基于PROE的汽车差速器三维建模设计

i学 号：毕 业 设 计 说 明 书GRADUATE DESIGN设计题目：基于 PROE 的汽车差速器三维建模设计学生姓名： 专业班级： 学 院： 指导教师： 2017 年 06 月 09 日摘 要I摘 要随 着 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 ， 人 们 对 出 行 方 式 的 要 求 越 来 越 高 ， 而 现 代 社会 的 主 要 出 行 方 式 还 是 汽 车 ， 而 差 速 器 对 于 汽 车 的 作 用 又 是 重 中 之 重 ， 本 文有 针 对 性 的 介 绍 了 汽 车 差 速 器 的 发 展 过 程 和 工 作 原 理 ， 以 及 差 速 器 的 分 类 。这 就 对 差 速 器 的 更 新 和 设 计 提 出 了 极 大 的 要 求 ， 而 手 动 设 计 费 时 费 力 ， 而Pro/E 的 出 现 ， 解 决 了 这 个 问 题 。在经济一体化的大环境下，对产品的功能，结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短。本 文 详 细 的 介 绍 了 Pro/E 公 司 的 发 展 历 程 和 主 要 模 块 以及 应 用 领 域 。 运 用 了 Pro/E 的 强 大 建 模 功 能 ， 在 Pro/E 软 件 中 对 车 速 器 的 各个 主 要 零 件 进 行 设 计 并 且 装 配 。 让 我 们 了 解 了 通 用 零 件 的 设 计 装 配 的 基 本 过程 。 应用 Pro/E 技术进行产品设计，能使设计生产维修工作快速而高效的进行，所带来的经济效益是十分明显的，大大缩短了产品的设计周期。让我们对 Pro/E的了解更加深刻。关键词 汽车差速器；Pro/E；零件装配Abstract-II-AbstractAlong with the rapid development of science and technology, people more and more high to the requirement of transportation, and the main way to travel of the modern societys car, and the role of the differential for car is a top priority, this paper introduces the development of the automobile differential targeted process and the working principle, classification and differential.This update and design of differential raised great requirement, and laborious manual design, and the emergence of Pro/E, solved the problem.Under the circumstances of economic integration, the product function, increasingly complex structures, new product update cycle is shortened.This article detailed introduces the Pro/E of the companys development process and the main modules and applications.Using the powerful modeling function of Pro/E, in Pro/E software for the speed of the main parts design and assembly.Let us know about the basic process of the design of general parts assembly.Application of Pro/E technology in product design, fast and efficient design and production maintenance work, brought about by the economic benefit is obvious, greatly shorten the design cycle of the product.Lets understanding of the Pro/E and more profound.Keywords Automobile differential; Pro/E; Parts assembly目 录III目 录摘 要 .IABSTRACT .II第 1章 绪论 .11.1 汽车差速器的发展 .11.1.1 汽车差速器的发展历程 .11.1.2 差速器的作用 .11.1.3 差速器的工作原理 .21.1.4 差速器的分类 .2第 2章 PRO/ENGINEER 软件介绍 .42.1 PRO/ENGINEER 的发展历程 .42.2 PRO/ENGINEER 的主要模块及应用领域 .52.3 本文主要内容 .7第 3 章 差速器的组成零件及绘制 .83.1 差速器的组成零件及绘制 .83.1.1 差速器的组成 .83.1.2 差速器零件绘制 .8第 4章 差速器的零件装配 .114.1 建立新文件 .114.2 轴的装配 .134.3 轮毂的装配 .154.4 框架的装配 .164.5 键的装配 .184.6 输入轴齿轮的装配 .194.7 输入轴的装配 .204.8 行星齿轮的装配 .214.9 太阳轮的装配 .224.10 轴心的装配 .244.11 完成整体装配 .264.12 结语 .27结 论 .28参考文献 .29谢 辞 .30第 1 章 绪论1第 1章 绪论1.1 汽车差速器的发展1.1.1 汽车差速器的发展历程在汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用” 。 汽车在行驶过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两车轮接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或者直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。