学士学位论文 第4章 汽车主减速器及差速器的三维实体建模
由于该锥齿轮需连接半轴，其中间需打出一个花键孔以连接花键半轴，同时为了装配时的方便与美观，对其根部进行了圆滑处理，处理后的效果大致如下图4.16所示。
图4.16 创建花键孔
行星锥齿轮的建模方法及步骤与上述半轴锥齿轮的创建几乎一致，只要稍微修改相关参数即可。行星锥齿轮只需连接普通行星轴，因此中间只需开个普通中心孔，不需要花键孔，背部也进行了相应的圆滑处理，最终效果如下图4.17所示。另外，行星轴的实体建模、行星轴上圆柱销的建模过程、轴承的建模及装配等比较简单，这里就不做详细介绍，最终的实体会在装配图上有所展示。
图4.17 行星齿轮
4.2.2 差速器壳的主要建模过程
差速器壳是装配差速器及主减速器必不可少的部件，外接主减速器从动锥齿轮，内含半轴齿轮、行星齿轮等。当然，其建模过程也比较简单，并不复杂，只需按照相关尺寸慢慢绘制即可，注意相关的孔要与相应的轴等尺寸一一对应起来，以免最后没办法成功装配，同时也需考虑有些部分尺寸的承受强度及合理性。至于其详细的建模等步骤也不在此进行
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学士学位论文 第4章 汽车主减速器及差速器的三维实体建模
赘述，最终创建完成的实体图见下图4.18。
图4.18 差速器壳实体
4.3 汽车主减速器及差速器的装配
在主减速器及差速器的装配前需先绘制出多个零部件，除了前面已经介绍的主减速主动、从动锥齿轮、差速器壳、行星齿轮、半轴齿轮，还需建模出螺栓、垫片、轴承等标准件，因这些零部件的建模过程也相对简单，虽然多为标准件，只要根据相关手册或文献查阅相关数据进行创建即可，难度并不大，这里也不做一一介绍。至于装配过程只需按步骤从里到外逐个装配即可，注意各个部件间的联系及约束，为了更直观地看出各个零部件，可对不同部件着色以及透明化等，装配及着色完成后实体图见下图4.19，同时对装配图进行了拆解，以清晰的看出各个零部件及其组成，这样的分解图在Creo里也叫爆炸图，详见图4.20。
图4.19 装配图
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图2.20 爆炸图
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学士学位论文 第5章 汽车主减速器及差速器主要部件的强度分析
5 汽车主减速器及差速器主要部件的强度分析
5.1 强度分析简介
汽车直线运动或转弯行驶时，主减速器及差速器的一些零部件或多或少都会受到一定的应力作用，主要包括差速器壳、各个齿轮、轴承、半轴等，而随着当代技术的发展，我们可以借助一些软件对建模后的三维实体进行简单的分析，在此选用操作方法较为简单的ANSYS软件对其进行有限元分析。
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析软件，该公司成立于1970年，目前世界上增长最快的计算机辅助工程软件就是ANSYS软件，能与大多数三维设计软件相兼容，通过一定的转换可以进行接口连接，从而实现两者间数据的共享与分析，如Creo, Pro/e, CATIA, AutoCAD等。软件主要有前处理模块，分析计算模块和后处理模块三个部分，该软件功能独特。ANSYS软件能够建立一定复杂度的模型及分析、简化各类较为复杂模型如流体动力学工程问题、仿真各种类型的结构材料、实现电子设备的互联以及嵌入式软件的开发与应用。其分析类型也比较多，仅在机械领域，常用的是动力学分析、结构非线性分析、结构静力分析、结构动力学分析等。
用ANSYS进行分析的步骤一般是实体建模、网格划分以及施加载荷，用其他辅助软件建模好的可以直接导入进行分析，省去在ANSYS中建模，况且在ANSYS中建模一些稍微复杂的结构难度比较大，这里我也是通过Creo建模好直接导入ANSYS进行分析。
5.2 差速器壳体的强度分析
差速器壳体在汽车直线或者转弯行驶过程中受力情况比较复杂微妙，其由两端轴承固定且整个差速器壳随主减速器从动锥齿轮的转动而旋转，具体的受力情况由于个人能力有限，不能分析透彻，只能进行相应的简化，三种情况约束方式相同，都是左、右轴承轴颈表面施加Y、Z 两方向约束，壳体半轴轴承安装端面施加 X方向约束，行星齿轮轴孔处全部约束。然后施加载荷位置也相同，都是对最大的圆盘施加载荷以及左、右半轴齿轮外端面对壳体施加载荷，且对圆盘施加载荷都为6.37MPa，不同之处在于每次左、右半轴齿轮外端面对壳体施加载荷大小情况不一。加载情况大概分成三种：左、右半轴齿轮外端面对壳体施加相同载荷5.57 MPa；左半轴齿轮外端面对壳体施加载荷4.68MPa，右半轴齿轮外端面对壳体施加载荷6.48 MPa；左半轴齿轮外端面对壳体施加载荷6.48 MPa，右半轴齿轮外端面对壳体施加载荷4.68 MPa。
（1）左、右半轴齿轮外端面对壳体施加相同载荷5.57 MPa
由于是将在Creo建好的模型直接导入ANSYS软件，则需要先对Creo文件进行一些处理，需将Creo中的文件另存为model格式，然后在ANSYS软件中以file-import-catia的顺序操作，找到相应文件打开即可，然而此时只是线框结构，不是实体结构，如图5.1所示。接着按照plotctrls-style-solid model facets顺序操作，选fine，此时便会将线框结构转换成实
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学士学位论文 第5章 汽车主减速器及差速器主要部件的强度分析
体模型，如下图5.2所示。
接着按照上述提到的ANSYS分析一般步骤，下面即是定义模型属性，由于是实体结构，这里选的是solid相关的参数，然后对应选择好模块，具体选择步骤省略。接着需定义材料属性，这里都是选择线性的即可，一直往下点直到输入界面，由于是球墨铸铁材料，则在相应的弹性模量窗口输入1.61e5，泊松比窗口输入0.274，密度选项输入7.01e-6。然后，进行网格划分，由于有些模型尺寸比较小，在网格划分时要满足所使用的网格大小大于实体中最小面域，下面给出的例子的网格划分密度都是选的3，可能由于选择的网格较小看起来稍微有点密集，但有利于后面的具体分析，则可忽略视觉上感受。其他两种情况的前期定义模型属性及划分网格的步骤都类似，输入的各项数值也一样，后面就不再赘述。
主要不同就在于后面的施加约束的位置和施加载荷的位置，由于具体的实际约束情况及载荷以目前的知识能力并不能准确分析出来，简化后载荷施加位置及大小如上面所述，主要是为了了解施加载荷后相关零件的大概变形情况并检验是否满足材料极限强度。差速器壳体划分完网格后的网格图见下图5.3所示，由于差速器壳尺寸相对较大，网格划分后不是显得太密集，但在孔处及其他一些连接处会较为密集，都属于正常情况。
图5.1 线框模型
图5.2 实体模型
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