汽車差速器的建模和仿真設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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1.5 本次畢業(yè)設計的基本任務1.5.1設計任務書本次設計的基本類型:1、 本次設計差速器的基本車型:面包車;2、 本次設計差速器的發(fā)動機基本參數:80kw/6000rpm,140N.m/4500rpm;3、 本次設計差速器的主傳動比:3.23.9;4、 本次設計差速器的I檔變比:3.64;5、 本次設計差速器的驅動方案:FR;6、 本次設計差速器的發(fā)動機布置:縱置1.5.2 本次設計的基本條件假設本次設計的基本條件基本假設如下:1、假設地面的附著系數足夠大;2、發(fā)動機到主傳動主動齒輪的傳動效率;3、車速度允許誤差為3%;4、工作情況:每天工作16小時,連續(xù)運轉,載荷較平穩(wěn);5、工作環(huán)境:濕度和粉塵含量設為正常狀態(tài),環(huán)境最高溫度為6、要求齒輪使用壽命為17年(每年按300天計);7、生產批量:中等。8、車輪半徑9、半軸齒輪、行星齒輪齒數,可參考同類車型選定,可自己設計。 10、差速器轉矩比S=1.15-1.4之間選取。11、安全系數為n=1.2-1.35之間選取12、其余參數查相關手冊。13、車重1.8噸 開題報告學 院 名 稱:專 業(yè) 名 稱:機械工程及自動化屆別:學號:姓 名: 指導教師姓名(職稱): 教 務 處 制 二一四年一月開題報告題目汽車差速器建模與仿真題目類型囗理論研究應用研究囗設計開發(fā)囗其他命題來源 教師命題囗學生自主命題囗教師科研課題擬完成時間2014年4月20日一、選題依據及意義(不少于300字)汽車是當前廣泛使用的一種交通工具,而差速器是汽車中的一種重要組成構件。差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。在四輪驅動時,為了驅動四個車輪,必須將所有的車輪連接起來,如果將四個車輪機械連接在一起,汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉,為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性,這時需要加入中間差速器用以調整前后輪的轉速差。差速器的運作原理: 直線行駛時的特點是左右兩邊驅動輪的阻力大致相同。從發(fā)動機輸出的動力首先傳遞到差速器殼體上使差速器殼體開始轉動。接下來要把動力從殼體傳遞到左右半軸上,我們可以理解為兩邊的半軸齒輪互相在較勁,由于兩邊車輪阻力相同,因此二者誰也掰不過對方,因此差速器殼體內的行星齒輪跟著殼體公轉同時不會產生自轉,兩個行星齒輪咬合著兩個半軸齒輪以相同的速度轉動,這樣汽車就可以直線行駛了。假設車輛現在向左轉,左側驅動輪行駛的距離短,相對來說會產生更大的阻力。差速器殼體通過齒輪和輸出軸相連,在傳動軸轉速不變情況下差速器殼體的轉速也不變,因此左側半軸齒輪會比差速器殼體轉得慢,這就相當于行星齒輪帶動左側半軸會更費力,這時行星齒輪就會產生自傳,把更多的扭矩傳遞到右側半軸齒輪上,由于行星齒輪的公轉外加自身的自傳,導致右側半軸齒輪會在差速器殼體轉速的基礎上增速,這樣以來右車輪就比左車輪轉得快,從而使車輛實現順滑的轉彎。四輪驅動汽車在行駛中會出現很多問題,例如急轉彎制動現象,前后驅動輪系干涉現象等。由于差速器可以吸收前輪的轉速差,所以增加中間差速器后,前后傳動軸的轉速可以不同。汽車差速器主要是消除汽車在轉彎時左右輪轉速不一致而造成的機械干涉現象,如果沒有差速器,就會因左右輪轉速不一致而導致機械性損壞。因此,差速器的研究及其建模與仿真是具有重大意義的。二、研究目標與主要內容1.研究目標:從生活入手,熟悉掌握差速器的構造、形狀、尺寸以及其工作原理。熟練掌握三維CAD軟件Solidworks,并且能夠運用其對實物進行建模與仿真。2.主要內容(提綱):當前汽車差速器的基本情況;三維軟件Solidworks在各領域的運用現狀;汽車差速器各部件組成的研究;運用三維軟件Solidworks對汽車差速器各部件進行建模;運用Solidworks將差速器各部件進行裝備;運用Solidworks對汽車差速器進行仿真。三、研究方法和手段(一)研究方法1.文獻研究法:搜集整理相關研究資料,為研究做準備;2.調查研究法:通過訪談、分析等,把握差速器的組成、尺寸大小、工作原理;3.比較分析法:比較各種差速器的差別,從中找出最常用的差速器。在課題研究過程還將廣泛征集其它種類差速器,努力使課題更加完善,更有現實意義。(二)研究手段以傳統(tǒng)文獻檢索手段為主,輔以網絡、數據庫等手段,開展資料收集、問卷調查、數據整理等工作。4、 參考文獻目錄1 .毛嘯滇.防滑差速器的應用研究D.合肥工業(yè)大學,20122.武楠楠.新型差速器結構分析和動態(tài)仿真的研究D.太原科技大學,20133.張益智.粘性式限滑差速器傳動機理與應用研究D.吉林大學,20054.葉修悻 陳超祥.SolidWorks零件與裝配體教程 : 2011版M 機械工業(yè)出版社,20115.商躍進,曹茹.SolidWorks三維設計及應用教程M.機械工業(yè)出版社,20116.江洪,陳燎,陳旭.SolidWorks 2008完全自學手冊M. 機械工業(yè)出版社20087.胡仁喜,康士廷.SolidWorks 2012有限元、虛擬樣機與流場分析從入門到精通 M.機械工業(yè)出版社,20128.陳超祥,胡其登.SolidWorks高級裝配教程 : 2012版 M.機械工業(yè)出版社,20129.趙罘,楊曉晉,劉玥.SolidWorks2012中文版機械設計實例入門與應用 M電子工業(yè)出版社,201210.王敏,王宏.SolidWorks 2012中文版工程設計速學通 M.機械工業(yè)出版社,2012五、文獻綜述差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。在四輪驅動時,為了驅動四個車輪,必須將所有的車輪連接起來,如果將四個車輪機械連接在一起,汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉,為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性,這時需要加入中間差速器用以調整前后輪的轉速差。四輪驅動汽車在行駛中會出現很多問題,例如急轉彎制動現象,前后驅動輪系干涉現象等。由于差速器可以吸收前輪的轉速差,所以增加中間差速器后,前后傳動軸的轉速可以不同。汽車差速器主要是消除汽車在轉彎時左右輪轉速不一致而造成的機械干涉現象,如果沒有差速器,就會因左右輪轉速不一致而導致機械性損壞。限滑差速器是提高汽車性能的一種新技術,在國際汽車界得到越來越廣泛的運用。張益智在粘性式限滑差速器傳動機理與應用研究中對粘性式限滑差速器進行了研究,并指出限滑差速器分為轉矩感應式限滑差速器、轉速差感應式限滑差速器和電子控制式限滑差速器。