪、軸承與外殼組成；差速器是由行星齒輪、半軸齒輪與差速器殼體組成。與差速器結(jié)構(gòu)如

14、圖2.1與圖2.2所示。 圖2.1 主減速器結(jié)構(gòu)圖 圖2.2 差速器結(jié)構(gòu) 主減速器是在傳動系中起降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件，當(dāng)發(fā)動機(jī)縱置時還具有改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來實(shí)現(xiàn)減速的，采用圓錐齒輪傳動則可以改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。將主減速器布置在動力向驅(qū)動輪分流之前的位置，有利于減小其前面的傳動部件（如離合器、變速器、傳動軸等）所傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小這些部件的尺寸和質(zhì)量。差速器是汽車驅(qū)動橋的主要構(gòu)成部件，其作用就是在向兩個半軸傳遞動力的同時，可以調(diào)節(jié)兩邊半軸的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使其有轉(zhuǎn)速差以使兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等半徑行駛，減少輪胎與地面的摩擦

15、。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)變速器再從傳動軸進(jìn)入主減速器后，直接驅(qū)動差速器殼，差速器殼再將動力傳遞到行星齒輪，由行星齒輪帶動左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動車輪，左、右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車直線行駛時，行星齒輪、左、右半軸齒輪和驅(qū)動車輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，由于汽車驅(qū)動車輪受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時，汽車完成轉(zhuǎn)彎動作。 2.3QY7180概念轎車主減速器主減速比i0的確定 主減速比的大小，對主減速器的結(jié)構(gòu)形式、輪廓尺寸及質(zhì)量的大小影響很大。主減速器比的選擇，應(yīng)在汽

16、車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比一起，由汽車的整車動力計算來確定。對于具有很大功率儲備的轎車、客車、長途公共汽車，尤其是對競賽汽車來說，在給定發(fā)動機(jī)最大功率Pemax的情況下，所選擇的值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速vamax[1]。這時i0值由下式來計算： rr:車輪滾動半徑 rr=0.2862m np：發(fā)動機(jī)最大功率時轉(zhuǎn)速 np=5200r/min vamax：最高車速 vamax=161km/h igh：變速器最高檔傳動比 igh=ig5=0.800 3主減速器和差速器主要參數(shù)選擇與計算 3.1主減速器齒輪計算載荷的確定 由于汽車行駛時傳動系載荷的不穩(wěn)定性，因此

17、要準(zhǔn)確地計算出主減速器齒輪的計算載荷是比較困難的。通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪在良好路面上開始滑轉(zhuǎn)時這兩種情況下作用在主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩（Tce、Tcs）的較小者，作為汽車在強(qiáng)度計算中用以驗(yàn)算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷[1]。 3.1.1按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動比確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tce Kd：猛接離合器時所產(chǎn)生的動載系數(shù) Kd=1 Temax：發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 Temax=145Nm i0：主減速比 i0=4.3562 i1：變速器一檔傳動比 i1=3.455 n：驅(qū)動橋數(shù) n=1 η：傳動系傳動效率 η=0.9 3.1.

18、2按驅(qū)動車輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩Tcs G1：滿載狀態(tài)下驅(qū)動橋上的動載荷 G1=7840N m1：汽車加速時前軸載荷轉(zhuǎn)移系數(shù) m1=0.81 φ：輪胎與路面間的附著系數(shù) φ=0.85 rr：輪胎滾動半徑 rr=0.2862 η：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率 η=0.99 3.1.3按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定從動齒輪的計算轉(zhuǎn)矩 Ga：汽車滿載總重量 Ga=14602N i：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比 i=1 rr：輪胎滾動半徑 rr=0.2862 η：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率 η=0.99 n：驅(qū)動橋數(shù) n=1 fr：道路滾動

19、阻力系數(shù) fr=0.015 fh：平均爬坡能力系數(shù) fh=0.08 fp：汽車性能系數(shù) fp=0 3.2主減速器齒輪傳動設(shè)計 設(shè)計思路 主要通過機(jī)械設(shè)計教材提供的方法進(jìn)行齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計、齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計以及按主減速器一擋齒輪進(jìn)行設(shè)計，然后對比各種方法的優(yōu)劣 ，進(jìn)行選擇。 3.2.1按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 齒輪精度為6級[6] 小齒輪齒數(shù)z1=14 大齒輪齒數(shù)z2=z14.3562=60.98≈61 初選螺旋角為β=14? 試選載荷系數(shù)Kt=1.6 轉(zhuǎn)矩T1=Tjm=464.8106Nm 小齒輪轉(zhuǎn)速n1=6500.0603r/min 寬度系數(shù)Φd=0.6 彈性影響系數(shù)

20、Ze=189.8MPa 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=σHlim2=1200MPa 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（按壽命10年每年300天每天3小時） 取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.91 KHN2=0.94 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 選取區(qū)域系數(shù)Zh=2.433 端面重合度計算：εα1=0.69 εα2=0.86 εα=εα1+εα2=1.55 許用接觸應(yīng)力 試算小齒輪分度圓直徑d1t,由計算公式得[6] 帶入?yún)?shù)得d1t=69.8185mm 計算圓周速度 計算齒寬b及模數(shù)mnt 計算縱向重合度εβ 計算載荷

