(本科畢業(yè)論文設計)汽車差速器與主減速器設計

摘要本文介紹了轎車差速器與主減速器的設計建模過程，論述了轎車差速器與主減速器的結構和工作原理，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行設計，并使用Pro/E對差速器與主減速器進行3D建模，生成2D工程圖。完成裝配后，對主減速器、差速器進行運動仿真，以論證差速器的差速器原理。關鍵詞：建模，差速器，主減速器，分析AbstractThispaperdiscussestheautomobiledifferentialdesignandmodelingprocessofthefinaldrive,andthestructureandtheprincipleofautomobiledifferentialandthefinaldrive.thecarAftertheanalysisandcalculationoffinaldriveanddifferential,tousePro/Etocompletemake3Dmodelofthefinaldriveanddifferential,thentoproduce2Ddrawings.Thereisgoingtoanalysisthefinaldrivetoprovetheprincipleafterfinishingthecomposing.Keywords:Modeling,Differential,Finaldrive，Analysis目錄摘要 IAbstract II目錄 III1緒論 1課題來源 1課題研究現(xiàn)狀 1國內外汽車行業(yè)CAD研究與應用情況 1主減速器的研究現(xiàn)狀 11.4差速器的研究現(xiàn)狀 21.5課題研究的主要內容 32QY7180概念轎車主減速器與差速器總體設計 4概念轎車主要參數(shù)與主減速器、差速器結構選型 4概念轎車的主要參數(shù) 4概念轎車主減速器與差速器結構選型 4主減速器與差速器的結構與工作原理 5概念轎車主減速器主減速比i0的確定 63主減速器和差速器主要參數(shù)選擇與計算 7主減速器齒輪計算載荷的確定 7按發(fā)動機最大轉矩和最低檔傳動比確定從動齒輪的計算轉矩Tce 7按驅動車輪打滑轉矩確定從動齒輪的計算轉矩Tcs 7按日常平均使用轉矩來確定從動齒輪的計算轉矩 8主減速器齒輪傳動設計 8按齒面接觸強度設計 8按齒根彎曲強度設計 103.2.3按變速器一擋齒輪設計 12差速器行星齒輪與半軸齒輪主要參數(shù)選擇和計算 154主減速器與差速器的三維實體建模 18主減速器三維建模分析與設計思路 18斜齒輪的建模過程 18錐齒輪的建模過程 26差速器殼體、主減速器殼體的創(chuàng)建 36差速器殼體的創(chuàng)建 36主減速器殼體的創(chuàng)建 375主減速器與差速器的裝配與運動仿真 39主減速器裝配思路 39主減速器裝配過程 39主減速器運動仿真 41運動仿真思路 41建立運動仿真過程 42運動仿真分析 42總結與展望 45致謝 46參考文獻 471緒論課題《QY7180概念轎車主減速器、差速器設計》本課題是數(shù)字化樣車設計的一部分，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計。美國的汽車公司在上世紀80年代初就開始CAD系統(tǒng)的規(guī)劃與實施，到了80年代中期有大半以上的產品設計工作采用CAD來進行設計制造，并取消了中間過程，使計算機與制造終端直接相連，最終實現(xiàn)了系統(tǒng)網絡化，至90年代初其產品開發(fā)全面采用CAD。德國、日本等發(fā)達國家的一些大型汽車企業(yè)，在上世紀90年代就已基本上全面采用CAD。我國從20世紀70年代開始研究和推廣CAD，到目前為止，國內大型制造型企業(yè)如汽車企業(yè)已普遍實施了CAD系統(tǒng)，一些大型汽車企業(yè)的CAD應用水平也接近國際先進水平。減速器是機械裝備制造業(yè)應用較為廣泛的傳動與調速設備，在現(xiàn)代科研、國防、交通、冶金、化工以及基礎設施建設等眾多領域應用十分廣泛。汽車主減速器是驅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)動機轉矩傳遞給驅動車輪，是汽車傳動系中減小轉速、增大扭矩的主要部件。目前車用減速器發(fā)展趨勢和特點是向著六高、二低、二化方向發(fā)展，即高承載能力、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，標準化、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。隨著轎車的技術不斷發(fā)展，發(fā)動機前置前輪驅動已成為普及型轎車的首選，發(fā)動機前置前輪驅動的轎車，結構緊湊、造價成本較低，但是造成發(fā)動機艙零件總成增加、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)動機前置前輪驅動的轎車而言，減小發(fā)動機與動力總成的質量與尺寸成為一個主要的優(yōu)化設計方向。