当世界经济进入一个高速增长期，但是 2008 年爆发的全球金融危机又让汽车产业在危机过程中有了发展的机遇。当前我们国家的重型汽车的差速器产品技术基本上都是来自美国、德国、日本等几个传统的工业强国，目前我国现有技术几乎是在引进国外技术的基础上发展起来的，并且已经具备了一定的规模。然而目前我国的差速器没有自己的核心技术产品，创新能力仍然很弱，影响了整个汽车行业的发展。在差速器的发展上还有很长的路要走。当前汽车基本上是在朝着经济性和动力性的方向发展，但是怎样能够使尽可能提高自己产品燃油经济性以及动力性是每个汽车厂家一直在攻克的课题。具体说来，汽车身上的每个零件都在不停地变化。差速器也是一样的。国外有些差速器生产企业的研究水平已经很高。伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商之一，在牵引力控制、安全排放控制、发动机以及变速箱等领域居全球领先地位。当前国内差速器起步算是较晚，所以目前发展最主要是靠引进国外产品来满足自身的需求。当然了，我们还是要努力抓住市场机遇，在保证现有差速器生产和改进的基础上，还是要充分认识到发展与改革的关系，特别是要认识到创新对发展的巨大推动作用。我们要紧随世界潮流，才能让我们的产品向高技术含量，智能化等方向发展，才能开发出适合我国自身国情，具有自主知识产权的新型的差速器。华北理工大学迁安学院-2-1.1.2差速器的作用汽车在直线行驶时，左右车轮转速几乎相同，而在转弯时，左右车轮转速不同，差速器能实现左右车轮转速的自动调节，允许左右车轮以不同的转速旋转。汽车差速器是汽车传动中的最重要的部件之一，它有三大作用：首先是将发动机输出的动力传输到车轮上；其次，将主减速器已经增加的扭矩一分为二的分配给左右两根半轴；最后，担任汽车主减速齿轮，在动力传输至车轮前将传动系的转速减下来，将动力传到车轮上，同时允许两侧车轮以不同的轮速转动。差速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点之一。1.1.3差速器的工作原理差速器的这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理” ，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能） ，它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理” ，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。1.1.4差速器的分类现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。（1）齿轮式差速器第 1 章 绪论3由于结构原因，这种差速器分配给左右轮的转矩相等。这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时，却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进(俗称打滑)。此时在泥泞路面上的驱动轮原地滑转，在良好路面上的车轮却静止不动。这是因为在泥泞路面上的车轮与路面之间的附着力较小，路面只能通过此轮对半轴作用较小的反作用力矩，因此差速器分配给此轮的转矩也较小，尽管另一驱动轮与良好路面间的附着力较大，但因平均分配转矩的特点，使这一驱动轮也只能分到与滑转驱动轮等量的转矩，以致驱动力不足以克服行驶阻力，汽车不能前进，而动力则消耗在滑转驱动轮上。此时加大油门不仅不能使汽车前进，反而浪费燃油，加速机件磨损，尤其使轮胎磨损加剧。有效的解决办法是:挖掉滑转驱动轮下的稀泥或在此轮下垫干土、碎石、树枝、干草等（2）防滑差速器为提高汽车在坏路上的通过能力，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。防滑差速器的特点是，当一侧驱动轮在坏路上滑转时，能使大部分甚至全部转矩传给在良好路面上的驱动轮，以充分利用这一驱动轮的附着力来产生足够的驱动力，使汽车顺利起步或继续行驶。为实现上述要求，最简单的方法是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁，使之成为强制止锁式差速器。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器锁死而不起差速作用。防滑差速器能够克服普通锥齿轮式差速器因转矩平均分配给左、右轮而带来的在坏路面(泥泞、冰雪路面等)上行驶时，因一侧驱动轮接触泥泞、冰雪路面而在原地打滑(滑转)，另一侧在好路面上的驱动轮却处在不动状态使汽车通过能力降低的缺点。这是因为与泥泞、冰雪路面接触的驱动轮与路面的附着力减少，路面对半轴作用有很小的反作用转矩，结合对称式锥齿轮差速器具有转矩平均分配的特点，这使处在好路面上的驱动轮所得到的转矩只能与处于坏路面上的驱动轮转矩相等，于是两者的合力不足以克服行驶阻力，汽车便停止不动。根据结构特点不同，防滑差速器有强制锁止式、高摩擦式和自由轮式 3 种。其中，高摩擦式中又有摩擦片式自锁差速器、托森差速器、蜗轮式差速器、滑块凸轮式差速器和粘性联轴器式差速器 5 种。“托森“差速器是美国格里森公司生产的转矩感应式差速器，即差速器可以根据其内部差动转矩的大小而决定是否限制差速器的差速作用。在结构上巧妙地利用涡轮蜗杆传动的不可逆原理而设计。作为一种新型差速机构，托森差速器以其独特的优越性能在各种汽车上得到广泛应用。华北理工大学迁安学院4第 2章 Pro/ENGINEER 软件介绍2.1 Pro/ENGINEER的发展历程1985 年，PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1998年，V1.0 的 Pro/ENGINEER 诞生了，自面世后以优异的性能获得了众多 CAD用户的认可。Pro/ENGINEER 经历 10 余年的发展，技术上逐步成熟，已成为三维建模软件的领头羊。Pro/ENGINEER 作为一种通用工程软件有着极其强大的功能。在现代产品设计中，随着设计手段日趋先进，计算机辅助设计使得产品设计快捷、直观，以往使用的 CAD 软件以二维软件为主，主要起辅助绘图作用，而随着产品设计的发展需要，越来越多的产品设计已经不再停留在二维的设计领域，正在越来越多的朝着三维的产品设计发展，Pro/ENGINEER 软件采用全参数化造型技术，比较适用于零件相对简单，部件结构比较复杂的产品设计。而 Pro/ENGINEER 与其它 CAD 软件相比，有着很大的优越性：Pro/ENGINEER可以实现三维造型的随意性和方向性，可进行模拟装配和有机的可行性分析，从而缩