21、系數(shù)K 使用系數(shù)Kα=1.5 動載系數(shù)Kv=1.15 齒間載荷分配系數(shù)Khα=Kfα=1.1 齒向載荷分配系數(shù)Khβ=1.388 齒向載荷分布系數(shù)Kfβ=1.26 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 計算模數(shù)mn 3.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 計算載荷系數(shù) 根據(jù)縱向重合度查得螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.92 取彎曲疲勞壽命系數(shù)為KFN1=0.89 KFN2=0.92，安全系數(shù)為1.4 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=810MPa 查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=810MPa 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查取齒形系數(shù)Y

22、Fα1=3.1 YFα2=2.28 查取應(yīng)力校正系數(shù)YSα1=1.48 YSα2=1.73 計算大小齒輪的并加以比較 小齒輪的數(shù)值較大 設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面解除疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值Mn=6，取分度圓直徑d1=82.4368mm 取z1=11，則z2=z14.3562=47.91≈48，取z2=48 計算中心距 將中心距圓整為183mm 按圓整后的中心距修正螺旋角 因β值改變不大，故參數(shù)εα、Kβ、Zh等不必修改 計算大、小齒輪的分度圓直徑 計算齒輪寬度 圓整后取B2

23、=41mm B1=46mm 以上設(shè)計計算方法采用的是機(jī)械設(shè)計教程中所用到的設(shè)計校核方法，但是計算所得到的齒輪尺寸較大，不適合于發(fā)動機(jī)橫置前驅(qū)的轎車，由于沒有找到有關(guān)發(fā)動機(jī)橫置前驅(qū)轎車主減速器設(shè)計的有關(guān)資料，這里將采用轎車變速器中齒輪設(shè)計的有關(guān)方法，為了更接近于主減速器齒輪，則采用變速器一擋齒輪設(shè)計作為參照。 3.2.3按變速器一擋齒輪設(shè)計 模數(shù)選擇 在齒輪中心距相同的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪齒數(shù)，增加齒寬使的齒輪嚙合的重合度增加，可以減小噪音，所以從減小噪音方面來看應(yīng)該合理減小模數(shù)、增加齒寬；從減小質(zhì)量方面來看，應(yīng)該增加模數(shù)、減小齒寬。對于轎車來講，減小噪音比較重要 ，

24、所以應(yīng)該選擇小些的模數(shù)。乘用車發(fā)動機(jī)排量在1.0與1.6之間，通常模數(shù)在2.25與2.75之間；發(fā)動機(jī)排量在1.6與2.5之間，通常模數(shù)在2.75與3.0之間。所選模數(shù)數(shù)值應(yīng)該符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357—1987的規(guī)定，見表3.1。選用時，應(yīng)該優(yōu)先選用第一系列，括號內(nèi)的盡可能不選。 表3.1 汽車變速器常用的齒輪模數(shù)（摘自GB/T1357—1987） (mm) 第一系列 第二系列 1.00 1.75 1.25 2.25 1.50 2.75 2.00 (3.25) 2.50 3.50 3.00 (3.75) 4.00 4.50 5.00 5.50

25、壓力角選擇 齒輪壓力角較小時，重合度較大并降低了齒輪剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合與退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)證明：對于直齒輪，壓力角為28時強(qiáng)度最高，超過28強(qiáng)度增加不多；對于斜齒輪，壓力角為25時強(qiáng)度最高。因此，理論上對于乘用車，為加大重合度將降低噪音應(yīng)該取用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角；對于商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用25或22.5等大些的壓力角。對于傳動比較大的齒輪應(yīng)采用較大的壓力角，以增加強(qiáng)度。 螺旋角的選擇 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意對齒輪工作噪音、齒輪的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選用

26、大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲低。實(shí)驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角大于30時，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍然繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望采用過大的螺旋角，以15—25為宜。 齒寬的選擇 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予彌補(bǔ)，但這時軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會使齒輪工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能

27、力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù)mn的大小來選定齒寬： 斜齒輪b=Kc*mn，Kc取為6.0—8.5 傳動比較大時，齒寬系數(shù)Kc可取大些，使接觸線長度增加，降低接觸應(yīng)力。 齒輪變位邊位系數(shù)選擇 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零?？傋兾幌禂?shù)越小，一對齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱。另外總變位系數(shù)值越小，齒輪的齒形重合度越大，這不但對降低噪音有利，而且由于齒形重合度增大，單齒承受的最大載荷時的著力點(diǎn)距齒根近，彎曲力矩小，相當(dāng)于齒根強(qiáng)度提高，對于齒根薄而產(chǎn)生的削弱強(qiáng)度的因素有所抵消。

28、傳動比較大的齒輪的總變位系數(shù)應(yīng)該選擇較大值，以便獲得高強(qiáng)度齒輪副，一般總變位系數(shù)可以選用1.0以上。 齒頂高系數(shù)選擇 齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小、工作噪聲大；但因齒輪受到的彎矩減小，齒輪的彎曲應(yīng)力也減少。在齒輪加工精度提高后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。 為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪音和提高齒根強(qiáng)度，會采用齒頂高系數(shù)大于1.00的細(xì)高齒制。采用細(xì)高齒制時，必須通過驗(yàn)算保證齒頂厚度不得小于0.3m和齒輪沒有根切和齒頂干涉。目前，對于細(xì)高齒制的齒頂高系數(shù)，還沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由各企業(yè)自行確定，從小至1.05到大至1.90的都有，且許多成對的主、從動