設計開發(fā)上，CAD、CAE、CAM等計算機應用技術，以及UG、CATIA、PRO/E等設計軟件先后應用于主減速器的結構設計和齒輪加工中，有限元分析、數(shù)模建立、虛擬試驗分析等也被采用;齒輪設計也初步實現(xiàn)了計算機編程的電算化，使得主減速器的優(yōu)化設計變得簡單與方便。從發(fā)動機的大馬力、低轉速的發(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50萬次以上);在額定軸荷相同時，車橋的超載能力更強;主減速器齒輪使用壽命更長、噪音更低、強度更大，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，產品產出持續(xù)擴張，國家產業(yè)政策鼓勵汽車差速器產業(yè)向高技術產品方向發(fā)展，國內企業(yè)新增投資項目投資逐漸增多。投資者對汽車差速器行業(yè)的關注越來越密切，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)已經順利完成了由小到大的轉變，正處于由大到強的發(fā)展階段。由小到大是一個量變的過程，科學發(fā)展觀對它的影響或許僅限于速度和時間，但由大到強卻是一個質變的過程，能否順利完成這一蛻變，科學發(fā)展觀起著至關重要的作用。然而，在這個轉型和調整的關鍵時刻，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。1.5課題研究的主要內容課題主要內容（1）QY7180概念轎車的基本情況（2）QY7180概念轎車主減速器、差速器設計結構特點及設計方法（3）QY7180概念轎車主減速器、差速器設計三維建模及二維工程圖（4）QY7180概念轎車主減速器、差速器設計運動分析（5）了解Pro/E的參數(shù)化設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軟件實現(xiàn)主減速器與差速器的三維實體建模，并對其進行運動仿真。2QY7180概念轎車主減速器與差速器總體設計2.1QY7180概念轎車主要參數(shù)與主減速器、差速器結構選型QY7180概念轎車的主要參數(shù)見表2.1。表2.1QY7180轎車主要參數(shù)主要參數(shù)數(shù)值總質量1490最高車速（km/h）161最大功率（kw／rpm）70/5200最大扭距（N·m／rpm）145/3000前軸軸荷（滿載/空載）800/645后軸軸荷（滿載/空載）770/425變速器一擋傳動比變速器二擋傳動比變速器三擋傳動比變速器四擋傳動比變速器五擋傳動比QY7180轎車是一款發(fā)動機前置前輪驅動的轎車，整車重量較小，發(fā)動機輸出功率不大，因此該車的整套動力系統(tǒng)均是橫向布置、采用質量較小、結構較為簡單的部件。因為經大概估算的主減速比不大，主減速器采用結構簡單、體積及質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，因此采用結構簡單、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。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。與差速器結構如圖2.1與圖2.2所示。圖2.1主減速器結構圖圖2.2差速器結構主減速器是在傳動系中起降低轉速，增大轉矩作用的主要部件，當發(fā)動機縱置時還具有改變轉矩旋轉方向的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪來實現(xiàn)減速的，采用圓錐齒輪傳動則可以改變轉矩旋轉方向。將主減速器布置在動力向驅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）所傳遞的轉矩，從而減小這些部件的尺寸和質量。差速器是汽車驅動橋的主要構成部件，其作用就是在向兩個半軸傳遞動力的同時，可以調節(jié)兩邊半軸的轉速旋轉，使其有轉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。發(fā)動機的動力經變速器再從傳動軸進入主減速器后，直接驅動差速器殼，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，進而驅動車輪，左、右半軸的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍。當汽車直線行駛時，行星齒輪、左、右半軸齒輪和驅動車輪三者轉速相同。當汽車轉彎行駛時，由于汽車驅動車輪受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞差速器原有的平衡，這時轉速重新分配，導致內側車輪轉速減小，外側車輪轉速增加，重新達到平衡狀態(tài)，同時，汽車完成轉彎動作。0的確定主減速比的大小，對主減速器的結構形式、輪廓尺寸及質量的大小影響很大。