汽车差速器的建模与强度分析

摘要

汽车的驱动桥，是传动系统中最后一个传动单元，它主要由差速器、主减速器、半轴和驱动桥壳来组成的，它的基本功能是增大由传动轴或变速器所传递来的转矩，然后将所传递来的动力分配给左右驱动车轮，此外它还承受作用在路面、车架或车身之间的垂直力、横向力和纵向力。
　　差速器作为汽车传动中的一个重要零件，它可以将万向传动装置传递过来的发动机转矩，传递给左右驱动车轮，以至于可以实现降速增扭。另外差速器对于整个汽车在提高行驶的平稳性和通过性方面也有着极其特殊的作用，因此在汽车的设计中，设计者应该高度重视差速器的设计。本次设计的是有关轻型汽车差速器总成，使其具有可行性。
　　本论文主要研究工作如下：
　　(1)在设计过程中，根据差速器的差速原理、工作原理和不同类型的特点，确立了对称式锥齿轮差速器的研究方案。
　　(2)对锥齿轮传动进行设计，应用PRO/E5.0软件实现差速器的三维建模和直齿锥齿轮的参数建模，并进行虚拟装配，为进行有限元分析打下基础。
　　(3)运用ANSYS有限元分析软件，对汽车差速器中锥齿轮进行接触应力分析，首先需在PRO/E中将齿轮进行切割，然后进行装配得到啮合模型，导入到ANSYSWorkbench中，通过分析得到齿轮啮合接触状态的应力分布规律。
　　(4)运用ANSYS有限元分析软件，对差速器壳体进行静力学分析，分析差速器壳的强度和刚度。然后通过对差速器壳体进行划分网格、设置载荷及边界条件，最后进行求解，得出差速器壳体的应力和应变分布图，然后通过分布图找出差速器壳体容易破坏的部位，进而提出改善差速器壳体强度的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 差速器国内外研究现状及发展状况

1．2．1 国外差速器生产企业的研究现状

1．2．2 我国差速器行业市场的发展及研究现状

1．3 汽车变速器介绍

1．3．1 汽车变速器概述

1．3．2 汽车变速器的发展现状

1．4 本文研究意义及内容

1．4．1 课题意义

1．4．2 研究内容

1．5 本章小节

第2章 汽车差速器的设计

2．1 差速器的概述

2．1．1 差速器的由来

2．1．2 汽车差速器的分类及用途

2．2 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理

2．2．1 行星齿轮机构转速分配

2．2．2 锥齿轮差速器中的转矩分配

2．3 差速器的方案选择及结构

2．4 汽车差速器的工作原理

2．5 差速器参数设计

2．5．1 差速器中的转矩分配计算

2．5．2 差速器中齿轮参数设计

2．6 本章小结

第3章 汽车差速器的设计与建模

3．1 齿轮传动的设计

3．1．1 齿轮材料的选取

3．1．2 设计参数

3．1．3 轮齿受力分析

3．1．4 齿亟接触疲劳强度计算

3．1．5 齿根弯曲强度计算

3．2 Pro／E软件的介绍

3．3 直齿锥齿轮三维模型的建立

3．4 差速器主要零件的建模与装配

3．4．1 差速器主要零件三维模型

3．4．2 差速器的装配

3．5 本章小结

第4章 直齿锥齿轮的接触分析

4．1 ANSYS软件介绍

4．1．1 ANSYS Workbench概述

4．1．2 ANSYS分析求解步骤

4．2 非线性静力分析概述

4．2．1 非线性行为概述

4．2．2 非线性分类

4．2．3 非线性问题的求解

4．2．4 非线性有限元问题的处理

4．3 接触问题概述

4．3．1 经典接触理论

4．4 基于Workbench的锥齿轮静接触应力分析

4．4．1 齿轮有限元接触分析概述

4．4．2 锥齿轮啮合的接触分析

4．5 ANSYS分析与理论计算值相比较

4．6 本章小结

第5章 差速器壳的强度分析

5．1 结构静力学分析概述

5．2 差速器壳的有限元静力分析

5．2．1 设置材料属性及划分单元格

5．2．2 施加载荷和约束

5．2．3 求解

5．3 强度分析

5．4 刚度分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