29、齒輪的齒頂高系數(shù)不同。 綜上所述，主減速器的主、從動齒輪的主要參數(shù)確定為如表3.2與表3.3。 對于主減速器主、從動齒輪的幾何參數(shù)計算將在其三維建模中通過公式加以確定，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。 表3.2 主減速器從動齒輪主要參數(shù) 齒輪參數(shù)類型 數(shù)值 法面模數(shù)(mm) 2.5 齒數(shù) 61 法面壓力角() 22.5 螺旋角() 14 齒輪寬度(mm) 30 齒頂高系數(shù) 1.3 頂隙系數(shù) 0.25 法面變位系數(shù) -0.9 表3.3 主減速器主動齒輪主要參數(shù) 齒輪參數(shù)類型 數(shù)值 法面模數(shù)(mm) 2.5 齒數(shù) 14 法面壓力角() 22.5

30、 螺旋角() 14 齒輪寬度(mm) 40 齒頂高系數(shù) 1.3 頂隙系數(shù) 0.25 法面變位系數(shù) 0.9 3.3差速器行星齒輪與半軸齒輪主要參數(shù)選擇和計算 行星齒輪數(shù)目的選擇[1] 轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多采用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。 行星齒輪球面半徑Rb的確定 圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪背面的球面半徑Rb，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上也代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。 球面半徑Rb可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： Kb：行星齒輪球面半徑系數(shù)，Kb=2.52—2.9

31、9，對于有4個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有兩個行星齒輪的轎車以及所有越野車和礦用汽車取大值，這里取2.96。 Tj：計算轉(zhuǎn)矩，在Tce與Tcs中取較小值，即Tcs=772.445Nm 差速器行星齒輪球面半徑Rb確定后，可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距： A0=（0.98—0.99）Rb mm 經(jīng)算得A0=26.752mm 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了獲得較大的模數(shù)而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少一些，但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14—25。大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5至2之間。 差速器的各個行星齒輪與2個半軸齒輪是同時嚙合的，因

32、此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時，因考慮它們之間的裝配關(guān)系。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則差速器將無法安裝。 這里選行星齒輪齒數(shù)z1=12，半軸齒輪齒數(shù)z2=20 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角γ1、γ2 圓錐齒輪的大端面模數(shù)m 半軸齒輪節(jié)圓直徑d 壓力角的選擇 汽車差速器目前大都選用22.5的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減少到10，并且在行星齒輪齒頂不變尖的條件下，還可由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪

33、與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。綜上所述，差速器的行星齒輪、半軸齒輪的主要參數(shù)確定為如表3.4。 表3.4 差速器行星齒輪與半軸齒輪主要參數(shù) 行星齒輪參數(shù)類型 數(shù)值 半軸齒輪參數(shù)類型 數(shù)值 模數(shù)(mm) 2.5 模數(shù)(mm) 2.5 齒數(shù) 12 齒數(shù) 20 節(jié)錐角() 31 節(jié)錐角() 59 齒輪寬度(mm) 9 齒輪寬度(mm) 9 齒頂高系數(shù) 0.8 齒頂高系數(shù) 0.8 頂隙系數(shù) 0.2 頂隙系數(shù) 0.2 變位系數(shù) 0 變位系數(shù) 0 對于差速器行星齒輪與半軸齒輪的幾何參數(shù)計算將在其三維建模中通過公式加以確定，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。

34、 4主減速器與差速器的三維實(shí)體建模 Pro/ENGINEER軟件是PTC公司于1989年開發(fā)的一種先進(jìn)的工業(yè)造型及工程設(shè)計自動化（MDA）軟件，它是一套從設(shè)計研發(fā)到生產(chǎn)制造的軟件系統(tǒng)。它擁有工業(yè)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、大型裝配體管理、機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真、模具設(shè)計和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等方面的多項(xiàng)強(qiáng)大功能，具有目前最全面和集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 其主要特點(diǎn)有： （1）實(shí)體造型 （2）單一數(shù)據(jù)庫及其全相關(guān)性 （3）參數(shù)化設(shè)計 （4）特征造型 （5）工程數(shù)據(jù)再利用 4.1主減速器三維建模分析與設(shè)計思路 主減速器齒輪主要采用參數(shù)化建模思路，依靠參數(shù)進(jìn)行尺寸定義，這樣可以建立一個模型以適應(yīng)多種不同

35、齒輪的建模，節(jié)省時間與精力，也便于修改；而差速器殼體、主減速器殼體、軸承等采用普通非參數(shù)化建模方法，主要有回轉(zhuǎn)方法、拉伸方法等，對于簡單、單一類型的模型來說非參數(shù)化建模更方便直接，但修改較為復(fù)雜。其中斜齒輪的建模分析為：（1）輸入?yún)?shù)、關(guān)系式，創(chuàng)建齒輪基本圓、（2）創(chuàng)建漸開線、（3）創(chuàng)建掃引軌跡、（4）創(chuàng)建掃描混合截面、（5）創(chuàng)建第一個輪齒、（6）陣列輪齒。錐齒輪建模分析為：（1）輸入關(guān)系式、繪制創(chuàng)建錐齒輪所需的基本曲線、（2）創(chuàng)建漸開線、（3）創(chuàng)建齒根圓錐、（4）創(chuàng)建第一個輪齒、（5）陣列輪齒。 4.2斜齒輪的建模過程 1）輸入基本參數(shù)和關(guān)系式 （1）創(chuàng)建一個零件文件，打開“參數(shù)”