主減速器比的選擇，應在汽車總體設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)動機最大功率Pemax的情況下，所選擇的值應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rrnp：發(fā)動機最大功率時轉速np=5200r/minvamax：最高車速vamax=161km/high：變速器最高檔傳動比igh=ig53主減速器和差速器主要參數(shù)選擇與計算由于汽車行駛時傳動系載荷的不穩(wěn)定性，因此要準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)動機最大轉矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅動車輪在良好路面上開始滑轉時這兩種情況下作用在主減速器從動齒輪上的轉矩（Tce、Tcs）的較小者，作為汽車在強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應力的計算載荷[1]。ceKd：猛接離合器時所產生的動載系數(shù)Kd=1Temax：發(fā)動機最大轉矩Temax=145N·mi0：主減速比i0i1：變速器一檔傳動比i1n：驅動橋數(shù)n=1η：傳動系傳動效率ηcsG1：滿載狀態(tài)下驅動橋上的動載荷G1=7840Nm1：汽車加速時前軸載荷轉移系數(shù)m1=0.81φ：輪胎與路面間的附著系數(shù)φrr：輪胎滾動半徑rrη：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率ηGa：汽車滿載總重量Ga=14602Ni：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動比i=1rr：輪胎滾動半徑rrη：主減速器從動齒輪到車輪之間的傳動效率ηn：驅動橋數(shù)n=1fr：道路滾動阻力系數(shù)frfh：平均爬坡能力系數(shù)fhfp：汽車性能系數(shù)fp=0設計思路主要通過機械設計教材提供的方法進行齒面接觸強度設計、齒根彎曲強度設計以及按主減速器一擋齒輪進行設計，然后對比各種方法的優(yōu)劣，進行選擇。齒輪精度為6級[6]小齒輪齒數(shù)z1=14大齒輪齒數(shù)z2=z1×≈61初選螺旋角為β=14?試選載荷系數(shù)Kt轉矩T1=Tjm·m小齒輪轉速n1寬度系數(shù)Φd彈性影響系數(shù)Ze?齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=σHlim2=1200MPa計算應力循環(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=0.91KHN2取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1選取區(qū)域系數(shù)Zh端面重合度計算：εα1=0.69εα2=0.86εα=εα1+εα2許用接觸應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按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑計算模數(shù)mn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取彎曲疲勞壽命系數(shù)為KFN1=0.89KFN2查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=810MPa查得大齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE2=810MPa計算彎曲疲勞許用應力查取齒形系數(shù)YFα1=3.1YFα2查取應力校正系數(shù)YSα1=1.48YSα2計算大小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值較大設計計算對比計算結果，由齒面解除疲勞強度計算的法面模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標準值Mn=6，取分度圓直徑d1取z1=11，則z2=z1×≈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=41mmB1=46mm以上設計計算方法采用的是機械設計教程中所用到的設計校核方法，但是計算所得到的齒輪尺寸較大，不適合于發(fā)動機橫置前驅的轎車，由于沒有找到有關發(fā)動機橫置前驅轎車主減速器設計的有關資料，這里將采用轎車變速器中齒輪設計的有關方法，為了更接近于主減速器齒輪，則采用變速器一擋齒輪設計作為參照。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該合理減小模數(shù)、增加齒寬；從減小質量方面來看，應該增加模數(shù)、減小齒寬。對于轎車來講，減小噪音比較重要，所以應該選擇小些的模數(shù)。乘用車發(fā)動機排量在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)值應該符合國家標準GB/T1357—1987的規(guī)定，見表3.1。選用時，應該優(yōu)先選用第一系列，括號內的盡可能不選。表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(3.25)(3.75)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度和表面接觸強度。