他還從粘性聯軸器轉矩傳遞特性、粘性聯軸器峰值現象等方面進行深入研究。毛嘯滇在防滑差速器的應用研究指出:“防滑差速器是對普通差速器的革新與改進,它克服了普通差速器只能平均分配扭矩的缺點,可以使大部分甚至全部扭矩傳給另外一個不滑轉的驅動輪,利用該驅動輪產生的牽引力,大大提高汽車在路面上的動力性和通過性,改善了汽車操縱穩(wěn)定性,提高汽車行駛的安全性,是普通差速器的理想替代品”。武楠楠在新型差速器結構分析與動態(tài)仿真的研究一文中提出了一種新型的防滑差速器牙嵌式自動防滑圓錐齒輪差速器。該種差速器在直線行駛和轉彎行駛時的作用與普通差速器沒有什么區(qū)別,但是當車輛打滑時,那么新型差速器的防滑部分開始工作,將動力絕大部分傳遞給不打滑的車輪,解決打滑現象。鄧松在汽車差速器嚙合傳動規(guī)律及直齒錐齒輪副疲勞失效研究一文中指出直齒錐齒輪因具有傳動平穩(wěn)、效率高、承載能力強等優(yōu)點,已在汽車、航空航天、石油、化工等諸多領域中來實現相交軸間的運動傳遞。另外,直齒錐齒輪構成的復雜齒輪機構因繼承雙齒嚙合到單齒嚙合的嚙合規(guī)律,具有更加復雜的輪齒嚙入嚙出規(guī)律。在現代工業(yè)中,齒輪的設計要求滿足高速、重載而尺寸小、重量輕的特點。對于這一特點,進行齒輪的疲勞分析來確保齒輪的設計可靠性就變得至關重要。因此,分析直齒錐齒輪的疲勞失效形式有利于人們確定齒輪副中的主要疲勞部件,并且有利于人們了解接觸疲勞應力和彎曲疲勞應力對齒輪壽命的影響,對于提高汽車差速器的使用壽命具有現實的指導意義。黃平輝 在汽車差速器殼斷裂失效分析針一文中對某汽車驅動橋差速器殼體斷裂情況,首先利用材料試驗檢驗分析了該驅動橋差速器殼體所采用球墨鑄鐵材料的金相組織和鑄造等級,然后根據試驗標準,采用有限元分析方法建立了該差速器殼體的有限元模型,利用有限元分析軟件ABAQUS進行差速器殼體的靜強度分析,得到了該差速器殼的應力分布情況和應力集中部位.通過與樣件失效部位對比分析,確定了該差速器殼體斷裂失效的原因,為改進設計提供了理論依據. 原健鐘在 重型柴油載貨汽車差速器的設計與改進一文中針對重型汽車差速器的十字軸和行星齒輪之間磨損嚴重,機械損失較大的缺點,在結構上對重型汽車的差速器進行改進設計。對差速器的行星半軸齒輪、半軸花鍵聯接進行設計計算,重點是改變十字軸與行星齒輪轉動接合面之間的滑動摩擦為滾動摩擦,方法是在十字軸與行星齒輪接觸面之間加入滾針軸承,大大改善了十字軸和行星齒輪之間的磨損情況,減少機械損失,延長差速器使用壽命。 更多還原 王立峰在基于UG的汽車差速器中圓錐齒輪的參數化設計一文中研究基于UG的汽車差速器圓錐齒輪的參數化設計。目的是在UG建模的環(huán)境下,利用表達式功能實現汽車差速器圓錐齒輪模型的參數化設計。通過使用UG/open系列的UG二次開發(fā)工具,在分析了差速器圓錐齒輪的基礎上建立三維參數化模型,本文詳細介紹了差速器圓錐齒輪的參數化設計模塊的過程,這樣既實現了它的建模過程,提高了建模精度,又豐富了零件的建模方法。 差速器中種類較多,發(fā)展空間較大,應用廣泛,差速器的研究具有一定的前沿性和挑戰(zhàn)性,并且與我們的實際生活息息相關,對生產發(fā)展社會進步有重要意義。六、工作進度安排(時間、內容、步驟)(一)準備階段1.2013年1月15日至2014年2月28日,查閱收集文獻資料,確定論題,準備開題報告。2.2014年3月5日至3月18日,進一步修正研究研究目標、內容和方法,完成開題報告。3.2014年3月19日至2014年4月1日,進一步查閱文獻,在實習基地和網上開展問卷調查,收集資料,為論文寫作做準備。(二)寫作階段1.2014年4月2日至4月9日,整理文獻資料和數據。2.2014年3月19日至4月10日,撰寫論文初稿。3.2014年4月2日至4月25日,提交論文初稿,并根據指導教師意見修改論文初稿和二、三稿。4.2014年4月26日至5月8日,論文定稿、打印、送審,準備論文答辯。(三)答辯階段論文答辯的具體時間由學院確定。七、預期成果 完成論文汽車差速器建模與仿真(以上內容在教師指導下由學生填寫)學生簽名:20年月日八、指導教師審核意見:指導教師簽名: 20年月日九、教研室審核意見:教研室主任簽名: 20年月日 汽車差速器建模與仿真 學 院 名 稱: 專 業(yè) 名 稱: 機械工程及自動化 屆別: 學號: 姓 名: 指導教師姓名(職稱): 教 務 處 制 二一四年一月 - 1 - 摘 要 本次設計主要是對安裝在驅動橋的兩個半軸之間的差速器進行設計,主 要涉及到了差速器非標準零件如齒輪結構和標準零件的設計計算,同時也介 紹了差速器的發(fā)展現狀和差速器的種類,對于差速器的方案選擇和工作原理 也作出了簡略的說明。在設計中參考了大量的文獻,因此對差速器的結構和 作用有了更透徹的了解,通過利用 SOLIDWORKS 軟件對差速器進行建模工作, 也讓我在學習方面得到了提高。 關鍵詞:半軸,差速器,齒輪結構 - 2 - Abstract The 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 - 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 汽車差速器國內外研究現狀 .- 6 - 1.3.1 國外研究現狀 .- 6 - 1.3.2 國內研究現狀 .- 8 - 1.4 汽車需要差速器原因分析 .- 8 - 1.5 本次畢業(yè)設計的基本任務 .- 9 - 1.5.1 設計任務書 .- 9 - 1.5.2 本次設計的基本條件假設 .- 10 - 第二章 汽車差速器傳動部分設計 .- 11 - 2.1 汽車差速器的作用及分類 .- 11 - 2.2 差速器傳動方案的擬定 .- 12 - 2.3 差速器的總體設計 .- 13 - 2.3.1 傳動比的分配 .- 13 - 2.3.2 傳動裝置的運動和動力參數計算 .- 13 - 第三章 汽車差速器傳動零部件的設計 .- 16 - 3.1 主減速器齒輪的基本參數選擇、設計與計算 .- 16 - 3.2 選擇齒輪類型、材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數 .- 17 - 3.3 主、從動直齒錐齒輪的具體參數 .- 23 - 3.4 差速器的基本參數選擇、設計與計算 .- 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度計算 .- 30 - 3.4.3 半軸的設計 .- 34 - 3.4.4 滾動軸承的選擇 .- 37 - - 4 - 3.4.5 差速器殼體的設計 .- 37 - 3.5 差速器總成的裝配 .- 40 - 3.6 差速器零部件的調整 .- 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 .- 51 - 參考文獻 .- 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為“小零件大功用” 1。汽 車轉彎行 駛時,內、外兩側車輪在同一時間內要移動不同的距離,外 輪移 動的距離比內輪大。