36、對話框； （2）使用主減速器從動齒輪參數(shù)，在“參數(shù)”對話框內(nèi)輸入?yún)?shù)的名稱、值、和說明等。需要輸入的參數(shù)如表4.1所示； 表4.1斜齒輪參數(shù)化建模主要參數(shù) 名稱 值 說明 名稱 值 說明 MN 2.5 法面模數(shù) HA — 齒頂高 Z 61 齒數(shù) HF — 齒根高 ALPHAN 22.5 法面壓力角 XN -0.9 法面變位系數(shù) BETA 14 螺旋角 DD — 分度圓直徑 B 30 齒輪寬度 DB — 基圓直徑 HAX 1.3 齒頂高系數(shù) DA — 齒頂圓直徑 CX 0.25 頂隙系數(shù) DF —

37、 齒根圓直徑 MT — 端面模數(shù) STD — 分度圓齒厚 XT — 端面變位系數(shù) DDA — 分度圓齒厚角 ALPHAT — 端面壓力角 注意：表4.1中未填的參數(shù)值，表示是由系統(tǒng)通過關(guān)系式將自動生成的尺寸，用戶無需指定。 （3）打開“關(guān)系”對話框內(nèi)輸入齒輪的分度圓直徑關(guān)系、基圓直徑關(guān)系、齒根圓直徑關(guān)系和齒頂圓直徑關(guān)系。由這些關(guān)系式，系統(tǒng)便會自動生成表4.1所示的未指定參數(shù)的值。輸入的關(guān)系式如下： /*齒輪基本關(guān)系式 ha=(hax+xn)*mn hf=(hax+cx-xn)*mn dd=mn*z/cos(beta) da=dd+2*ha

38、 db=dd*cos(alphan) df=dd-2*hf mt=mn/cos(beta) alphat=atan(tan(alphan)/cos(beta)) xt=xn/cos(beta) std=(pi/2+2*xt*tan(alphat))*mt dda=(std/(dd/2)*360/(2*pi))/2 2）創(chuàng)建齒輪基本圓 （1）進(jìn)入“草繪”對話框； （2）選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉坝摇?，進(jìn)入草繪環(huán)境； （3）在繪圖區(qū)以系統(tǒng)提供的原點(diǎn)為圓心，繪制四個任意大小的圓，并且標(biāo)注圓的直徑尺寸，如圖4.1所示；

39、 圖4.1草繪齒輪基本圓 （4）在“關(guān)系”對話框中輸入尺寸關(guān)系如下： /*齒輪基本圓關(guān)系式 D0=da D1=db D2=df D3=dd 其中D0、D1、D2、D3為圓的直徑尺寸代號，注意尺寸代號視具體情況會有所有同。da、db、df、dd為用戶自定義的參數(shù)，即為齒頂圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、分度圓直徑。 3）創(chuàng)建漸開線 （1）打開“曲線選項(xiàng)”菜單管理器； （2）在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標(biāo)系為曲線的坐標(biāo)系； （3）坐標(biāo)系類型選擇“笛卡爾”坐標(biāo)系； （4）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下: ang=90*t r=db/2 s=pi*r*t/2 xc

40、=r*cos(ang) yc=r*sin(ang) x=xc+s*sin(ang) y=yc-s*cos(ang) z=0 （5）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，完成后的曲線如圖4.2所示； 圖4.2創(chuàng)建漸開線 4）鏡像漸開線 （1）以分度圓曲線與漸開線的交點(diǎn)，創(chuàng)建點(diǎn)PNT0； （2）選擇“TOP”面與“RIGHT”面完成軸“A_1”的創(chuàng)建； （3）選取“A_1”軸與基準(zhǔn)點(diǎn)“PNT0”完成“DTM1”面的創(chuàng)建； （4）在繪圖區(qū)選取剛剛創(chuàng)建的“DTM1”面與“A-1”軸作為參考，在偏距文本框內(nèi)輸入旋轉(zhuǎn)角度為“dda”并添加關(guān)系； （5）打開“關(guān)系”對話框，選擇“DTM1”面和“

41、DTM2”面間的夾角尺寸代號，并輸入關(guān)系式： /*鏡像平面旋轉(zhuǎn)角度 D6=dda （6）在繪圖區(qū)選中創(chuàng)建的漸開線，然后進(jìn)入“鏡像”特征定義操控面板； （7）在繪圖區(qū)選取“DTM2”平面作為鏡像平面，完成漸開線的鏡像，完成后的曲線如圖4.3所示。 圖4.3鏡像漸開線 5）創(chuàng)建齒根圓 （1）進(jìn)入拉伸“草繪”定義對話框； （2）選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉绊敗保M(jìn)入草繪環(huán)境； （3）在繪圖區(qū)選取齒根圓曲線，完成草圖的繪制； （4）在“拉伸”特征定義操控面板定義拉伸深度值為B，完成齒根圓的創(chuàng)建，完成后的齒根圓如圖4.4所示；

42、 圖4.4拉伸齒根圓 （6）進(jìn)入“關(guān)系”對話框，選擇齒根圓厚度尺寸代號，輸入關(guān)系式： /*齒根圓寬度關(guān)系式 D7=b 6）創(chuàng)建螺旋線 （1）打開“曲線選項(xiàng)”菜單管理器； （2）在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標(biāo)系為曲線的坐標(biāo)系； （3）坐標(biāo)系類型選擇“圓柱”坐標(biāo)系； （4）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下: r=db/2 theta=t*360*b*tan(beta)*cos(alphat)/(pi*db) z=t*b （5）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，完成曲線創(chuàng)建。 7）創(chuàng)建掃描混合截面 （1）選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考

