前置前驱变速器主减速器设计
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 CAD技术及其发展 1
1.3 桑塔纳轿车的介绍 3
1.4 本文研究内容 3
2 桑塔纳轿车主减速器和差速器设计 3
2.1 汽车主减速器和差速器的概述 3
2.1.1 主减速器的研究现状 3
2.1.2 主减速器的作用及工作原理 3
2.1.3 差速器的研究现状 4
2.1.4 差速器作用及原理 5
2.2 桑塔纳轿车主减速器齿轮计算载荷的确定 5
2.2.1 按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动齿轮的计算转矩Tce 6
2.2.2 按驱动车轮打滑转矩确定从动齿轮的计算转矩Tcs 6
3 主减速器与差速器零部件的尺寸计算 6
3.1 主减速器主、从动锥齿轮参数计 6
3.1.1 初步设计 6
3.1.2 几何计算 7
3.2 差速器行星齿轮与半轴齿轮主要参数选择和计算 10
3.2.1 行星齿轮数目的选择 10
3.2.2 行星齿轮球面半径Rb的确定 10
3.2.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 10
3.2.4 差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 11
3.2.5 压力角的选择 11
4 基于CATIA的主减速器和差速器参数化建模 11
4.1 CATIA简介 11
4.2 基于CATIA的主减速器主、从动锥齿轮的参数 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
化建模 14
4.3 基于CATIA的差速器行星齿轮、半轴齿轮的参数化建模 21
4.4 差速器壳的创建 22
4.5 主减速器与差速器装配 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 引言
1．1 课题研究的背景及意义
随着社会的进步，科学技术不断的发展，人们对产品的需求越来越多样化，由此一系列的新产品被发明。在汽车诞生的100多年里，汽车已经由原来的新产品，逐渐走进千家万户。在我国，经过了三十多年的发展，随着产能和质量的逐年上升，汽车产业已经成为了一个支柱性产业。2014年中国汽车市场继续着新一轮强劲的增长势头，取得了令世人瞩目的辉煌成就。2014年全年国产汽车产销超过2300万辆，继续成为2014年新车销量世界第一。
汽车主减速器作为汽车传动系统的关键组成部分，它将来自变速箱的动力减速增矩，通过差速器输出到驱动车轮。对于一般的前置前驱车辆，对于纵置的发动机主减速器还具有改变转矩传递方向的作用，方便于传动轴与车轮的连接。汽车主减速器对于汽车的动力性、经济性、轻便性、平稳性与效率等方面都有直接的影响。作为主减速器中的关键零件减速齿轮，起着改变力矩方向和传递转矩的作用，差速器中的半轴齿轮、行星齿轮起着分配转矩的作用，因为工作时车速是瞬时变化的，工况复杂，所以对齿轮的设计要求很高，对于减速齿轮要求具有较高的传动效率、低噪声、体积小、较强的承载能力、可靠性高、寿命长等特点。因此，对齿轮的精确三维建模就显得非常必要。
1．2 CAD技术及其发展
计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)指的是利用计算机高效率的图形处理能力和强大的计算能力，辅助一项设计的建立、分析、修改或优化的过程，是一门综合了最新计算机科学和工程设计方法而形成的学科。
计算机辅助设计CAD技术起步于二十世纪50年代后期，随着计算机技术的不断发展与进步，人们实现了利用计算机进行绘图，CAD技术开始快速发展，传统的手工绘图不但繁琐、费时，而且精度低，人们希望借助此项技术来摆脱这样状况。在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是Computer Aided Drawing(or Drafting)而并不是现在我们经常讨论CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。一直持续到70年代末期，CAD技术都是以二维绘图为主要目标的算法，以后作为CAD技术的一个分支而相对独立、平稳地进行发展。早期CADAM软件应用较为广泛，近十年来Autodesk公司的AutoCAD软件占据绘图市场主导地位。进入70年代后，汽车和飞机工业发展迅速，设计人员在汽车和飞机的设计制造中会遇到大量的自由曲面，如果还是用先前的CAD技术，那么设计出来的样品与设计人员的设想差异巨大，这给CAD技术的发展提出了新的要求。