差速器的作用就是將主減速器傳來的動力傳給左、右兩半 軸,并在 轉彎行駛時允許左、右兩半軸以不同轉速旋 轉(差速)。本世 紀六七十 年代,世界經濟發(fā)展進入了一個高速增長期,而 2008 年開始的全球金融危機 又讓汽車產業(yè)在危機中有了發(fā)展的機遇,在世界各處都有廣闊的市場。 目前國內重型汽車的差速器產品的技術基本源自美國、德國、日本等幾個 傳統(tǒng)的工業(yè)國家,我國現有的技術基本上是引進國外的基礎上發(fā)展的,而且已 經有了一定的規(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、兩個行星齒輪及齒輪架組成。功用是 當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時,使左右車輪以不同轉速滾動,即保 - 6 - 證兩側驅動車輪作純滾動運動。差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。 在四輪驅動時,為了驅動四個車輪,必須將所有的車輪連接起來,如果將四 個車輪機械連接在一起,汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉, 為了能讓汽車曲線行駛旋轉速度基本一致性,這時需要加入中間差速器用以 調整前后輪的轉速差。 汽車發(fā)動機的動力經離合器、變速器、傳動軸,最后傳送到驅動橋再左 右分配給半軸驅動車輪,在這條動力傳送途徑上,驅動橋是最后一個總成, 它的主要部件是減速器和差速器。 差速器是為了調整左右輪的轉速差而裝置的。在四輪驅動時,為了驅動 四個車輪,必須將所有的車輪連接起來,如果將四個車輪機械連接在一起, 汽車在曲線行駛的時候就不能以相同的速度旋轉,為了能讓汽車曲線行駛旋 轉速度基本一致性,這時需要加入中間差速器用以調整前后輪的轉速差。四 輪驅動汽車在行駛中會出現很多問題,例如急轉彎制動現象,前后驅動輪系 干涉現象等。由于差速器可以吸收前輪的轉速差,所以增加中間差速器后, 前后傳動軸的轉速可以不同。 汽車差速器主要是消除汽車在轉彎時左右輪轉速不一致而造成的機械干 涉現象,如果沒有差速器,就會因左右輪轉速不一致而導致機械性損壞,在 一般的人力三輪車在轉彎時因為沒有安裝差速器設備,因此只能采用單邊驅 動。 - 7 - 1.3 汽車差速器國內外研究現狀 1.3.1 國外研究現狀 當前汽車在朝著經濟性和動力性的方向發(fā)展,如何能夠使自己的產品燃 油經濟性和動力性 4盡可能提高是每個汽車廠家都在做的事情,當然這是一個 廣泛的概念,汽車的每一個部件都在發(fā)生著變化,差速器也不例外,尤其是那 些對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為“小零件大功用” 。 汽車轉彎行駛時,內、外兩側車輪在同一時間內要移 動不同的距離,外 輪移動 的距離比內輪大。差速器的作用就是將主減速器傳來的動力傳給左、右兩半軸, 并在轉彎行駛時允許左、右兩半軸以不同轉速旋轉(差速)。本世紀六七十年代, 世界經濟發(fā)展進入了一個高速增長期,而 2008 年開始的全球金融危機又讓汽 車產業(yè)在危機中有了發(fā)展的機遇,在世界各處都有廣闊的市場。 國外的那些差速器生產企業(yè)的研究水平已經很高,而且還在不斷的進步。 年銷售額達 18億美金的伊頓公司汽車集團是全球化的汽車零部件制造供應商, 在發(fā)動機氣體管理,變速箱,牽引力控制和安全排放控制領域居全球領先地位, 對汽車差速器的內部各零件的加工制造要用精密制造方法。零件主要產品包 - 8 - 括發(fā)動機氣體管理部分及動力控制系統(tǒng),其中屬于動力控制系統(tǒng)的差速器產 品在同類產品中居領先地位。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:當一側輪子打滑時,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)現車輪打滑 7,鎖定 動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 型溝等試驗中,兩驅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動的車輛,通過有限元軟件的分 析,就可以知道各個車輪的受力情況。因為只要驅動輪的任何一側發(fā)生打滑空 轉以后,伊頓鎖式差速器會馬上鎖住動力,并把全部動力轉移到另一有附著力 的輪上,使車輛依然能正常向前或向后行駛。毫無疑問,更 強的越野性和安全 性是差速器的最終目標。 1.3.2 國內研究現狀 目前國內重型汽車的差速器產品的技術基本源自美國、德國、日本等幾個 傳統(tǒng)的工業(yè)國家,我國現有的技術基本上是引進國外的基礎上發(fā)展的,而且已 經有了一定的規(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,在這個 轉型和調整的關鍵時刻,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。近幾年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)向高科技產品方向 發(fā)展,國企企業(yè)新增投資項目逐漸增多。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稱式錐齒輪差速器,還有現在各種 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構, 它能解決在其他差速器內差動轉矩較小時不能起差速作用的問題和轉矩較大 時不能自動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,在拐彎的時候車輪的軌跡是圓弧,如果汽車 向右轉彎時,左邊的輪子轉的快,右邊的轉的慢,差速器的主要用途就是平 衡這個差異,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構、 工作原理等方面有深刻的認識。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)動機的動力經傳動軸進入差速器,直接驅動行星輪架,再 由行星輪帶動左、右兩條半軸,分別驅動左、右車輪。 當汽車直行時,左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態(tài), 而在汽車轉彎時三者平衡狀態(tài)被破壞,導致內側輪轉速減小,外側輪轉速增 加。差速器的這種調整是自動的,當轉彎時,由于外側輪有滑拖的現象,內 - 10 - 側輪有滑轉的現象,兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力,必然 導致兩邊車輪的轉速不同,從而破壞了三者的平衡關系,并通過半軸反映到 半軸齒輪上,迫使行星齒輪產生自轉,使外側半軸轉速加快,內側半軸轉速 減慢,從而實現兩邊車輪轉速的差異。驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸連 接,則兩輪只能以相同的角速度旋轉。這樣,當汽車轉向行駛時,由于外側 車輪要比內側車輪移過的距離大,將使外側車輪在滾動的同時產生滑動,而 內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛,也會因路面不平或 雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等而引起車輪的滑動。車輪滑動時不僅加劇輪 胎磨損、增加功率和燃料消耗,還會使車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡 可能不發(fā)生滑動,在結構上必須保證各車輛能以不同的角速度轉動。 1.5 本次畢業(yè)設計的基本任務 1.5.1 設計任務書 本次設計的基本類型: 1、 本次設計差速器的基本車型:面包車; 2、 本次設計差速器的發(fā)動機基本參數: 80kw/6000rpm,140N.m/4500rpm; 3、 本次設計差速器的主傳動比:3.23.9; 4、 本次設計差速器的 I 檔變比:3.64; 5、 本次設計差速器的驅動方案:FR; 6、 本次設計差速器的發(fā)動機布置:縱置 - 11 - 1.5.2 本次設計的基本條件假設 本次設計的基本條件基本假設如下: 1、假設地面的附著系數足夠大; 2、發(fā)動機到主傳動主動齒輪的傳動效率 ;96.0w 3、車速度允許誤差為3%; 4、工作情況:每天工作 16 小時,連續(xù)運轉,載荷較平穩(wěn); 5、工作環(huán)境:濕度和粉塵含量設為正常狀態(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) ; 7、生產批量:中等。 8、車輪半徑 mR380 9、半軸齒輪、行星齒輪齒數,可參考同類車型選定,可自己設計。 10、差速器轉矩比 S=1.15-1.4 之間選取。 11、安全系數為 n=1.2-1.35 之間選取 12、其余參數查相關手冊。 13、車重 1.8 噸 第二章 汽車差速器傳動部分設計 - 12 - 2.1 汽車差速器的作用及分類 差速器的功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時,使左右驅動車 輪以不同的角速度滾動,以保 證兩側驅動車輪與地面間作純滾動運動。 圖 2.1 汽車轉彎時驅動輪運動示意圖 汽車行駛時,左右輪在同一時間內所滾動的路程往往不等。如圖 1.1 所示, 在轉彎時內、外兩側車輪轉 彎半徑 R1 和 R2 不同,行程顯然不同,即外 側車輪 滾過的距離大于內測車輪;汽車在不平的路面行駛時,由于路面波形不同也會 造成兩側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 負荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響,也會引起左、右 車輪因 滾動半徑不同而使左、右車輪 行駛不等。如果 驅動橋 的左、右 車輪鋼性連接, 則行駛時不可避免地會產生驅動輪在路面上滑移或是滑轉。這樣不僅會加劇 輪胎磨損與功率和燃料的消耗,而且可能導致轉向和操縱性能惡化。為了防止 - 13 - 這些現象的發(fā)生,汽車就要安裝差速器,從而保證了驅動橋兩側車輪在行程不 等時具有不同的旋轉角速度,滿足了汽車行駛運動學的要求。在驅動橋的左右 車輪之間設置差速器,稱為輪間差速器,在兩 軸間分配轉矩,保 證兩輸出軸有 可能以不同的角速度轉動,使汽車行駛時能作純滾動運動,提高了車輛的通過 性。 現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 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 差速器傳動方案的擬定 普通的對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齒輪,所以差速器的從動錐齒輪尺 寸受到主減速器從動齒輪軸承支承座以及主動齒輪導向軸承座的限制。而因 為此次設計的是安裝在驅動橋的兩個半軸之間的差速器,所以尺寸受到軸承 座的限制。輪間差速器的非 標準零主要有從動錐齒輪(對稱式錐齒輪)、行星齒 輪軸(十字軸)等等。 2.3 差速器的總體設計 2.3.1 傳動比的分配 1、一檔變比: :64.31i 2、主傳動比: 5.0i 3、總傳動比: 92.1.364i01總 2.3.2 傳動裝置的運動和動力參數計算 1、主減速器主動錐齒輪所傳遞的扭矩 01403.6948.216mMNi - 15 - 2、主減速器從動錐齒輪所傳遞的扭矩: 01402.9.6173.mMNi總 3、差速器轉矩比為: .S 則: 24.1MSBmNB.7360 根據上述兩個計算表達式可以得到: s.25NMB40961 由此可以選取半軸齒輪所接收的轉矩: mB. 主減速器主動錐齒輪轉速: in/26.134.50/1rin主 半軸齒輪轉速: rmpi 4.89./0 總 同時根據差速器的傳動原理: 021n 當車輛轉向時其極限情況為內側車輪不轉,則另一側車輪轉速為: rmp48.690 因此車輛轉向時: - 16 - 1)半軸齒輪最大轉速: rmpn48.69max 2)最大轉矩: NM.01ax 通過上述計算可以得到汽車差速器的基本參數總結表: 表 2-1 汽車差速器傳動裝置和動力參數 名稱 轉速 n/( )1minr 扭距/N 傳動比/i 發(fā)動機最大扭矩/轉速 M.max 4500 140 1 I 擋 4500 140 3.64 主減速器主動錐齒輪 1236.26 489.216 3.55 主減速器從動錐齒輪 348.24 1736.717 半軸齒輪 696.48 961.40 - 17 - 第三章 汽車差速器傳動零部件的設計 3.1 主減速器齒輪的基本參數選擇、設計與計算 螺旋錐齒輪傳動(圖 3-1)的主、從動齒輪軸線垂直相交于一點,齒輪并 不同時在全長上嚙合,而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉向另一端。另外,由于 輪齒端面重疊的影響,至少有兩對以上的輪齒同時嚙合,所以它工作平穩(wěn)、 能承受較大的負荷、制造也簡單。但是在工作中噪聲大,對嚙合精度很敏感, 齒輪副錐頂稍有不吻合便會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,必須將支承軸承預緊,提高支承剛度,增大 殼體剛度。本次課程設計采用螺旋錐齒輪傳動 a) 圖 3-1 主減速器齒輪傳動形式 a)螺旋錐齒輪傳動 b)雙曲面齒輪傳動 c)圓柱齒輪傳動 d)蝸桿傳動 驅動橋錐齒輪的工作條件是相當惡劣的,與傳動系其它齒輪相比,具有 載荷大、作用時間長、變化多、有沖擊等特點。它是傳動系中的薄弱環(huán)節(jié)。 