43、方向?yàn)橄颉绊敗?，進(jìn)入草繪環(huán)境； （2）繪制如圖4.5所示的二維草圖，完成草圖的繪制； 圖4.5草繪齒形 （3）打開“關(guān)系”對話框。選擇截面圓角的尺寸代號，輸入關(guān)系式： /*截面圓角半徑關(guān)系式 if hax>=1 D14=0.38*mn endif if hax<1 D14=0.46*mn endif （4）進(jìn)入“特征”菜單管理器，在“特征”菜單管理器上依次單擊 “復(fù)制”→ “完成”，系統(tǒng)彈出“復(fù)制特征”菜單管理器。在“復(fù)制特征菜單管理器”上依次單擊 “移動”→ “完成”，系統(tǒng)彈出“選取特征”菜單管理器； （5）在繪圖區(qū)單擊選取上一步創(chuàng)建的截面特征，在“選取特征”菜單

44、管理器上單擊 “完成”，系統(tǒng)彈出“移動特征”菜單管理器； （6）在“移動特征”菜單管理器上單擊 “平移”，系統(tǒng)彈出“選取方向”菜單管理器； （7）在“選取方向”菜單管理器中單擊選取 “曲線/邊/軸”，然后在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的端面作為參照，如圖4.6所示。系統(tǒng)彈出“方向”菜單管理器，單擊 “正向”； 選取參照平面 圖4.6選擇參考平面 （8）輸入偏移距離為b,完成特征的復(fù)制； （9）進(jìn)入“關(guān)系”對話框。選擇兩個截面的尺寸代號，輸入關(guān)系式： D15=b （10）旋轉(zhuǎn)復(fù)制上一步復(fù)制的截面，在主菜單上依次單擊 “編輯”→ “特征操作”，系統(tǒng)彈出“特征”菜單管理器； （11）在

45、“特征”菜單管理器上依次單擊 “復(fù)制”→ “完成”，系統(tǒng)彈出“復(fù)制特征”菜單管理器。在“復(fù)制特征菜單管理器”上依次單擊 “移動”→ “完成”，系統(tǒng)彈出“選取特征”菜單管理器； （12）在繪圖區(qū)單擊選取上一步創(chuàng)建的復(fù)制截面特征，在“選取特征”菜單管理器上單擊 “完成”，系統(tǒng)彈出“移動特征”菜單管理器； （13）在“移動特征”菜單管理器上單擊 “旋轉(zhuǎn)”，系統(tǒng)彈出“選取方向”菜單管理器； （14）在“選取方向”菜單管理器中單擊選取 “曲線/邊/軸”，然后在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為參照。系統(tǒng)彈出“方向”菜單管理器，單擊 “反向”→ “正向”； 這時系統(tǒng)會提示輸入旋轉(zhuǎn)角度，點(diǎn)擊對話框從鍵

46、盤輸入旋轉(zhuǎn)角度為：“360*b*tan(beta)*cos(alphat)/(pi*db)”，完成特征的復(fù)制，完成后的截面如圖4.7所示； 圖4.7創(chuàng)建掃描混合面 （16）進(jìn)入“關(guān)系”對話框選擇旋轉(zhuǎn)角度的尺寸代號，輸入關(guān)系式： D22=360*b*tan(beta)*cos(alphat)/(pi*db) 8）創(chuàng)建第一個輪齒特征 （1）進(jìn)入“掃描混合”特征定義操控面板； （2）在繪圖區(qū)單擊選取創(chuàng)建的螺旋線作為掃描混合的掃引線； （3）在“掃描混合”特征定義操控面板上單擊 “剖面”菜單，系統(tǒng)彈出 “剖面”定義對話框，在第一項(xiàng)下拉菜單中選取“所選截面”，在繪圖區(qū)選擇第一截面與第二

47、截面，如圖4.8所示； 單擊選取第二個截面 單擊選取第一個截面 圖4.8選取掃面混合面 （4）完成第一個輪齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖4.9所示； 圖4.9完成輪齒創(chuàng)建 9）陣列輪齒 （1）選擇剛剛創(chuàng)建的輪齒，打開“陣列”定義操控面板； （2）在“陣列”特征定義面板內(nèi)單擊“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為陣列參照，輸入陣列個數(shù)為“61”，偏移角度為“360/z”度，完成陣列特征的創(chuàng)建； （3）打開“關(guān)系”對話框選擇陣列參數(shù)尺寸代號，輸入關(guān)系式： /*陣列關(guān)系式 D58=360/z P61=z （4）完成所有輪齒的創(chuàng)建，完成后的齒輪如圖4.10所

48、示。 圖4.10完成齒輪創(chuàng)建 4.3錐齒輪的建模過程 1）輸入基本參數(shù)和關(guān)系式 （1）創(chuàng)建一個零件文件，打開“參數(shù)”對話框； （2）使用差速器半軸齒輪參數(shù)，在“參數(shù)”對話框內(nèi)輸入?yún)?shù)的名稱、值、和說明等。需要輸入的參數(shù)如表4.2所示； 表4.2圓錐直齒輪參數(shù)化建模主要參數(shù) 名稱 值 說明 名稱 值 說明 M 2.5 模數(shù) HA — 齒頂高 Z 12 齒數(shù) HF — 齒根高 ALPHA 22.5 法面壓力角 X 0 變位系數(shù) ZD 20 大齒輪齒數(shù) D — 分度圓直徑 B 9 齒輪寬度 DB — 基圓直徑

