摘 要

差速器是汽车传动中的重要组成部分，为了让车辆在转向和通过不平路面的时候左右轮可以存在一定的轮速差，车辆的前轴和后轴都装备了差速器。但普通差速器锁紧系数较小，当出现一侧车轮处于低附着路面的情况，一侧车轮将高速转动，另一侧车轮转动停止，从而使车轮丧失驱动力，因此产生了防滑差速器。

非圆锥齿轮相对于电子主动控制式等具有结构紧凑，传动精确、可靠、平稳的优点，现在并没有得到广泛的应用，其原因是设计和制造过程比较复杂，目前非圆锥齿轮防滑差速器的设计理论和方法并不完善。

本文通过设定的汽车整车参数，对差速器零件进行设计计算，在CATIA软件选用知识顾问模块，通过定义参数及公式，创建零件实体，并由各零件的尺寸约束和相互约束完成差速器的装配。最后，在ANSYS软件中建立齿轮的有限元模型，在分析求解模块中施加载荷和边界条件，对非圆锥齿轮进行静力分析，判断齿轮是否满足强度要求。本毕业设计的目的是建立防滑差速器非圆锥齿轮几何模型和防滑差速器模型，对非圆锥齿轮防滑差速器结构进行受力和运动学分析。本毕业设计对建立非圆锥齿轮防滑差速器结构设计方法，促进非圆锥齿轮防滑差速器的应用和发展具有一定的意义。

关键词：差速器；锥齿轮；静力分析

Abstract

Differential is an important part of the car drive system,.In order to allow vehicles in the steering and through the uneven road when the left and right wheels can have a certain wheel speed difference, the vehicle's front axle and rear axle are equipped with differential.Four-wheel drive system The model is also equipped with a central differential for the distribution torque. But the common differential locking factor is small, when there is a side of the wheel in the case of low attached road, the side of the wheel will be high-speed rotation, the other side of the wheel rotation to stop, so that the wheel lost driving force, resulting in non-slip differential Device.

Non-bevel gear anti-skid differential Compared to friction plate, electronic active control and other non-slip differential with compact structure, transmission precision, reliable, stable advantages, and now has not been widely used, the reason is the design and manufacture The process is more complex, the current non-bevel gear slip differential design theory and methods are not perfect.

In this paper, through the design of the vehicle parameters, the differential parts design and calculation, in the CATIA software selection knowledge consultant module, through the definition of parameters and formulas to create parts entities, and by the size of the parts constraints and mutual restraint to complete the differential Assembly of the device. Finally, the finite element model of gear is established in ANSYS software. The load and boundary conditions are applied in the analysis and solution module, and the non-bevel gear is analyzed statistically to judge whether the gear meets the strength requirement. The purpose of this graduation project is to establish the geometric model and non - slip differential model of non - slip differential, and to analyze the force and kinematics of non - bevel gear anti - skid differential structure. This graduation design has a certain significance to establish the non - bevel gear anti - skid differential structure design method and promote the application and development of non - bevel gear anti - skid differential.

Key Words:Differential;Bevel gear; Static analysis

目录

第1章 绪论 1

第2章 差速器方案选择 3

2.1 差速器概述 3

2.1.1 差速器的功能 3

2.1.2 差速器的分类 3

2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器 3

2.2.1行星齿轮机构的转矩分配 3

2.2.2差速器中的转矩分配 5

第3章 非圆锥齿轮防滑差速器的设计与建模 7

3.1 整车参数 7

3.2 差速器齿轮的设计 7

3.2.1 差速器齿轮材料的选择 7

3.2.2 差速器齿轮的基本参数的选择 7

3.3 差速器壳体建模 14

3.4 差速器其他部件的设计与建模 15

3.4.2 行星齿轮轴的尺寸设计 16

3.4.3 行星齿轮球面垫圈的尺寸设计与建模 17

3.4.4 螺栓的选用 17

3.5 主减速器齿轮设计 18

3.5.1 主减速器齿轮几何参数的选择 18

3.5.2轮齿的弯曲强度计算 22

3.5.3轮齿的接触强度计算 23

3.6 主减速器齿轮的材料的选择 24

第4章 差速器齿轮的强度分析 27

4.1 ANSYS软件介绍 27

4.2 差速器齿轮有限元接触分析 27

4.2.1 建立有限元模型 27

4.2.2 网格划分 28

4.2.3 设置材料属性 30

4.2.4 添加约束和载荷 30

4.2.5 齿轮弯曲应力分析 31

第5章 总结与展望 32

5.1 总结 32

5.2 展望 32

参考文献 33

绪论

1.1非圆锥齿轮防滑差速器研究背景

差速器机构能使回旋运动从一根轴传至两根轴，并使后者互相间产生转速差，在行驶过程中将扭矩自由地分配给两侧车轮，使车辆可以正常的转向或者通过不平的路面。

目前常用的差速器可分为普通差速器和防滑差速器两种。普通差速器通过圆锥齿轮行星轮系完成扭矩分配，依靠传动系统各元件的摩擦力获得的锁紧系数，但锁紧系数较小，当呈现一侧车轮处于低附着路面的情况，一侧将高速转动，另一侧转动停止，从而使车轮丧失驱动力。而防滑差速器利用如摩擦力、电子主动控制液力、机械自锁、液力等方式增加锁紧系数，主要产品有托森差速器、摩擦片式差速器、电子主动控制差速器和非圆齿轮差速器。托森差速器为了增加锁紧系数用一对涡轮蜗杆代替行星齿轮，但整个传动系统传动效率较低、油耗高；摩擦片式差速器离心力推动摩擦片，零件磨损大，寿命较短；电子主动控制差速器利用电子主动控制技术实现锁紧系数的增大，但在面对汽车复杂多变的工况时难以保证其稳定性和耐久性；非圆齿轮差速器布局紧凑，传动准确、可靠、平稳，能够实现变速比的传动，能够实现自动锁止，能够实现变速比的传动，并有良好的差速性能，但是现在并没有得到广泛的应用，其原因是设计和制造过程比较复杂，目前变传动比锥齿轮的设计理论和方法并不完善。

1.2非圆锥齿轮防滑差速器研究现状