錐齒輪材料應滿足如下要求: - 18 - 1)具有高的彎曲疲勞強度和表面接觸疲勞強度,齒面具有高的硬度以保 證有高的耐磨 性。 2)輪齒芯部應有適當的韌性以適應沖擊載荷,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,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、齒輪齒數 1)按傳動方案選用直齒輪圓錐直齒輪傳動 2)主減速器受輕微沖擊,速度不高,故選用 7 級精度(GB 10095-88) 。 3)材料選擇 由機械設計手冊選擇直齒錐輪材料為 20CrMnTi(調質) ,硬 度為 300HBS(齒芯部).60HRC(齒面) 4)選小齒輪齒數 ,則: ,取 。16z ,8.561.312zi主 572z 1、按齒面接觸強度設計 由機械設計手冊進行試算,即: 3 2121 )5.0(9.2uKTZEdRRHt (1)確定公式中各計算數值: 1)初選載荷系數: 3.1tK - 19 - 齒輪 7 級精度,由機械設計手冊查得動載系數: 25.1VK 直齒輪: FH 由機械設計手冊查得 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時: 15.beHFHK 故載荷系數: 438.2.HVAK 2) 計算小齒輪傳遞的轉矩 m.2169.064310MNTi 3)由機械設計手冊選取齒寬系數 .R 4)由機械設計手冊查得材料的彈性影響系數 5)由機械設計手冊按齒面硬度查得小齒輪的接觸: aEMPZ8.19 疲勞強度極限: aH601lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限: aHMP2li 6)由機械設計手冊計算應力循環(huán)次數。 1364.501n ,9103.730812hjLN - 20 - ;1052.8.308921iN 7)由機械設計手冊取接觸疲勞壽命系數系數: ,9.1HNK93.2HN 8)計算接觸疲勞許用應力。 取失效率為 ,安全系數 由機械設計手冊得.S MPaaHH 3.122.16091limN1 aaS40.3K2li22 PHH67.121 (2)計算 1)計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)計算齒寬 b 及模數 ntmmdt 84.2396.703.1ztnt 51.21 - 21 - h=2.25 =2.25 4.51=10.14mm,ntm35.2hb 3)按實際的載荷系數校正所算的分度圓直徑 1dmKdtt 72.43.825.731 計算模數 :nm5.41672.zdmn 3.按齒根彎曲強度設計 由機械設計手冊得彎曲強度的設計公式為 321)5.0(4FSaRRYuZKTm ()確定公式內的各計算數值 )由機械設計手冊查得: 小齒輪的彎曲疲勞強度極限: aFEMP10 大齒輪的彎曲強度極限: aFE2 )由機械設計手冊取彎曲疲勞壽命系數: ,86.01FNK,89.02FN )計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數 ,由機械設計手冊得:S MPaFENF 8601086.11 - 22 - MPaSKFENF 8901089.22 4)計算載荷系數 。 43.15.2.FVA )查取齒形系數。 6.3tanco1221dzu.7456.3rt2 7.210.5cos).01(222 zmdzRvv 取整: 2vz 取6.15.3221uv 17vz 由機械設計手冊查得: ; 97.1Fay06.2Fay )查取應力校正系數。 由機械設計手冊查得: 。52.1Say97.Sa )計算半軸齒輪的 ,行星齒輪的1tFtF052.86.971FSaY - 23 - 0456.897.10622FSaY 大齒輪的數值大。 ()設計計算 13253224(0.5)38.0.05.(.)63.16mFaSRRYKTZu 對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數 大于齒根彎曲疲勞計m 算的模數,由于齒輪模數的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力,而 齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數與齒數的乘積) 有關,可取由彎曲強度算得的模數 3.63 并就近圓整為標準值 , 4 所以這樣設計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強度,又滿足了齒根彎 曲疲勞強度,并做到結構緊湊,避免浪費。 所以,直齒錐齒輪的模數為 4m 取分度圓直徑 ,修正齒數d72.41 ,取68.1472.1Z19Z 則: 95.32 計算中心距 mZa172)(21 計算大、小齒輪分度圓直徑: - 24 - 12768dZm 計算齒輪寬度: db.41 圓整后?。?,mB221 3.3 主、從動直齒錐齒輪的具體參數 表 2 主減速器主、從動直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序號 項目 計算公式 計算結果 1 模數 m m=4 2 主動錐齒輪齒數 16,應盡量取最小值1z 19z 3 從動錐齒輪齒數 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 差速器的基本參數選擇、設計與計算 3.4.1 行星齒輪差速器的確定 1)選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數 選擇直齒圓錐齒輪,選用 7 級精度,材料為 20CrMnTi(調質) ,硬度為 5862HRC,行星齒輪數目的選擇 ,半軸齒輪齒數10Z20Z - 26 - 2)按齒根彎曲疲勞強度計算 321)5.0(4FSaRRYuZKTm 確定計算參數 由機械設計手冊查得齒輪彎曲疲勞強度極限: MPaFE1021 由機械設計手冊取彎曲疲勞壽命系數: 86.01FNK92 2tanco121dzu43.6rt2 4.5.02cos)5.01(22 zmdzRvv 根據機械設計手冊對齒輪參數(齒數)取整: 452vz25.121uv1vz 上述計算中: 按比例的方法同時把齒數 , 增大:1vz 1z2 ,63z - 27 - 按同樣的方法算得: =18, =70。1vz2v 由機械設計手冊得: ,9.1Fay4.2Fay 3)查取應力校正系數。 