49、 HAX 0.8 齒頂高系數(shù) DA — 齒頂圓直徑 CX 0.25 頂隙系數(shù) DF — 齒根圓直徑 H — 全齒高 THETAF — 齒根角 DELTA — 分錐角 THETAA — 齒頂角 DELTAA — 頂錐角 THETAB — 齒基角 DELTAB — 基錐角 BB — 齒基寬 DELTAF — 根錐角 BA — 齒頂寬 RX — 錐距 BF — 齒根寬 注意：表4.2中未填的參數(shù)值，表示是由系統(tǒng)通過關(guān)系式將自動生成的尺寸，用戶無需指定。 （3）打開“關(guān)系”對話框內(nèi)輸入齒輪的分度圓直徑

50、關(guān)系、基圓直徑關(guān)系、齒根圓直徑關(guān)系和齒頂圓直徑關(guān)系。由這些關(guān)系式，系統(tǒng)便會自動生成表4.2所示的未指定參數(shù)的值，輸入的關(guān)系式如下： /*齒輪基本關(guān)系式 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/ZD) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D-2*HF*COS(DELTA) HB=(D-DB)/(2*COS(DELTA)) RX=D/(2*SIN(DELTA)) THETAA=ATAN(HA/RX) THETAB=ATAN(HB/RX) TH

51、ETAF=ATAN(HF/RX) DELTAA=DELTA+THETAA DELTAB=DELTA+THETAB DELTAF=DELTA+THETAF BA=B/COS(THETAA) BB=B/COS(THETAB) BF=B/COS(THETAF) 2）創(chuàng)建基本曲線 （1）進(jìn)入“基準(zhǔn)平面”對話框，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面“DTM1”； （2）選擇“TOP”面為參照，在“基準(zhǔn)平面”對話框的偏移項(xiàng)內(nèi)輸入偏移距離為“d/(2*tan(delta))”，完成平面創(chuàng)建，并將偏移距離添加到“關(guān)系”對話框； （3）創(chuàng)建基準(zhǔn)軸，創(chuàng)建通過“FRONT”面與“RIGHT”面的基準(zhǔn)軸“A_1”； （

52、4）進(jìn)入草繪對話框，選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉绊敗?，進(jìn)入草繪環(huán)境； （5）繪制如圖4.11所示的二維草圖，標(biāo)注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形； 圖4.11創(chuàng)建基本曲線 （6）將尺寸代號添加到“關(guān)系”對話框中，添加關(guān)系式； /*基本曲線關(guān)系式 D1=90 D3=DF/2 D4=DB/2 D5=D/2 D6=DA/2 D7=B D2=DELTA 3）創(chuàng)建大端齒輪基本圓 （1）打開“基準(zhǔn)平面”對話框，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面“DTM2”平面與“FRONT”面為法向關(guān)系，并且穿過圖4.12所示的“參照曲線1”

53、； （2）進(jìn)入“基準(zhǔn)點(diǎn)”對話框，創(chuàng)建經(jīng)過如圖4.12所示兩條曲線的基準(zhǔn)點(diǎn)“PNT1”； 參照曲線1 參照曲線2 圖4.12創(chuàng)建參照點(diǎn) （3）打開草繪對話框，選擇“DTM2”面作為草繪平面，選取“FRONT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉绊敗保M(jìn)入草繪環(huán)境； （4）繪制如圖4.13所示的二維草圖，標(biāo)注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形； 圖4.13創(chuàng)建大端齒輪基本圓 （5）進(jìn)入“關(guān)系”對話框內(nèi)添加關(guān)系式，如圖4.13所示； /*齒輪大端圓關(guān)系式： D17=d/cos(delta) D18=da/cos(delta) D19=db/cos(delta)

54、 D20=df/cos(delta) 4）創(chuàng)建小端齒輪基本圓 （1）打開“基準(zhǔn)平面”對話框，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面“DTM3”。平面與“FRONT”面為法向關(guān)系，并且穿過圖4.14所示的“參照曲線1”； （2）打開“基準(zhǔn)點(diǎn)”對話框，創(chuàng)建經(jīng)過如圖4.14所示兩條曲線的基準(zhǔn)點(diǎn)“PNT2”； 參照曲線2 參照曲線1 圖4.14創(chuàng)建基本點(diǎn) （3）進(jìn)入草繪對話框，選擇“DTM3”面作為草繪平面，選取“FRONT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉白蟆?，進(jìn)入草繪環(huán)境； （4）繪制如圖4.15所示的二維草圖，標(biāo)注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形； 圖4.15創(chuàng)建小端齒輪基本圓 （

55、5）打開“關(guān)系”對話框內(nèi)添加關(guān)系式； /*齒輪小端圓關(guān)系式： D25=(df-2*bf*sin(deltaf))/cos(delta) D26=(db-2*bb*sin(deltab))/cos(delta) D27=(d-2*b*sin(delta))/cos(delta) D28=(da-2*ba*sin(deltaa))/cos(delta) 5）創(chuàng)建漸開線 （1）打開“坐標(biāo)系”對話框，在“原始”選項(xiàng)卡里，單擊選取“PNT1”點(diǎn)作為參照。在“坐標(biāo)系”對話框內(nèi)打開“定向”選項(xiàng)卡，選取圖4.16所示的“曲線1”為y軸的負(fù)向參照，“曲線2”為x軸正向參照，完成坐標(biāo)系CS0的創(chuàng)建；

