摘 要

汽车行业在这个时代飞速发展，随着人们生活水平的日益提高，对汽车的使用性和安全性提出了新的高要求。驱动桥是汽车中十分关键的部件，但是驱动桥的工作环境却十分恶劣。尤其是齿轮因为高速的啮合转动，需要十分高的强度刚度。以往对驱动桥的设计过于依赖于经验公式，这样会导致一些设计上的问题，比如强度刚度不足的情况。

本文以一款轻型混动客车为模型，用CATIA软件对驱动桥关键件进行逆向建模分析，利用CAD得出相应的二维及三维图纸，并以此得出相关重要的设计数据，结合相应车辆已知的一些基础数据，对驱动桥进行优化设计，并使用Hyperwork对模型进行有限元分析。在得到相关数据的基础上对驱动桥提出相应的优化意见。

关键词：驱动桥、CATIA、逆向工程、有限元分析。

Calculation of Strength and Stiffness of Key Parts of Hybrid Light Bus Drive Axle Assembly

Abstract

The automobile industry has developed rapidly in this era. With the increasing living standards of people, new demands have been placed on the usability and safety of automobiles. The drive axle plays a very critical role, but it always working in a very bad environment. In particular, gears require very high strength stiffness due to high speed meshing rotation. In the past, the design of the transaxle was too dependent on empirical formulas, which led to some design problems, such as insufficient strength and stiffness.

In this paper, a light hybrid passenger car is used as a model, and the key components of the transaxle are inversely modeled and analyzed with CATIA software. The corresponding 2D and 3D drawings are obtained by CAD, and relevant important design data are obtained. Some basic data known to the vehicle, optimized the drive axle, and use Hyperwork to perform finite element analysis on the model. Based on the relevant data, the corresponding optimization suggestions for the drive axle are proposed.

Keywords: drive axle, CATIA, reverse engineering, finite element analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究的背景 1

1.2选题的意义 1

1.3驱动桥国内外研究现状 2

1.4驱动桥的介绍 3

1.5驱动桥设计要求 3

1.6整车的参数 4

第二章 驱动桥设计 5

2.1结构方案的选择 5

2.2主减速器设计 5

2.2.1主减速器简介 5

2.2.2主减速器结构类型的选择 5

2.2.3主减速器基本参数设计 6

2.3差速器设计 10

2.3.1差速器简介 10

2.3.2差速器的结构设计 10

2.4车轮传动装置 12

2.4.1车轮传动装置简介 12

2.4.2半轴结构选择 12

2.4.3半轴的设计与校核 12

2.5驱动桥壳设计 13

2.5.1驱动桥壳简介和结构选择 13

2.5.2驱动桥壳的强度分析 13

第三章 基于CATIA的驱动桥逆向建模 15

3.1 CATIA逆向工程 15

3.2 差速器壳体的逆向建模 15

3.2齿轮类零件的逆向建模 18

3.4其他驱动桥重要部件的逆向建模 21

第四章 半轴模型的有限元分析 23

4.1 有限元的简介 23

3.2 半轴的有限元分析 23

3.3经济性分析 28

第五章 总结 29

参考文献 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1研究的背景

因为工业的快速发展，地球的环境形势已经变得十分的严峻^[1]。全球变暖，海平面上升，而我们日常出行的乘用汽车在其中扮演着重要的角色，因为乘用汽车的尾气排放，燃料消耗，造成大量污染的同时，压榨着地球的燃料供给，我们若不进行行业上的改进，大力推进汽车行业可持续发展的进程，我们的未来不容乐观^[2]。

现如今我们各国政府和汽车产业的龙头企业都顺应时代潮流，提出新的发展战略，自信面对未来来自个个方面的挑战^[3]。提高汽车行业可持续发展的水平，加强自我的技术拓展和国际竞争力。

在这样的背景下，新能源汽车迅速成为这个时代这个产业的发展热点。因为我们中国在燃油机方面的技术落后发达国家很多，所以我们中国秉持着弯道超车的理念，大力优先发展纯电动汽车，争取在未来实现汽车领域技术的反超。值得高兴的是我们中国自主研发的电动车技术与世界前沿水平相差无几^[4]。但是问题在于纯电动汽车造价极高，而且公共的充电桩目前没有普及，导致纯电动汽车的受益人群并不是很多，因此，混合动力汽车作为完美的过渡车型，登上了汽车历史的舞台，混合动力客车因为其自身的燃油经济性的良好，和有害气体的低排放成为应对环境问题和产业过渡的主流车型^[5]。但是汽车行业的竞争颇为剧烈，各个厂家都是各显神通抢占市场份额，所以优化汽车的结构，设计，性能，是在这个行业内生存下来的重要保证。

1.2选题的意义

驱动桥是组建一辆汽车时非常重要的一个部分，它起到的作用很多，比如对汽车重量的承载，对汽车动力的传递^[6]。它的组成也是非常的复杂，主减速器，差速器，半轴等重要的零件都属于驱动桥的组成成分。驱动桥性能的好坏一定程度上也决定着一辆车的安全性能，所以驱动桥的设计是非常重要的工作。在现阶段的汽车发展过程中，轻量化的同时，我们要保证驱动桥有着足够支撑汽车运转的强度和刚度。如今我这个选题就建立在这样一个需求上，对驱动桥进行优化设计，同时保证它的关键件满足一辆汽车刚度和强度的要求。

1.3驱动桥国内外研究现状

驱动桥的主要设计工作是分布在主减速器，差速器等关键部件中的齿轮设计，齿轮是驱动桥的灵魂。国外的相关国家对齿轮的研究记载，几乎出现在文明发源的最早期。而推动技术革新的关键节点有这么几个^[7]。

1890至1930年，科学家赫兹和Lewis相继研究出相关齿轮强度的公式，这些公式的出现为齿轮的强度计算提供了学术上的支持。同时在当时工业革命的发展背景下，西方大国开办了不少齿轮工厂。齿轮技术由此发展迅速，渐开线直齿轮，斜齿轮，锥齿轮等传动型齿轮相继出现，齿轮的样式百花齐放，各有优劣。

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