由機械設計手冊查得: 53.1Say72 取彎曲疲勞安全系數 ,由機械設計手冊得:1S MPaKFENF 9461086.1 SFEF 79.22PaFF5.6210471.93.1FSaY.75.24 2FSa 計算: :13.047.120)3.51(3.04 5m 根據機械設計手冊圓整可以得到: - 28 - =3.5m 按齒面接觸疲勞強度計算 3 2121 )5.0(9.2uKTZEdRRHt 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限: aMP1lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限: aH502li 由此可以得到: MPaSHH 135019.K1limN1 aa93.02li22 PHH5.1721 計算小齒輪分度圓直徑: mdt 92.71)3.051(3.0845.17289.3 21 為了能同時滿足彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度,?。?1)最佳半軸齒輪的齒數: 5.2012mdZt 根據機械設計手冊對上述結果圓整為: 2 - 29 - 同樣: 5.1021Z 根據機械設計手冊對上述結果得到圓整為: 1 計算中心距: mZa562)(1 計算大、小齒輪的分度圓直徑 139dz274 計算齒輪寬度 mdb5.1 圓整后?。?B217 表 3 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表 序號 項目 計算公式 計算結果 1 模數 m m=3.5 2 行星齒數 10,應盡量取最小值1z 1z 3 半軸齒數 =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度計算 差速器齒輪主要進行彎曲強度計算,對疲勞壽命則不予考慮,這是因為 行星齒輪在工作中經常只起等臂推力桿的作用,僅在左、右驅動車輪有轉速 差時行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對滾動的緣故。 越野汽車的差速器齒輪的彎曲應力校核如下 由機械設計手冊得彎曲強度的校核公式為; )5.01(FFRSaFtbmYK 其中, ,50.31.273501n 81 103.786hjLN;109.328.2i10zi ()確定公式內的各計算數值 )由機械設計手冊查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限: aFEMP10 大齒輪的彎曲強度極限: aFE2 )由機械設計手冊取彎曲疲勞壽命系數: 10.86FNK - 32 - 20.89FNK )計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數 ,由機械設計手冊得.1S10.8627.3FNESMPa220.8915.3FNEKSPaM 4)計算載荷系數 。K1.25.1438AVFK )查取齒形系數。 2tanco121dzu43.6rt2 4.5.02cos)5.01(22 zmdzRvv ?。?42vz - 33 - :25.1421uzv1v 在 機械設計手冊中無法查到,因此按比例的方法同時把齒數 ,z 1z 增大, ,26132z 按同樣的方法算得: =181vz =70。2 由機械設計手冊查得: 91.Fay24 3)查取應力校正系數。 由機械設計手冊查得: ,53.1Say75.12Say 4)計算半軸齒輪的 ,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 , 12F13(0.5).438.241759.0.2tFaSRKYbmMPa( ) 由于: 23.481F1FMPa 所以半軸齒輪強度合格。 , 21F23(0.5).4892.15.06tFaSRKYbmMPa( ) 由于: 59.261FFMPa 所以行星齒輪強度合格。 - 35 - 行星齒輪結構圖如下: 圖 3. 行星齒輪結構圖 3.4.3 半軸的設計 (一)半軸計算轉矩及桿部直徑 根據工作條件,初選軸的材料為 45 鋼,調質處理。 全浮式半軸只承受轉矩,全浮式半軸的計算載荷可按主減速器從動錐齒輪計算轉矩進一 步計算得到。即: 21.476.1385.0Tj 上述表達式中: 差速器轉矩分配系數,對于圓錐行星齒輪差速器可取 0.85; 單位為 Nm,T 已經考慮到傳動系中的最小傳動比構成。 對半軸進行結構設計時,應注意如下幾點: - 36 - 桿部直徑可按照下式進行初選。 333102.5.18.962847.TdTm 上述表達式中: 許用半軸扭轉切應力,MPa; d半軸桿部直徑,mm。 根據初選的 ,按應力公式進行強度校核。 半軸強度校核計算 半軸的扭轉切應力為 MPadT41.802514.3.7601633 上述表達式中: 半軸扭轉切應力,MPa; d半軸直徑,mm。 半軸的扭轉角為: 26.41.38029547180pGlT 上述表達式中: 扭轉角;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 半軸的扭轉切應力考慮到安全系數在 1.31.6 范圍,宜為 490588MPa,單位長度轉角不應大于 8/m。 半軸花鍵計算 半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接,對花鍵應進行擠壓應力和鍵 齒切應力驗算。擠壓應力不大于 200MPa,切應力不大于 73MPa。 1)半軸花鍵的剪切應力: MPa14.8975.03416)25(.7)(1043 bzLDdTps 上述表達式中: 半軸計算轉矩, Nm d半軸花鍵外徑,mm D與之相配的花鍵孔內徑,mm z花鍵齒數 LP花鍵工作長度,mm b花鍵齒寬,mm 載荷分配不均勻系數,計算時可取 0.75 2)半軸花鍵的擠壓應力 32328T10()476.50.75.cpdDzLMPa 上述表達式中: - 38 - 半軸計算轉矩, NmT D半軸花鍵外徑,mm d與之相配的花鍵孔內徑,mm z花鍵齒數 LP花鍵工作長度,mm b花鍵齒寬,mm 載荷分配不均勻系數,計算時可取 0.75 表 4 半軸花鍵參數 3.4.4 滾動軸承的選擇 滾動軸承的選擇 根據載荷及速度情況,選用圓錐滾子軸承。半軸的結構設計,根據 30。選取 30208 其基本參數查表 124, ,半 軸d kNCr2.3 。kNCr5.0 符號 名稱 測得數據(mm) z 花鍵齒數 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 差速器殼體的設計 主減速器從動輪與差速器殼聯接螺栓計算 主減速器從動錐齒輪接收到的轉矩為: mNMX.45839 栓到從動輪中心的距離定為 100mm 選 M16 螺栓機械設計手冊 ,螺母大徑 e=26.8mm, (性能等級為 8.8) ,初定 12 顆。 每顆螺栓所傳遞的力 NTF05.28310245.39102從 由機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 由機械設計手冊: 1)剪切強度: MPadF46.173.14.052822 2) 擠壓強度: Lp 80.)25.8(76.min 上述計算式中: 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 螺紋聯接件的許用切應力為:機械設計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 差速器殼體結構二維圖如下: - 41 - 圖 3. 