论文总字数：21128字

摘 要

本文以北汽绅宝X35手动时尚版为参考车型，根据该车型的原始参数，对主减速器的结构进行重新设计。设计过程根据原始参数确定主减速器传动方案和主减速比，设计各个零件的结构参数，利用材料力学原理，对设计零件的结构的理论计算，校核其强度。在材料力学计算结果显示满足条件的前提下，使用catia软件对设计零件进行三维建模，直观显示零件的结构，再将模型导入ANSYS，对零件施加作用力和约束，通过软件计算得到设计零件在作用力下的安全系数分布，从而达到对设计零件进行仿真分析的目的。

关键词：主减速器；结构设计；强度；仿真分析

Abstract

This paper takes Beiqi Shenbao X35 manual fashion version as reference model and redesigns the structure of the final drive according to the original parameters of the model.According to the original parameters, the drive scheme and the ratio of the final drive are determined in the design process, and the structural parameters of each part are designed. The strength of the designed part is checked by theoretical calculation of its structure based on material mechanics principle.On the premise that the results of material mechanics calculation show that the conditions are met, the design part is modeled in three dimensions by using CATIA software to visually display the structure of the part, then the model is imported into ANSYS to exert force and restriction on the part, and the safety coefficient distribution of the design part under the force is calculated by software, thus achieving the purpose of simulation analysis of the design part.

Keywords：Main reducer; structural design; strength；Simulation analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1选题研究背景、目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3选题研究内容 2

1.4选题研究路线 2

第2章 主减速器零件的结构设计与强度校核 4

2.1原始参数与主减速比 4

2.2主减速器计算载荷的确定 5

2.2.1按驱动轮打滑时的转矩确定从动锥齿轮的计算转矩T_cs 5

2.2.2按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩T_ce 5

2.2.3按汽车日常行驶的平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩T_cf 6

2.3．主、从动锥齿轮基本参数的选择 7

2.4.主减速器螺旋锥齿轮强度计算 10

2.4.1主减速器材料的选取 10

2.4.2单位齿上的圆周力 10

2.4.3轮齿弯曲强度计算 12

2.4.4轮齿表面接触强度计算 12

2.5.轴的设计 13

2.6轴和轴承的设计 16

2.6.1主动锥齿轮轴的设计 16

2.6.2主动锥齿轮轴的校核 18

2.6.3从动锥齿轮轴的设计 20

2.6.4从动锥齿轮轴的校核 21

2.6.5键的设计和校核 22

2.6.6轴承的寿命计算 22

第3章 建模与仿真 25

3.1齿轮与齿轮轴的建模 25

3.2齿轮和齿轮轴的仿真分析 26

总结和展望 33

参考文献 34

致 谢 36

第1章 绪论

1.1选题研究背景、目的及意义

汽车主减速器作为汽车驱动桥中重要的传力部件，是汽车最关键的部件之一，主减速器设计的好坏关系到汽车的动力性、经济性以及噪声、寿命等诸多方面^[1]。汽车主减速器的主要作用是将发动机或者变速箱传来的扭矩通过减速增距，并将扭矩传递到车轮上来驱动车辆行驶^[2]。

国内外学者一直以来都致力于优化和提高主减速器的性能。主减速器减速器的变化，首先会对汽车最重要的动力性和燃油经济性产生影响。噪声是影响乘客舒适性的关键因素，而主减速器在高速运转过程中产生的噪声会对乘客的舒适性产生很大影响，通过降低齿轮啮合和轴承运转时的噪声可以有效降低主减速器工作的噪声。主减速器的使用寿命同样也是热门课题，通过材料的选择和结构的设计可以有效延长汽车主减速器的使用寿命。

汽车主减速器时汽车传动系统中最重要的部件之一，对汽车主减速器的性能进行优化是促进汽车行业发展很重要的方法，同时汽车主减速器的发展并未进入无法进步的地步，尚有可以优化的空间，因此国内外学者还一直致力于此。本课题以北汽某型汽车为参照车型，通过查阅相关书籍和资料，按照汽车主减速器的设计流程，以实用性和可实现性为基础，利用三维建模软件和仿真分析软件，设计一款适用于参考车型的主减速器，并根据经验总结主减速器设计优化方案，为主减速器的性能优化提供思路。

1.2 国内外研究现状

经过几十年的发展，我国的汽车研发实力有了显著的进步，与国外的差距也在逐渐缩小。针对汽车主减速器的几项关键指标，国内外很多学者都进行了研究。关于噪声问题，刘春喜（吉林大学）早在2004年就针对有效降低汽车主减速器双曲面齿轮啮合噪声进行了研究，利用计算机技术对啮合噪声进行了优化^[3]。在此基础上，2017年王猛、刘世达提出了利用数学模型对齿轮啮合时的重叠系数进行优化，从而降低齿轮啮合噪声^[4]。在国外，也有学者提出了齿面间的摩擦和润滑是噪声产生的主要原因，并利用数值分析和实验相结合为解决这一问题提供了一种方法^[5]。

汽车主减速器使用寿命与齿轮和壳体等强度都有着密切的关系，为了延长使用寿命，陈利等人在2017年对汽车主减速器壳体强度和密封性进行了分析，利用UG和Hyperview软件找出了密封性风险值较高的受力点，并提出了改进意见^[6]。黄一鸣举出在壳体设计过程中利用有限元分析的例子，说明了有限元分析可以在壳体设计过程中有效运用。刘挺同样利用有限元分析对主减速器齿轮强度进行了分析，为齿轮设计提供了方法^[8]。A.Terrin等人提出了作用在齿轮上的力会受到多种因素的影响，确定了主减速器开发过程中在空载下齿轮性能试验分析的必要性，并提供了试验方法^[9]。

此外，国内外还针对汽车主减速器其他方面展开了研究。吴波等人针对汽车主减速器零部件种类繁多、装配过程复杂等问题，利用计算机实现了一套包括自动装配和手动装配两种模式的虚拟装配系统，为用户提供了直观的装配感受^[10]。王科银等人基于CATIA软件研究了参数化建模方法，为齿轮的设计极大的缩短了工期^[11]。廖武和张永康根据减速比对汽车动力性和经济型的影响，结合经验和理论，推出了一种汽车主减速器传动比的选择方法，在主减速器传动比选择上具有一定借鉴意义^[12]。Jian Wang等人以K-H-V摆线针轮减速器为研究对象，提出了一种基于遗传算法的优化方法，为减速器设计提供了简便方法^[13

请支付后下载全文，论文总字数：21128字