法国人提出了使人们用计算机处理曲线及曲面问题变得可行的贝赛尔算法，法国达索飞机制造公司，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了名为CATIA的三维曲面造型系统。CATIA的出现，标志着计算机辅助设计技术从原来单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现通过计算机对产品零件的主要信息进行描述，同时也为CAM技术的开发奠定了现实的基础。CAD技术已经成熟并且普及，在许多企业中已经广泛应用。目前，标准化、开放化、集成化、智能化四个方面是CAD技术主要的发展趋势。
（1）标准化
CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，需要一个开放的系统来支持异构跨平台的环境。解决这个问题主要是靠标准化技术。目前标准有两大类，一是市场标准或行业标准，二是公用标准，前者以市场为导向，对有效性和经济利益注重考虑，而后者对标准的开放性和所采用技术的先进性比较注重。
（2）开放化
CAD系统目前广泛建立在95/98/NT和UNIX平台等开放式操作系统窗口，同时也建立在Java LINUX平台，此外CAD系统都提供二次开发环境给最终用户。
（3）集成化
集成化体现在三个层面上：一是广义CAD功能经过集成成为企业一体化解决方案，使企业的信息化进程得到推动；二是将CAD技术的系统、模块或者算法做成芯片集成，使系统的效率提高；三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。
（4）智能化
CAD智能化不仅仅是简单地将CAD技术与现有的智能技术相结合，而是对人类设计的思维模型进行更深入研究，并用信息技术来模拟和表达它。这样不仅会使CAD系统更为高效，而且必将提供新的理论和方法给人工智能领域。CAD智能化这一发展趋势，将对信息科学的发展产生重要的影响[1]。
1．3 桑塔纳轿车的介绍
本文主要对桑塔纳轿车的主减速器和差速器进行分析与设计。桑塔纳轿车的发动机是前置前驱的，整车质量较小，发动机输出功率也不大，因此该车采用质量较小、结构较为简单的部件作为整套动力系统。因为经过大概估算主减速比不大，主减速器采用的是单级主减速器，其体积及质量小、结构简单且成本较低，且主减速器为横向布置，不需要改变动力的传动方向，因此主减速器齿轮采用的是圆柱斜齿轮，具有传动较为平稳、噪声较低、承载能力较强的特点。对于在公路上行驶的汽车来说，由于路况较好，各驱动轮与路面的附着系数几乎没有太大的差别，且附着较好，因此采用的是工作平稳、结构简单、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器。
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 CAD技术及其发展 1
1.3 桑塔纳轿车的介绍 3
1.4 本文研究内容 3
2 桑塔纳轿车主减速器和差速器设计 3
2.1 汽车主减速器和差速器的概述 3
2.1.1 主减速器的研究现状 3
2.1.2 主减速器的作用及工作原理 3
2.1.3 差速器的研究现状 4
2.1.4 差速器作用及原理 5
2.2 桑塔纳轿车主减速器齿轮计算载荷的确定 5
2.2.1 按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动齿轮的计算转矩Tce 6
2.2.2 按驱动车轮打滑转矩确定从动齿轮的计算转矩Tcs 6
3 主减速器与差速器零部件的尺寸计算 6
3.1 主减速器主、从动锥齿轮参数计 6
3.1.1 初步设计 6
3.1.2 几何计算 7
3.2 差速器行星齿轮与半轴齿轮主要参数选择和计算 10
3.2.1 行星齿轮数目的选择 10
3.2.2 行星齿轮球面半径Rb的确定 10
3.2.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 10
3.2.4 差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 11
3.2.5 压力角的选择 11
4 基于CATIA的主减速器和差速器参数化建模 11
4.1 CATIA简介 11
4.2 基于CATIA的主减速器主、从动锥齿轮的参数 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
化建模 14
4.3 基于CATIA的差速器行星齿轮、半轴齿轮的参数化建模 21
4.4 差速器壳的创建 22
4.5 主减速器与差速器装配 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
1 引言
1．1 课题研究的背景及意义