56、 曲線2 曲線1 圖4.16選取曲線創(chuàng)建坐標(biāo)系 （2）打開“坐標(biāo)系”對話框，在“原始”選項(xiàng)卡里，單擊選取坐標(biāo)系CS0作為參照。在“坐標(biāo)系”對話框內(nèi)打開“定向”選項(xiàng)卡，進(jìn)行如圖4.17所示的設(shè)置，完成坐標(biāo)系CS1的創(chuàng)建； 圖4.17創(chuàng)建坐標(biāo)系CS1 將坐標(biāo)系CS1與CS0的關(guān)系式添加到“關(guān)系”對話框內(nèi)，單擊如圖4.18所示的尺寸，添加關(guān)系式為； D38=360*cos(delta)/(4*z)+180*tan(alpha)/pi-alpha 單擊尺寸d38z 圖4.18創(chuàng)建坐標(biāo)系關(guān)系 （4）打開“曲線選項(xiàng)”菜單管理器； （5）在繪圖區(qū)單擊選取坐標(biāo)系CS1為曲線的

57、坐標(biāo)系； （6）坐標(biāo)系類型選擇“笛卡爾”坐標(biāo)系； （7）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下: r=db/cos(delta)/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 （8）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，完成； （9）用相同的方法，創(chuàng)建坐標(biāo)系CS2，選取點(diǎn)“PNT2”作為坐標(biāo)系CS2的放置參照。在“坐標(biāo)系”對話框內(nèi)打開“定向”選項(xiàng)卡，選取圖4.19所示的“曲線1”作為y軸的負(fù)向參照，“曲線2”為x軸正向參照，完成坐標(biāo)系CS2

58、的創(chuàng)建。 曲線2 曲線1 圖4.19選取曲線創(chuàng)建坐標(biāo)系 （10）打開“坐標(biāo)系”對話框，在“原始”選項(xiàng)卡里，單擊選取坐標(biāo)系CS2作為參照。在“坐標(biāo)系”對話框內(nèi)打開“定向”選項(xiàng)卡，與上次輸入數(shù)值相同，完成坐標(biāo)系CS3的創(chuàng)建。 （11）同樣將坐標(biāo)系CS3與CS2的關(guān)系式，添加到“關(guān)系”對話框內(nèi)，添加關(guān)系式為； D44=360*cos(delta)/(4*z)+180*tan(alpha)/pi-alpha （12）用相同的方法創(chuàng)建齒輪小端的漸開線。選取坐標(biāo)系CS3作為參照，坐標(biāo)系類型為“笛卡爾”，漸開線方程為： r=(db-2*bb*sin(deltab))/cos(delta)

59、/2 theta=t*60 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 完成漸開線的創(chuàng)建。 6）鏡像漸開線 （1）打開“基準(zhǔn)點(diǎn)”對話框，在繪圖區(qū)選取齒輪大端的漸開線和分度圓曲線作為參照，完成基準(zhǔn)點(diǎn)“PNT3”的創(chuàng)建； （2）創(chuàng)建經(jīng)過“A_1”軸與基準(zhǔn)點(diǎn)“PNT3”的基準(zhǔn)平面“DTM4”； （3）創(chuàng)建經(jīng)過“A_1”軸與基準(zhǔn)平面“DTM4”的基準(zhǔn)平面“DTM5”，在“基準(zhǔn)平面”對話框“旋轉(zhuǎn)”文本框內(nèi)輸入旋轉(zhuǎn)角度為“3”度； （4）將基準(zhǔn)平面“DTM4”

60、與基準(zhǔn)平面“DTM5”的旋轉(zhuǎn)角度輸入到“關(guān)系”對話框，打開“關(guān)系”對話框，添加關(guān)系式為： /*DTM4與DTM5夾角： D52=360*cos (delta)/(4*z) （5）選定齒輪大端的漸開線，打開“鏡像”特征定義操控面板。選取平面“DTM5”作為鏡像平面，完成大端漸開線的鏡像； （6）使用相同的方法鏡像齒輪小端的漸開線，完成后的漸開線如圖4.20所示； 圖4.20鏡像漸開線 7）創(chuàng)建齒根圓特征 （1）打開“旋轉(zhuǎn)”定義操控面板； （2）選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉坝摇?，進(jìn)入草繪環(huán)境； （3）繪制如圖4.21所示的

61、二維草圖，注意繪制用于旋轉(zhuǎn)的中心線，完成草圖的繪制； 中心線 圖4.21草繪齒根圓 草繪完畢，生成齒根圓圓錐； （4）將圖4.21所示的兩個尺寸添加到“關(guān)系”對話框，打開“關(guān)系”對話框，添加關(guān)系式如下： /*旋轉(zhuǎn)體 d114=h d113=0.8*h 其中d114為齒輪大端的尺寸，d113為齒輪小端的尺寸，完成。 8）創(chuàng)建第一個輪齒 （1）草繪用于掃描混合的軌跡，選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向?yàn)橄颉绊敗保M(jìn)入草繪環(huán)境； （2）繪制如圖4.22所示的二維草圖，完成草圖的繪制； 草繪的曲線 圖4.22創(chuàng)建掃描混合軌