實驗證明：對于直齒輪，壓力角為28o時強度最高，超過28o強度增加不多；對于斜齒輪，壓力角為25oo、15o、16o、o等小些的壓力角；對于商用車，為提高齒輪承載能力應選用25o或o等大些的壓力角。對于傳動比較大的齒輪應采用較大的壓力角，以增加強度。螺旋角的選擇選取斜齒輪的螺旋角，應該注意對齒輪工作噪音、齒輪的強度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲低。實驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應提高。不過當螺旋角大于30o時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍然繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望采用過大的螺旋角，以15o—25o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量，應該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，此時雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予彌補，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力增加。選用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導致承載能力降低，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—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距齒根近，彎曲力矩小，相當于齒根強度提高，對于齒根薄而產生的削弱強度的因素有所抵消。傳動比較大的齒輪的總變位系數(shù)應該選擇較大值，以便獲得高強度齒輪副，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，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度，會采用齒頂高系數(shù)大于1.00的細高齒制。采用細高齒制時，必須通過驗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，對于細高齒制的齒頂高系數(shù)，還沒有制定統(tǒng)一的標準，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，在此不再進行詳細描述。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)齒數(shù)61法面壓力角(o)螺旋角(o)14齒輪寬度(mm)30齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)法面變位系數(shù)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)齒數(shù)14法面壓力角(o)螺旋角(o)14齒輪寬度(mm)40齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)法面變位系數(shù)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構尺寸，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度。球面半徑Rb可按如下的經驗公式確定：Kb：行星齒輪球面半徑系數(shù)，Kb—2.99，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：計算轉矩，在Tce與Tcs中取較小值，即Tcs·m差速器行星齒輪球面半徑Rb確定后，可根據(jù)下式預選其節(jié)錐距：A0—0.99）Rbmm經算得A0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度，應使行星齒輪的齒數(shù)盡量少一些，但一般不應少于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o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，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。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)模數(shù)(mm)2.5齒數(shù)12齒數(shù)20節(jié)錐角(o)31節(jié)錐角(o)59齒輪寬度(mm)9齒輪寬度(mm)9齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)頂隙系數(shù)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，在此不再進行詳細描述。