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1、汽车主减速器主锥总成结构设计及有限元分析摘要主锥总成接受原动机传來的动力，并向所啮合的鬪锥齿轮进行传递运 动。在汽车主锥总成这一超静定的结构中，锁紧螺母的预紧力人小与垫片 的选择直接相关，垫片厚度不同，轴承预紧不同，齿轮的位置也不同。本 文针对装配中结构强度的问题，进行了后桥主减速器主锥总成装配技术中 的力学研究，剖析了主锥总成的装配过程，找出了装配过程中的主要力学 因素。基于製配过程小预紧需要的预紧力矩，通过理论分析获得拧紧力矩 和轴向力的关系，建立了主减速器总成装配中的力学模型。在建立力学模 型之后运用有限元法对主锥总成装配过程进行了数值分析。有限元法可以 解决过去对复杂结构作精确计算的困
2、难，改变了传统的经验设计方法。把 有限元法运用在汽车主减速器主锥总成装配校验中，可以通过主锥总成应 力分布的模拟分析和计算了解主锥总成中的应力分布与其装配结构的关 系，从而给出装配后主减速器的应力分布场，最后完成其结构强度的分析 和评价，为改进主减速器的设计和制造提供理论依据。关键词 汽车主锥；轴承座；接触分析；ANSYSDesign and Finite Element Analysis on the MainCones Assembly Structure of the Main RetarderAbstractThe main reducing gear assembly transfe
3、r the motivity to the conic-gear it meshed In the structure of the car main reducing gear assembly, the beforehand force of the locknut is directly related to the selection of the gasket, when the thickness of gasket is different, the behind force of bearing is different and so is the displacement o
4、f the gear. This paper assembly in the structural strength of the problems, after the main bridge reducer cone assembly in the mechanical assembly technology research, analysis of the main cone assembly of the assembly process,Through analyzing the structure of the main reducer, some mechanical fact
5、ors, Based on pre-tighten moment in the process of assembly, the analytical model of the main reduce is established through theoretical analysis of the connection between screwed moment and axle force. By using finite element analysis, wc obtain stress field and displacement field of the main reduce
6、r after assembly by finite element method. As a result, strength evaluation of the main reducer is performed. Based on these results, some theoretic suggestions for the design and manufacture of the main reducer are provided.Keywords The main reducing gear assembly; Bearing block; Contact Analysis;
7、ANSYS摘要IAbstractII第1章绪论21.1前言21.2国内外研究发展状况31.3课题來源及研究内容41.3.1课题来源41.3.2主要研究的内容41.4课题研究的意义4第2章主减速器装配分析42汽车主减速器功能52.2主减速器装配技术要求52.3主减速器装配中轴承的安装及预紧62.4本章小结7第3章主轴的力学分析及主减零件模型的简化83拧紧扭矩产生的实际轴向力83.2轴向力在总成中的分配93.3主减总成的模型建立113.3.1锁紧螺母和凸缘模型的建立113.3.2上下滚子轴承模型的建立123.3.3轴承座模型的建立133.4木章小结13第4章 各零部件有限元分析144分析步骤144
8、.2 设置 Ansys的分析环境154.2.1轴承座与轴承外圈的接触分析174.2.2主锥与下轴承内圈的接触分析184.2.3轴承座的有限元分析194.3木章小结21结论22致谢24参考文献23附录外文原文和译文错误！未定义书签。1.1前言汽车工业是国家工业化水平的代表性产业，也是最典型的成熟性产 业，它的产业关联度大。汽车工业的振兴能带动相关产业的发展，相关产 业的发展又支撑着汽车工业的振兴。正是基于汽车工业的产业关联度大及 紧跟时代，特别是技术创新步伐和高投入、高产出的规模经济Z特点，汽 车工业己成为世界公认的推动国民经济发展的火车头。我国也将汽车工业 确定为国民经济发展的支柱产业。从世界