随着社会的进步，科学技术不断的发展，人们对产品的需求越来越多样化，由此一系列的新产品被发明。在汽车诞生的100多年里，汽车已经由原来的新产品，逐渐走进千家万户。在我国，经过了三十多年的发展，随着产能和质量的逐年上升，汽车产业已经成为了一个支柱性产业。2014年中国汽车市场继续着新一轮强劲的增长势头，取得了令世人瞩目的辉煌成就。2014年全年国产汽车产销超过2300万辆，继续成为2014年新车销量世界第一。
汽车主减速器作为汽车传动系统的关键组成部分，它将来自变速箱的动力减速增矩，通过差速器输出到驱动车轮。对于一般的前置前驱车辆，对于纵置的发动机主减速器还具有改变转矩传递方向的作用，方便于传动轴与车轮的连接。汽车主减速器对于汽车的动力性、经济性、轻便性、平稳性与效率等方面都有直接的影响。作为主减速器中的关键零件减速齿轮，起着改变力矩方向和传递转矩的作用，差速器中的半轴齿轮、行星齿轮起着分配转矩的作用，因为工作时车速是瞬时变化的，工况复杂，所以对齿轮的设计要求很高，对于减速齿轮要求具有较高的传动效率、低噪声、体积小、较强的承载能力、可靠性高、寿命长等特点。因此，对齿轮的精确三维建模就显得非常必要。
1．2 CAD技术及其发展
计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)指的是利用计算机高效率的图形处理能力和强大的计算能力，辅助一项设计的建立、分析、修改或优化的过程，是一门综合了最新计算机科学和工程设计方法而形成的学科。
计算机辅助设计CAD技术起步于二十世纪50年代后期，随着计算机技术的不断发展与进步，人们实现了利用计算机进行绘图，CAD技术开始快速发展，传统的手工绘图不但繁琐、费时，而且精度低，人们希望借助此项技术来摆脱这样状况。在CAD软件发展初期，CAD的含义仅仅是Computer Aided Drawing(or Drafting)而并不是现在我们经常讨论CAD(Computer Aided Design)所包含的全部内容。一直持续到70年代末期，CAD技术都是以二维绘图为主要目标的算法，以后作为CAD技术的一个分支而相对独立、平稳地进行发展。早期CADAM软件应用较为广泛，近十年来Autodesk公司的AutoCAD软件占据绘图市场主导地位。进入70年代后，汽车和飞机工业发展迅速，设计人员在汽车和飞机的设计制造中会遇到大量的自由曲面，如果还是用先前的CAD技术，那么设计出来的样品与设计人员的设想差异巨大，这给CAD技术的发展提出了新的要求。
法国人提出了使人们用计算机处理曲线及曲面问题变得可行的贝赛尔算法，法国达索飞机制造公司，开发出以表面模型为特点的自由曲面建模方法，推出了名为CATIA的三维曲面造型系统。CATIA的出现，标志着计算机辅助设计技术从原来单纯模仿工程图纸的三视图模式中解放出来，首次实现通过计算机对产品零件的主要信息进行描述，同时也为CAM技术的开发奠定了现实的基础。CAD技术已经成熟并且普及，在许多企业中已经广泛应用。目前，标准化、开放化、集成化、智能化四个方面是CAD技术主要的发展趋势。
（1）标准化
CAD软件一般应集成在一个异构的工作平台之上，需要一个开放的系统来支持异构跨平台的环境。解决这个问题主要是靠标准化技术。目前标准有两大类，一是市场标准或行业标准，二是公用标准，前者以市场为导向，对有效性和经济利益注重考虑，而后者对标准的开放性和所采用技术的先进性比较注重。
（2）开放化
CAD系统目前广泛建立在95/98/NT和UNIX平台等开放式操作系统窗口，同时也建立在Java LINUX平台，此外CAD系统都提供二次开发环境给最终用户。
（3）集成化
集成化体现在三个层面上：一是广义CAD功能经过集成成为企业一体化解决方案，使企业的信息化进程得到推动；二是将CAD技术的系统、模块或者算法做成芯片集成，使系统的效率提高；三是CAD基于网络计算环境实现异地、异构系统在企业间的集成。
（4）智能化
CAD智能化不仅仅是简单地将CAD技术与现有的智能技术相结合，而是对人类设计的思维模型进行更深入研究，并用信息技术来模拟和表达它。这样不仅会使CAD系统更为高效，而且必将提供新的理论和方法给人工智能领域。CAD智能化这一发展趋势，将对信息科学的发展产生重要的影响[1]。
1．3 桑塔纳轿车的介绍
本文主要对桑塔纳轿车的主减速器和差速器进行分析与设计。桑塔纳轿车的发动机是前置前驱的，整车质量较小，发动机输出功率也不大，因此该车采用质量较小、结构较为简单的部件作为整套动力系统。因为经过大概估算主减速比不大，主减速器采用的是单级主减速器，其体积及质量小、结构简单且成本较低，且主减速器为横向布置，不需要改变动力的传动方向，因此主减速器齿轮采用的是圆柱斜齿轮，具有传动较为平稳、噪声较低、承载能力较强的特点。对于在公路上行驶的汽车来说，由于路况较好，各驱动轮与路面的附着系数几乎没有太大的差别，且附着较好，因此采用的是工作平稳、结构简单、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器。
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