4主減速器與差速器的三維實體建模Pro/ENGINEER軟件是PTC公司于1989年開發(fā)的一種先進的工業(yè)造型及工程設計自動化（MDA）軟件，它是一套從設計研發(fā)到生產制造的軟件系統(tǒng)。它擁有工業(yè)設計、機械設計、大型裝配體管理、機構運動仿真、模具設計和產品數(shù)據(jù)管理等方面的多項強大功能，具有目前最全面和集成最緊密的產品開發(fā)環(huán)境。其主要特點有：（1）實體造型（2）單一數(shù)據(jù)庫及其全相關性（3）參數(shù)化設計（4）特征造型（5）工程數(shù)據(jù)再利用主減速器齒輪主要采用參數(shù)化建模思路，依靠參數(shù)進行尺寸定義，這樣可以建立一個模型以適應多種不同齒輪的建模，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，但修改較為復雜。其中斜齒輪的建模分析為：（1）輸入?yún)?shù)、關系式，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。1）輸入基本參數(shù)和關系式（1）創(chuàng)建一個零件文件，打開“參數(shù)”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；表名稱值說明名稱值說明MN法面模數(shù)HA—齒頂高Z61齒數(shù)HF—齒根高ALPHAN法面壓力角XN法面變位系數(shù)BETA14螺旋角DD—分度圓直徑B30齒輪寬度DB—基圓直徑HAX齒頂高系數(shù)DA—齒頂圓直徑CX頂隙系數(shù)DF—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)通過關系式將自動生成的尺寸，用戶無需指定。（3）打開“關系”對話框內輸入齒輪的分度圓直徑關系、基圓直徑關系、齒根圓直徑關系和齒頂圓直徑關系。由這些關系式，系統(tǒng)便會自動生成表4.1所示的未指定參數(shù)的值。輸入的關系式如下：/*齒輪基本關系式ha=(hax+xn)*mnhf=(hax+cx-xn)*mndd=mn*z/cos(beta)da=dd+2*hadb=dd*cos(alphan)df=dd-2*hfmt=mn/cos(beta)alphat=atan(tan(alphan)/cos(beta))xt=xn/cos(beta)std=(pi/2+2*xt*tan(alphat))*mtdda=(std/(dd/2)*360/(2*pi))/22）創(chuàng)建齒輪基本圓（1）進入“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，參考方向為向“右”，進入草繪環(huán)境；（3）在繪圖區(qū)以系統(tǒng)提供的原點為圓心，繪制四個任意大小的圓，并且標注圓的直徑尺寸，如圖4.1所示； （4）在“關系”對話框中輸入尺寸關系如下：/*齒輪基本圓關系式D0=daD1=dbD2=dfD3=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”菜單管理器；（2）在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標系為曲線的坐標系；（3）坐標系類型選擇“笛卡爾”坐標系；（4）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下:ang=90*tr=db/2s=pi*r*t/2xc=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；4）鏡像漸開線（1）以分度圓曲線與漸開線的交點，創(chuàng)建點PNT0；（2）選擇“TOP”面與“RIGHT”面完成軸“A_1”的創(chuàng)建；（3）選取“A_1”軸與基準點“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，在偏距文本框內輸入旋轉角度為“dda”并添加關系；（5）打開“關系”對話框，選擇“DTM1”面和“DTM2”面間的夾角尺寸代號，并輸入關系式：/*鏡像平面旋轉角度D6=dda（6）在繪圖區(qū)選中創(chuàng)建的漸開線，然后進入“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。5）創(chuàng)建齒根圓（1）進入拉伸“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，參考方向為向“頂”，進入草繪環(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；（6）進入“關系”對話框，選擇齒根圓厚度尺寸代號，輸入關系式：/*齒根圓寬度關系式D7=b6）創(chuàng)建螺旋線（1）打開“曲線選項”菜單管理器；（2）在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標系為曲線的坐標系；（3）坐標系類型選擇“圓柱”坐標系；（4）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下:r=db/2theta=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，參考方向為向“頂”，進入草繪環(huán)境；（2）繪制如圖4.5所示的二維草圖，完成草圖的繪制；（3）打開“關系”對話框。