差速器殼體結構 3.5 差速器總成的裝配 設計完差速器的組成部件就要對差速器進行裝配。工業(yè)上裝配步驟如下: (1)用壓力機將軸承的內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上,在與行星齒輪和半軸齒輪相配合的工作 面上涂抹機油,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 - 意對準殼體上的合件標記,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不大于 。0.5m (3) 將從動錐齒輪裝到差速器左殼上,用螺栓鎖緊。 3.6 差速器零部件的調整 齒輪嚙合間隙的調整:正確的齒輪嚙合間隙范圍為 ,而一對0.15.4m 齒輪的齒輪間隙變動范圍為 。如:一 對齒輪 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 的嚙合間隙的調整可用移動差速器 軸承的調整螺母來達到。0.25m 由于差速器軸承的預緊度已經預先調好,因此調整嚙合間隙時,一側的調整螺 母松或緊多少。另一側的調 整螺母也要松或緊多少,以便差速器軸承的預緊度 保持不變。 差速器裝配結構圖如下: - 43 - 圖 3. 差速器裝配結構圖 - 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,當初的目標是希望在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產力的實體 模型設計系統(tǒng)。從 1995 年推出第一套 SolidWorks 三維機械設計軟件至今, 至 2010 年已經擁有位于全球的辦事處,并經由 300 家經銷商在全球 140 個國 家進行銷售與分銷該產品。1997 年,Solidworks 被法國達索(Dassault Systemes)公司收購,作為達索中端主流市場的主打品牌。 在 SolidWorks 中,當生成新零件時,你可以直接參考其他零件并保持這種 參考關系。在裝配的環(huán)境里,可以方便地設計和修改零部件。對于超過一萬 個零部件的大型裝配體,SolidWorks 的性能得到極大的提高。 SolidWorks 可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動,并且可以對運動的零部 件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測。 用智能零件技術自動完成重復設計。智能零件技術是一種嶄新的技術, 用來完成諸如將一個標準的螺栓裝入螺孔中,而同時按照正確的順序完成墊 片和螺母的裝配。 鏡像部件是 SolidWorks 技術的巨大突破。鏡像部件能產生基于已有零 部件(包括具有派生關系或與其他零件具有關聯關系的零件)的新的零部件。 SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術,來加快裝配體的總體裝配。 智能化裝配技術能夠自動地捕捉并定義裝配關系。 - 45 - SolidWorks 提供了生成完整的、車間認可的詳細工程圖的工具。工程圖 是全相關的,當你修改圖紙時,三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。 從三維模型中自動產生工程圖,包括視圖、尺寸和標注。 增強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,可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離,進行單 獨操作,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。 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一個裝配體的兩個 特征間的尺寸向上層疊所產生的影響。每次研究的結果為一個最小與最大公 差層疊、一個最小與最大和方根 (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 描數據(網格或點云文件)或從數學軟件中打開曲線數據,準備數據,然后 將之轉換成曲面或實體模型。 3). SolidWorks Motion - 46 - 使用運動分析 (可在 SolidWorks premium 的 SolidWorks Motion 中 使用)精確模擬并分析裝配體的運動,同時合成運動算例單元的效果(包括 力、彈簧、阻尼以及摩擦)。運動分析算例將 運動算例單元在運動計算中與 配合結合。因此,運動約束、材料屬性、質量、及零部件接觸包括在 SolidWorks Motion 運動學解算器計算中 4). SolidWorks Simulation SolidWorks Simulation 是一個與 SolidWorks 完全集成的設計分析 系統(tǒng)。SolidWorks Simulation 提供了單一屏幕解決方案來進行應力分析、 頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析。SolidWorks Simulation 憑借著 快速解算器的強有力支持,使得您能夠使用個人計算機快速解決大型問題。 SolidWorks Simulation 提供了多種捆綁包,可滿足您的分析需要。 SolidWorks Simulation 節(jié)省了搜索最佳設計所需的時間和精力,可大大縮 短產品上市時間。 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 應用程序為項目數據管理軟件,在 SolidWorks 環(huán)境 內部運行或作為獨自應用程序在 SolidWorks Explorer 中運行。Workgroup PDM 以檢出、檢入、修訂控制及其它管理任務的步驟來控制項目。 SolidWorks Explorer 是一個文件管理工具,可幫助您進行諸如重新命名、 替換和復制 SolidWorks 文件之類的工作。您可顯示文檔的參考,使用各種 準則搜索文檔,并列舉文檔的所有使用之處。 您可在有或在無 SolidWorks 應用程序的情況下使用Workgroup PDM。 您可帶有或不帶有 SolidWorks 應用程序,或者帶有或不帶有 Workgroup PDM 插件來使用 SolidWorks Explorer。 8). SolidWorks Task Scheduler SolidWorks Task Scheduler 可讓您設置將來執(zhí)行的任務。例如,如果 您需要執(zhí)行資源消耗大的任務(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蝿瞻才艦閮H 執(zhí)行一次,或安排為每日、每周或每月執(zhí)行。