62、跡 （3）打開“掃描混合”特征定義操控面板，在繪圖區(qū)單擊選取上一步創(chuàng)建的草繪曲線作為掃描混合的掃引線； （4）在“掃描混合”特征定義操控面板上單擊 “剖面”菜單，系統(tǒng)彈出 “剖面”定義對話框； （5）在繪圖區(qū)單擊第一個截面所在點(diǎn)作為掃描混合截面的草繪點(diǎn)； （6）進(jìn)入草繪環(huán)境，繪制二維草圖，截面的兩個圓角半徑相等，如圖4.23所示； 圖4.23草繪齒形 （7）在“剖面”定義對話框內(nèi)單擊 “插入”，在“剖面”列表框內(nèi)顯示“剖面2”，在繪圖區(qū)單擊掃引軌跡的另一個端點(diǎn)； （8）同樣的進(jìn)入草繪環(huán)境，繪制第二個截面，截面的兩個圓角同樣為等半徑的； （9）完成第一個輪齒的創(chuàng)建，完成后的特

63、征如圖4.24所示； 圖4.24創(chuàng)建輪齒 （10）將截面圓角半徑添加到“關(guān)系”式對話框，打開“關(guān)系”對話框，添加截面圓角半徑的關(guān)系式： /*截面圓角： if hax<1 d58=0.31*m d63=0.31*m endif if hax>=1 d58=0.2*m d63=0.2*m endif 9）陣列輪齒 （1）選中剛剛創(chuàng)建的第一個輪齒特征，進(jìn)入“陣列”定義操控面板； （2）在“陣列”特征定義面板內(nèi)單擊“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根圓的中心軸作為陣列參照，輸入陣列個數(shù)為“20”，偏移角度為“360/z”度，完成陣列特征的創(chuàng)建； （3）將陣列參數(shù)添加到“關(guān)

64、系”對話框，打開“關(guān)系”對話框。輸入的關(guān)系式為： /*陣列關(guān)系式： d94=360/z p97=z 完成后的齒輪如圖4.25所示 圖4.25完成圓錐齒輪創(chuàng)建 4.4差速器殼體、主減速器殼體的創(chuàng)建 4.4.1差速器殼體的創(chuàng)建 差速器殼體是用來傳遞轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，故其要有對稱式的設(shè)計與足夠的強(qiáng)度，以滿足動平衡與保證不出現(xiàn)斷裂。因此主體采用回轉(zhuǎn)形式建模，采用拉伸切除為輔助，以減少多余的尺寸。行星齒輪與半軸齒輪要安裝在差速器殼體上，在建模過程中，差速器殼體的尺寸主要來自于行星齒輪與半軸齒輪裝配關(guān)系所形成的尺寸，以保證行星齒輪與半軸齒輪能夠順利嚙合。在保證齒輪嚙合與扭曲的情況下，盡量減小

65、尺寸以減少質(zhì)量。完成后的差速器殼體如圖4.26所示。 圖4.26完成創(chuàng)建的差速器殼體 4.4.2主減速器殼體的創(chuàng)建 主減速器殼體主要用來保證差速器齒輪以及主減速器齒輪能在一個密閉的環(huán)境中工作，以提高傳動系壽命、保障傳動平穩(wěn)，另外主減速器殼體還要給差速器與主減速器齒輪提供支撐，使其能夠穩(wěn)定、平穩(wěn)工作。主減速器殼體建模主要采用回轉(zhuǎn)形式創(chuàng)建，其尺寸主要來自于差速器尺寸、主減速器齒輪尺寸、主減速器齒輪裝配關(guān)系和圓錐滾子軸承裝配關(guān)系。由于主減速器殼體一般是鑄造件，因此也要采用拔模特征來創(chuàng)建拔模面。主減速器殼體的固定采用螺栓固定，因此要做螺栓孔。完成后的主減速器殼體如圖4.27所示。 圖4

66、.27完成創(chuàng)建的主減速器殼體 5主減速器與差速器的裝配與運(yùn)動仿真 5.1主減速器裝配思路 主減速器的裝配過程是將一個個零件按照裝配關(guān)系組裝起來的過程，在裝配過程中零件之間的裝配關(guān)系是非常重要的。一般的裝配過程是由內(nèi)到外、由主到次的過程，由于主減速器與差速器之間有許多重疊的軸定位關(guān)系，因此其裝配不能簡單地遵循從內(nèi)到外、從主到次的裝配思路。主減速器與差速器的裝配思路應(yīng)滿足軸定位關(guān)系，以及其它尺寸裝配關(guān)系。 5.2主減速器裝配過程 1）裝配差速器殼體與行星齒輪、半軸齒輪。為裝配后的差速器能夠進(jìn)行運(yùn)動仿真，這里行星齒輪與半軸齒輪裝配時的定義關(guān)系為銷釘與端面偏距，以實(shí)現(xiàn)行星齒輪與半軸齒輪嚙合關(guān)系，以及齒輪與殼體之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。裝配如圖5.1所示。 圖5.1齒輪與差速器殼體的裝配 2）行星齒輪、半軸齒輪裝配在差速器殼體上之后，即將主減速器從動齒輪與差速器殼體裝配在一起。主減速器從動齒輪要將動力傳遞給差速器殼體，因此主減速器從動齒輪與差速器殼體之間應(yīng)該沒有相對轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)實(shí)中常用銷釘連接或者焊接，在裝配時則定義關(guān)系為剛體與端面對齊