選擇截面圓角的尺寸代號，輸入關系式：/*截面圓角半徑關系式ifhax>=1D14=0.38*mnendififhax<1D14=0.46*mnendif（4）進入“特征”菜單管理器，在“特征”菜單管理器上依次單擊“復制”→“完成”，系統(tǒng)彈出“復制特征”菜單管理器。在“復制特征菜單管理器”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”；選取參照平面選取參照平面（8）輸入偏移距離為b,完成特征的復制；（9）進入“關系”對話框。選擇兩個截面的尺寸代號，輸入關系式：D15=b（10）旋轉復制上一步復制的截面，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“特征”菜單管理器上依次單擊“復制”→“完成”，系統(tǒng)彈出“復制特征”菜單管理器。在“復制特征菜單管理器”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”，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)會提示輸入旋轉角度，點擊對話框從鍵盤輸入旋轉角度為：“360*b*tan(beta)*cos(alphat)/(pi*db)”，完成特征的復制，完成后的截面如圖4.7所示；（16）進入“關系”對話框選擇旋轉角度的尺寸代號，輸入關系式：D22=360*b*tan(beta)*cos(alphat)/(pi*db)8）創(chuàng)建第一個輪齒特征（1）進入“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單擊選取第二個截面單擊選取第一個截面（4）完成第一個輪齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖4.9所示； 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“關系”對話框選擇陣列參數(shù)尺寸代號，輸入關系式：/*陣列關系式D58=360/zP61=z（4）完成所有輪齒的創(chuàng)建，完成后的齒輪如圖4.10所示。1）輸入基本參數(shù)和關系式（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；表名稱值說明名稱值說明M模數(shù)HA—齒頂高Z12齒數(shù)HF—齒根高ALPHA法面壓力角X0變位系數(shù)ZD20大齒輪齒數(shù)D—分度圓直徑B9齒輪寬度DB—基圓直徑HAX齒頂高系數(shù)DA—齒頂圓直徑CX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)通過關系式將自動生成的尺寸，用戶無需指定。 （3）打開“關系”對話框內輸入齒輪的分度圓直徑關系、基圓直徑關系、齒根圓直徑關系和齒頂圓直徑關系。由這些關系式，系統(tǒng)便會自動生成表4.2所示的未指定參數(shù)的值，輸入的關系式如下：/*齒輪基本關系式HA=(HAX+X)*MHF=(HAX+CX-X)*MH=(2*HAX+CX)*MDELTA=ATAN(Z/ZD)D=M*ZDB=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)THETAF=ATAN(HF/RX)DELTAA=DELTA+THETAADELTAB=DELTA+THETABDELTAF=DELTA+THETAFBA=B/COS(THETAA)BB=B/COS(THETAB)BF=B/COS(THETAF)2）創(chuàng)建基本曲線（1）進入“基準平面”對話框，創(chuàng)建基準平面“DTM1”；（2）選擇“TOP”面為參照，在“基準平面”對話框的偏移項內輸入偏移距離為“d/(2*tan(delta))”，完成平面創(chuàng)建，并將偏移距離添加到“關系”對話框；（3）創(chuàng)建基準軸，創(chuàng)建通過“FRONT”面與“RIGHT”面的基準軸“A_1”；（4）進入草繪對話框，選擇“FRONT”面作為草繪平面，選取“RIGHT”面作為參考平面，參考方向為向“頂”，進入草繪環(huán)境；（5）繪制如圖4.11所示的二維草圖，標注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形；（6）將尺寸代號添加到“關系”對話框中，添加關系式；/*基本曲線關系式D1=90D3=DF/2D4=DB/2D5=D/2D6=DA/2D7=BD2=DELTA3）創(chuàng)建大端齒輪基本圓（1）打開“基準平面”對話框，創(chuàng)建基準平面“DTM2”平面與“FRONT”“參照曲線1”；（2）進入“基準點”“PNT1”；參照曲線1參照曲線2參照曲線1參照曲線2（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，參考方向為向“頂”，進入草繪環(huán)境；（4）繪制如圖4.13所示的二維草圖，標注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形；（5）進入“關系”對話框內添加關系式，如圖4.13所示；/*齒輪大端圓關系式：D17=d/cos(delta)D18=da/cos(delta)D19=db/cos(delta)D20=df/cos(delta)4）創(chuàng)建小端齒輪基本圓（1）打開“基準平面”對話框，創(chuàng)建基準平面“DTM3”。