SolidWorks Task Scheduler 獨立于 SolidWorks 應用程序而運行。 您可隨任何 SolidWorks 許可來使用 SolidWorks Task Scheduler,以將 文檔轉換到最新的 SolidWorks 版本并分解文檔。要排定大多數其它任務, 您必須具有 SolidWorks Professional、SolidWorks Premium 或 SolidWorks Office 許可。 9). SolidWorks Design Checker SolidWorks Design Checker 對標注尺寸的標準、字體、材料和草圖等 設計要素進行驗證,以確保 SolidWorks 文件滿足預定義的設計標準。 10). SolidWorks Utilities - 48 - SolidWorks Utilities 是一套工具,可讓您詳細檢查實體模型的幾何體, 并與其它模型作比較 11). FeatureWorks FeatureWorks 軟件可以識別 SolidWorks 零件文件中輸入實體的特征。 識別的特征與您使用 SolidWorks 軟件生成的特征相同。您可以編輯所識別 特征的定義來改變其參數。對于基于草圖的特征,在您識別特征后,您可從 SolidWorks FeatureManager 設計樹編輯草圖以更改特征的幾何。 FeatureWorks 可以識別以下特征: (1) 拉伸或旋轉特征 (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、及帶有負拔模的筋。 (5) 拔模特征 (6) 孔。您可使用自動或交互特征識別來識別這些類型的孔: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。 您也可識別異型孔向導孔。 (7) 放樣。交互識別基體放樣。 (8) 抽殼 (9) 掃描。交互識別凸臺和切除掃描。 - 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。一次選擇一個實體來識別多體零件。 12). SolidWorks Toolbox SolidWorksToolbox 包括標準零件庫,與 SolidWorks 合為一體。選 擇您的標準和想插入的零件類型,然后將零部件拖動到您的裝配體。您可自 定義 Toolbox 零件庫,使之包括您公司的標準,或包括您最常引用的零件。 Toolbox 庫包含所支持標準的主零件文件和有關扣件大小及配置信息的數據 庫 (SWBrowser.mdb)。在 SolidWorks 中使用新的零部件大小時,Toolbox 會根據您的用戶參數設置更新主零件文件以記錄配置信息或針對此大小生成 零件文件。 Toolbox 支持的國際標準包括 ANSI、AS、BSI、CISC、DIN、GB、ISO、IS、JIS 和 KS。 13). PhotoView 360 您可使用 PhotoWorks 應用程序生成 SolidWorks 模型具有特殊品質的 逼真圖象。PhotoWorks 提供了許多專業(yè)渲染效果。PhotoWorks 應用程序基 - 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 用戶提供了一個容易使 用的初步應力分析工具。SimulationXpress 通過在計算機上測試您的設計而 取代昂貴并費時的實地測試可幫助您降低成本及上市時間。 例如,您可能要檢查向水龍頭施加的力的效果。SimulationXpress 仿真 設計周期,并提供應力結果。它還會顯示水龍頭的臨界區(qū)域以及各區(qū)域的安 全級別。根據這些結果,您可以加強不安全區(qū)域,并去掉超安全標準設計區(qū) 域的材料 16). DriveWorksXpress 用DriveWorksXpress自動化您的設計過程: (1) 捕捉和重新使用設計知識,以節(jié)省時間和金錢。 (2) 合并設計規(guī)則,以最大限度地減少錯誤和降低人為錯誤的成本。 (3) 自動化重復性任務,以便在指定新變體時極大地縮短設計時間。 - 51 - (4) 使設計工程師從重復性任務中解脫出來,以集中于新設計和特殊設計。 (5) 根據您生成的規(guī)則,快速、輕松地生成變體 17). DFMXpress DFMXpress 是一種用于核準 SolidWorks 零件可制造性的分析工具。使 用 DFMXpress 識別可能導致加工問題或增加生產成本的設計區(qū)域。 18). 3D Content Central 3D ContentCentral 用于訪問零部件供應商和個人提供的所有主要 CAD 格式的 3D 模型。 供應商內容 - 鏈接到提供經認可的 3D 模型的供應商網 站。用戶庫 - 鏈接到使用 3D PartStream.NET 的個人提供的模型。 4.3 建模與仿真 本次畢業(yè)設計的三維模型圖及運動仿真文件件畢業(yè)設計附錄 - 52 - - 53 - 總 結 大學四年學習生涯即將結束,畢業(yè)設計是大學的一個重要的環(huán)節(jié),是我 們步入社會參與實際的汽車零件設計一次極好的演示,此次我設計的輪邊差 速器,從最初的選題,撰寫開題報告到輪邊差速器組成部分的設計計算、繪 圖直到完成設計。期間,查找資料,老師指導,與同學交流,反復修改圖紙 等等,每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 在學校提供的實驗設 備和實驗條件下,我反復的做了幾次差速器的拆裝實驗,再結合查找的資料, 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準 件的設計步驟,鍛煉了自己獨立成功完成實驗的能力,培養(yǎng)了獨立設計的能 力。此次畢業(yè)設計是對我所學公共基礎知識和專業(yè)知識的一次實際檢驗和鞏 固,同時也為我走向現在汽車車燈設計的工作崗位前的一次熱身。 在設計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是如何起到作用的,讓設計很難進行;還有差速器 行星錐齒輪的設計參數的選定以及選用,十字軸尺寸的設計和標準零件的選 用都碰到了一些困難,但是經過查閱圖書館的資料和網上信息來熟悉零件的 特點,再比較所選定零件的優(yōu)劣性以及安裝和調整難易程度來選用最合適的 零件。每攻克一個難題都讓我欣喜的同時也受益匪淺。 在完成畢業(yè)設計的過 程中也收獲了很多,比如學會了查找相關資料的相關標準,也初步學會分析 數據,提高了自己的繪圖能力,懂得了許多經驗公式的獲得是前人不懈努力 的結果。同時,仍然有很多課題需要后輩去努力完善。也學會了做事應有的 態(tài)度和心態(tài),對出現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
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