9、范围看，汽车工业一直是全球最 大的制造业部门，美国“幸福”杂志每年列出的全球500强大企业名单 中，汽车企业往往占20至30家左右，而且福特、通用、丰B等几个大汽 车企业一般都排在前10名。这几十家汽车企业的每年总收入相当于英国 或意大利当年的GDPo 口本经济在70年代的腾飞与其当时汽车工业的发 展有极大的关系。70年代在H本汽车工业蓬勃发展并逐步成为世界新霸主 时，一其20%钢材、25%机床、50%橡胶、60%玻璃和90%汽油的生产和 消费都是由于汽车业的发展而拉动的。从80年代起，我国汽车工业迸入 了突飞猛进的全面发展阶段。其中，在1994年将汽车工业列入我国第一 个发展的支柱产业发展纲
10、要后，其发展速度更加迅猛。目前它已经成为我 国经济增长的一个新的主耍增长点，正逐步成为带动我国国民经济发展与 壇长的重要支柱产业。经过儿十年的发展，尤其是1994年汽车工业产业 政策颁布以后，中国汽车行业的技术结构、产品结构和市场结构有了很明 显的变化，原来“缺重少轻，轿车几乎空白”的局而已经发生根本变化 。根据世界2000年汽车产量估计，该年变速箱和桥减速器产量高达 3000力台以上，产值达佰亿美元。中国市场2000年生产汽车170余刀 辆，变速箱和桥减速器产值数十亿人民币。到2010年，中国国内汽车产 量计划将达600余万辆，变速箱和桥减速器产值将突破佰亿人民币。驱动 桥由主减速器、差速器
11、、半轴和驱动桥壳等几部分组成，其功用是将万向 传动装置传來的发动机转矩传给驱动车轮，实现降速以增人转矩。主减速 器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车 来说，主减速器述利用锥齿轮传动以改变动力方向。汽车正常行驶时，发 动机的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速 箱来降低下来，那么变速箱内齿轮副的传动比则需很大，而齿轮副的传动 比越大，两齿轮的半径比也越大，换句话说，也就是变速箱的尺寸会越 大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱与变速箱后一 级传动机构的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器Z前设 置一个主减速器，
12、可使主减速器前而的传动部件如变速箱、分动器、万向 传动装置等传递的扭矩减小，也可变速箱的尺寸质量减小，操纵省力。汽 车桥减速器总成是汽车传动系最关键的部件Z-,其装配质量直接影响汽 车的运行平稳性、噪声、寿命及能耗。随着汽车工业的支柱地位加强，国 际、国内竞争的加剧，依靠科技进步提高产品质量，降低成本已成为企业 生存和发展的唯一出路。主减速器是汽车驱动桥的关键部件，它的主要功用是将输入的扭矩増 大并相应降低转速，是汽车传动系的重要部件z,其总成的装配精度直 接影响和决定汽车驱动桥的精度。为此，本文在分析大量专业书籍和文献 资料的基础上将对汽车的主减速器主锥总成进行设计，并对其前期装配工 作进行
13、了 ANSYS分析研究。1.2国内外研究发展状况口本丰出、韩国现代等公司，皆拥有自己先进的变速箱和桥减速器总 成装配线，其装配精度高、噪声低、寿命长，减速器装配工艺标准明显高 于国内。大部分装配线自动输送、自动上料、自动装配，部分零部件也采 用人工上料，机器装配；广泛采用测控技术和设备，进行在线测量；对垫 片厚度、轴承预紧力、螺母旋紧力、齿侧间隙等进行现场测量调试；大量 采用可控力矩的螺母旋紧机；整线口动化程度高，在线测量应用突出。代 表国内减速器和变速箱装配水平的有一汽、二汽车桥厂、上汽集团车桥 厂、上海汽车齿轮厂、江西汽车齿轮箱总厂。相对來说，上海汽车齿轮厂 变速箱总成装配线及上汽集团车桥
14、厂减速器总成装配线较先进，它们是从 德国引进的，采用自动传输、强力扭紧，广泛应用在线测量，基本都是进 口设备。单线造价2000万以上，且只能装配一种规格变速箱和减速器， 其投资不是一般企业所能承受的，其大批量单品种的生产能力也不符合中 国实际。二汽车桥厂最先进的减速器装配线是八十年代末产品，其采用的 选片机曾获国家科技进步三等奖。但由于受当时条件的限制，仅有的一台 测量设备的测控技术已丧失原有的先进性，其性能已满足不了现代汽车工 业的高要求。二汽自己研制的强扭机曲于测量系统稳定性不过关，也早已 成为一台死机。综观国内主要变速箱和车桥厂家生产技术现状，大部分企 业已认识到研制开发自己的装配测控技
15、术和设备已刻不容缓，这也是车辆 传动系装配测量技术的发展主流。综合国情，新研制的装配测控设备 应适合多品种、中批量的生产情况，设备技术先进、造价适中。汽车主减 速器主锥总成的结构设计逐渐走向成熟，主要的结构并別在于隔套的形 式，一种是通过刚性隔套和垫片组合的方式，一种是弹性隔套与垫片组合 的方式。国外在使用这两种方式的同吋，通过良好的加工精度保证产品的 装配质量，因此总成的质量水平较高。国内在结构设计分析与制造两方面 的差距均比较大，不能满足高品质零部件的生产需求。1.3课题来源及研究内容1.3.1课题来源本课题来源于江淮自动化装备冇限公司（本人毕业将去工作的单位）。1.3.2主要研究的内容1
16、. 调研与试验调研分析现有汽车主减速器主锥总成的设计结构与应 用情况，并进行典型结构的拆装试验，了解其结构与装配工艺。2. 汽车主锥总成的结构设计依据主减的工作特点，选择并设计主锥 结构并对结构进行优化设计。包括：壳体、主锥轴、主锥齿轮等的设计， 以及螺母、轴承的选用。主锥总成结构设计主耍釆用现代设计方法及三维 设计平台来进行设计，确定结构设计方案后，进行主锥总成的三维建模， 并输出二维图纸。3. 建立主锥总成的关键部件仿真模型并分析利用ANSYS有限元分 析软件建立主锥总成仿真模型，并针对主锥总成进行结构应力分析，并提 出通过装配手段保证质量的手段。1.4课题研究的意义汽车减速器主锥总成是汽车传动系的关键组成部分，其设计与制造质 量对汽车传动系乃至整车运行的平稳性、安全性、可靠性貝有重