平面與“FRONT”“參照曲線1”；（2）打開“基準點”“PNT2”；參照曲線2參照曲線1參照曲線2參照曲線1（3）進入草繪對話框，選擇“DTM3”面作為草繪平面，選取“FRONT”面作為參考平面，參考方向為向“左”，進入草繪環(huán)境；（4）繪制如圖4.15所示的二維草圖，標注如圖示的尺寸，尺寸大小任意，保證圖形的基本外形；（5）打開“關系”對話框內添加關系式；/*齒輪小端圓關系式：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“坐標系”對話框，在“原始”選項卡里，單擊選取“PNT1”點作為參照。在“坐標系”對話框內打開“定向”“曲線1”為y軸的負向參照，“曲線2”為x軸正向參照，完成坐標系CS0的創(chuàng)建；曲線2曲線1曲線2曲線1（2）打開“坐標系”對話框，在“原始”選項卡里，單擊選取坐標系CS0作為參照。在“坐標系”對話框內打開“定向”選項卡，進行如圖4.17所示的設置，完成坐標系CS1的創(chuàng)建；將坐標系CS1與CS0的關系式添加到“關系”對話框內，單擊如圖4.18所示的尺寸，添加關系式為；D38=360*cos(delta)/(4*z)+180*tan(alpha)/pi-alpha單擊尺寸d38z單擊尺寸d38z（4）打開“曲線選項”菜單管理器；（5）在繪圖區(qū)單擊選取坐標系CS1為曲線的坐標系；（6）坐標系類型選擇“笛卡爾”坐標系；（7）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，如下:r=db/cos(delta)/2theta=t*60x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0（8）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，完成；（9）用相同的方法，創(chuàng)建坐標系CS2，選取點“PNT2”作為坐標系CS2的放置參照。在“坐標系”對話框內打開“定向”“曲線1”作為y軸的負向參照，“曲線2”為x軸正向參照，完成坐標系CS2的創(chuàng)建。曲線2曲線1曲線2曲線1（10）打開“坐標系”對話框，在“原始”選項卡里，單擊選取坐標系CS2作為參照。在“坐標系”對話框內打開“定向”選項卡，與上次輸入數(shù)值相同，完成坐標系CS3的創(chuàng)建。（11）同樣將坐標系CS3與CS2的關系式，添加到“關系”對話框內，添加關系式為；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。選取坐標系CS3作為參照，坐標系類型為“笛卡爾”，漸開線方程為：r=(db-2*bb*sin(deltab))/cos(delta)/2theta=t*60x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180z=0完成漸開線的創(chuàng)建。6）鏡像漸開線（1）打開“基準點”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，完成基準點“PNT3”的創(chuàng)建；（2）創(chuàng)建經過“A_1”軸與基準點“PNT3”的基準平面“DTM4”；（3）創(chuàng)建經過“A_1”軸與基準平面“DTM4”的基準平面“DTM5”，在“基準平面”對話框“旋轉”文本框內輸入旋轉角度為“3”度；（4）將基準平面“DTM4”與基準平面“DTM5”的旋轉角度輸入到“關系”對話框，打開“關系”對話框，添加關系式為：/*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；7）創(chuàng)建齒根圓特征（1）打開“旋轉”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，參考方向為向“右”，進入草繪環(huán)境；（3）繪制如圖4.21所示的二維草圖，注意繪制用于旋轉的中心線，完成草圖的繪制；中心線中心線 