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页 当接触好、周节及同心度准确时，取Kv=1。
b2是半轴齿轮的齿宽，b2?15mm
m是差速器行星齿轮和半轴齿轮的模数，m?5.5。
d2是半轴齿轮的大端分度圆直径，d2=82.4mm。
J是综合系数，查机械手册可得J可取0.2253。
n是行星齿轮的数目，已知n=4。
代入公式（2-9）中，可得： ?w?2?4211.16?0.682?1?780MPa?980MPa
1?5.5?15?99?0.2253?4所以，锥齿轮式差速器锥齿轮满足弯曲强度的要求[10]。
2.6 半轴直径的初选及强度计算
利用公式：d?3T?1000?(2.05~2.18)3T
0.196??? 式中d为半轴直径；
???半轴剪切应力查表???=588Mpa。 d=39.24～41.73mm，取直径d=40mm， 半轴扭转应力??T?10007018.6?1000=?558Mpa<588Mpa， 33??d3.14?401616 半轴扭转角??180TL?1000， ?GIp 式中G为材料剪切弹性模量，G取80Gpa；
L为半轴长度，半轴长度范围在498mm～1160mm,本设计为货车，需要有较宽的轮距，本设计选取L=1000mm；
Ip为半轴横截面的惯性矩，Ip=3.14?40 ?=
432?251200mm4；
180?7018.6?1000?0.02o<8o
3.14?80?1000?251200 半轴强度合格。
2.7 半轴花键的计算
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标准渐开线的花键规定最小齿数为10齿，本次设计初选花键齿数为16，模数一般取2的花键。花键连接的主要失效形式是工作面被压溃或者是工作面被过度磨损，因此，静连接通常按照挤压应力进行强度校核，动连接则需要对工作面上的压力进行条件性的强度校核。半轴和半轴齿轮为动连接，所以校核时只要对工作面压力进行校核就可以了。
花键动连接工作面压力p=
2T?1000??p?
?zhldm页 式中?为载荷分配不均匀系数，与齿圈多少有关，一般取?=0.7～0.8，齿数多时取偏小值，此处取?=0.75；
z为半轴花键的齿数，z=16；
l为齿的工作长度，l=100mm；
h为花键齿侧面的工作高度，矩形花键，h=小径一般取h=m，m为模数，所以d=36mm；
D-d，此处D为花键大径，d为花键2dm为花键的平均直径，矩形花键取dm= ?p?为花键连接的许用压力；?p?=80Mpa
2?p=
D?d,dm=38mm； 22?7018.6?10002T?1000==153.92Mpa；
?zhldm0.75?16?2?100?38p=76.96Mpa
由以上可知，本设计半轴花键是合格的。
2.8 十字轴的计算
由行星锥齿轮的内孔直径为22mm可知十字轴的外径d=22mm，为了减少惯性，十字轴最好做成空心的，为了满足内径的要求，必须满足弯扭合成强度条件
?ca?M2?T2
10dM2?T2??-1?=260Mpa，其中，所受的弯矩所以d1 M=T/4=1754.64Nm； 页 10?40?1754.642?7018.62 公式：d1?40??19.2mm，本次设计为了更好的满足340260强度和疲劳极限的要求取d1=12mm。本设计十字轴满足要求。 3 锥齿轮式差速器的实体建模 3.1 建模工具的选择 目前，国内外市场上流行的三维软件种类繁多，主要有MDT、Solidworks、SolidEdge、I--DEAS、UG、CATIA、Pro/ENGINEER??而我们要使用的软件要有如下要求： ① 软件技术的领先性和技术的可持续发展性。 ② 用户群的数量。 ③ 软件功能模块的丰富程度。 ④ 软件的易学易用性。 ⑤ 是否有功能强大、效率高的二次开发模块[13]。 Pro/Engineer（简称Pro/E）操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维设计软件。Pro/E软件以参数化标准著称，它是参数化技术的最早应用者，到目前为止它在三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/E作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的高度认可和普遍推广，是如今主流的三维CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在我国产品设计领域占据重要位置。它可解决任何规模的设计挑战的集成式3D CAD/CAM/CAE解决方案。客户的要求可能会变，时间的压力可能不断增加，但产品设计需求始终是不变的。不论您项目的规模大小如何，设计模型渲染效果图您都需要一种功能强大、易于使用、价格合理的解决方案。而强大的Pro/E就可以解决机械零件的三维设计。 Pro/E是3D产品设计的行业标准。是作为业界领先的生产效率工具，它促进用户采用最佳设计做法，同时确保遵守业界和公司的标准。集成的参数化3D CAD/CAM/CAE解决方案可让您的设计速度比以前都要快，同时最大限度地增强创新力度并提高质量，最终创造出不同凡响的产品。 Pro/E是3D产品设计中的标准，而作为业界领先的生产力工具，它促进用户采用 淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 22 最佳的设计做法，同时确保遵守业界和公司的标准。 集成的Pro/E CAD/CAM/CAE解决方案可让您的设计速度比以前都要快，同时最大限度地增强创新力度并提高质量，最终创造出不同凡响的产品。 该软件不仅具有强大的实体造型、 曲面造型、 虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且，在设计过程中可进行机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。具体来说，该软件具有以下优点： (1) 无可匹敌的几何创建功能提供了优良的产品差异性和可制造性。 (2) 完全集成的应用程序可让您在一个应用程序中完成从概念设计到制造的所有工作。 (3) 自动将设计变更传播到所有下游交付件的能力可让您满怀信心地进行设计。 (4) 完整的虚拟仿真功能可让您提升产品性能和超越产品质量目标。 (5) 自动生成相关的刀具设计、装配指令和机器代码，最大限度地提高生产效率。 鉴于Pro/E软件有如此多的优点，因此我在对锥齿轮式差速器进行三维建模及运动仿真时，选择Pro/E作为支撑软件[14]。 以下零件及装配都是使用Pro/E软件来作的。 页 3.2 锥齿轮式差速器建模的过程 3.2.1 一些零件的建模过程 差速器结构设计完成以后，就可以使用各零件的结构参数在Pro/E软件中进行其三维实体的精确建模了，这项工作可为差速器各零件的数控加工提供精确的模型信息，以下是各个零件的建模过程。 (1)十字轴的建模过程 十字轴的建模过程较简单，主要用到Pro/E里面的拉伸和阵列工具。模型树和生成的图是（图3-1、图3-2）： 淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 22 页 图3-1 十字轴模型树 图3-2 十字轴 (2)行星锥齿轮和半轴齿轮的建模过程 行星锥齿轮和半轴齿轮比较相似，我依据计算出来的基本结构参数， 如各齿轮齿数、齿轮的大端直径、分度圆直径、齿根圆直径、齿宽、行星齿轮安装尺寸等进行行星齿轮和半轴齿轮的三维实体建模。因涉及Pro/E中的高级操作，主要的思路简述如下：为给数控加工提供精确的模型信息，在行星齿轮和半轴齿轮三维建模中，首先绘制行星锥齿轮的草绘图，使用旋转特征，再利用混合特征 生成该齿槽，最后，通过阵列特征完成全部齿轮齿廓的三维建模。行星齿轮三维建模效果如图3-3、图3-4。半轴齿轮的三维建模与行星齿轮基本相同，其过程和具体步骤略，半轴齿轮三维建模效果如图3-5、图3-6。以下是行星齿轮和半轴齿轮的模型树和三维图。