草繪完畢，生成齒根圓圓錐；“關系”對話框，打開“關系”對話框，添加關系式如下：/*旋轉體d114=hd113=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，參考方向為向“頂”，進入草繪環(huán)境；（2）繪制如圖4.22所示的二維草圖，完成草圖的繪制；草繪的曲線草繪的曲線（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作為掃描混合截面的草繪點；（6）進入草繪環(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；（7）在“剖面”定義對話框內單擊“插入”，在“剖面”列表框內顯示“剖面2”，在繪圖區(qū)單擊掃引軌跡的另一個端點；（8）同樣的進入草繪環(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，完成后的特征如圖4.24所示；（10）將截面圓角半徑添加到“關系”式對話框，打開“關系”對話框，添加截面圓角半徑的關系式：/*截面圓角：ifhax<1d58=0.31*md63=0.31*mendififhax>=1d58=0.2*md63=0.2*mendif9）陣列輪齒（1）選中剛剛創(chuàng)建的第一個輪齒特征，進入“陣列”定義操控面板；（2）在“陣列”特征定義面板內單擊“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“關系”對話框，打開“關系”對話框。輸入的關系式為：/*陣列關系式：d94=360/zp97=z4.4差速器殼體、主減速器殼體的創(chuàng)建差速器殼體是用來傳遞轉速與轉矩，故其要有對稱式的設計與足夠的強度，以滿足動平衡與保證不出現(xiàn)斷裂。因此主體采用回轉形式建模，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，盡量減小尺寸以減少質量。完成后的差速器殼體如圖4.26所示。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系和圓錐滾子軸承裝配關系。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。5主減速器與差速器的裝配與運動仿真主減速器的裝配過程是將一個個零件按照裝配關系組裝起來的過程，在裝配過程中零件之間的裝配關系是非常重要的。一般的裝配過程是由內到外、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系，因此其裝配不能簡單地遵循從內到外、從主到次的裝配思路。主減速器與差速器的裝配思路應滿足軸定位關系，以及其它尺寸裝配關系。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行運動仿真，這里行星齒輪與半軸齒輪裝配時的定義關系為銷釘與端面偏距，以實現(xiàn)行星齒輪與半軸齒輪嚙合關系，以及齒輪與殼體之間的旋轉關系。裝配如圖5.1所示。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該沒有相對轉動?，F(xiàn)實中常用銷釘連接或者焊接，在裝配時則定義關系為剛體與端面對齊，以實現(xiàn)主減速器從動齒輪與差速器殼體之間固接。裝配如圖5.2圖所示。3）差速器與主減速器殼體之間用圓錐滾子軸承連接，軸承內環(huán)裝在差速器殼體上，軸承外環(huán)裝在主減速器殼體上，均為固接，差速器轉動時，通過軸承滾子降低摩擦。這里在差速器殼體上裝配軸承內環(huán)，其定義關系為剛體，端面對齊。裝配如圖5.3所示。4）完成差速器裝配后，即進行主減速器裝配。首先將圓錐滾子軸承外環(huán)以剛體關系裝配在主減速器殼體上，如圖5.4a所示，然后將圓錐滾子及套環(huán)以銷釘關系裝配在軸承外環(huán)內，如圖5.4b所示，再將已裝配好的差速器以銷釘關系裝配在主減速器殼體上，如圖5.5a所示，最后以齒輪嚙合中心距裝配主減速器主動齒輪，主體裝配即完成。裝配完成如圖5.5b所示。a） b）a）裝配軸承外環(huán) b）裝配軸承滾子 a） b）a）裝配差速器 b）裝配軸承及輸入軸主減速器與差速器的運動仿真是為實現(xiàn)差速器的功能，即當汽車轉彎行駛時，由于汽車驅動車輪受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞差速器原有的平衡，這時轉速重新分配，導致內側車輪轉速減小，外側車輪轉速增加，重新達到平衡狀態(tài)，同時，汽車完成轉彎動作。也為證實差速器的運動關系方程，即兩半軸齒輪轉速之和等于差速器殼體轉速的兩倍，兩半軸齒輪上的扭矩之和等于差速殼體上的扭矩。1）完成主減速器與差速器裝配后，進入機構運動仿真窗口，首先定義主減速器齒輪間的齒輪傳動關系，還有差速器行星齒輪與半軸齒輪間的齒輪傳動關系。通過齒輪關系創(chuàng)建功能選擇相嚙合的齒輪軸，并輸入齒數(shù)或分度圓直徑來實現(xiàn)傳動比。2）完成齒輪傳動關系定以后，即在主減速器主動齒輪（輸入軸）、兩個半軸齒輪上定義伺服電機或執(zhí)行電機，以實現(xiàn)轉速與轉矩。在半軸齒輪上定義伺服電機或執(zhí)行電機是為模擬左、右兩個車輪不同的轉速或轉矩。至于定義怎樣的電機、轉速和轉矩，由運動分析要求定義。如圖5.6所示。這里運動仿真只分析兩種情況：一是左右半軸齒輪之間沒有速度差，二是左右半軸之間有速度差。在輸入軸、兩個半軸上加上不同類型的電機與參數(shù)來分析差速器殼體與兩個半軸齒輪的轉速與受力。假設左右兩半軸的轉速分別為w1、w2，差速器殼體的轉速為w3;左右半軸的轉矩為T1、T2，差速器殼體的轉速為T3，則應有如下關系式：w1+w2=2w3 （1.1）T1+T2=T3 （1