差速器是车辆的重要组成部分，当在车辆在直线行驶过程中，起着传递转矩和调整转速的作用，在车辆转弯或在不平路面上行驶时，能够保证左右驱动车轮以不同的转速转动，这样就可以保证两侧的驱动车轮运动状态为纯滚动。作为汽车零部件中一个较小的总成，把差速器单独拿来进行设计、分析的比较少，通常都把它作为驱动桥设计的一部分，因此对它的设计方法及分析的相关研究一般都不够详细具体，对直齿圆锥齿轮的强度分析通常采用齿轮手册中传统的校核计算方法。但随着现代新材料的不断采用、齿轮加工工艺的迅速发展，尤其是齿轮精锻技术的进步，相比传统工艺加工的齿轮，现在差速器所采用的精锻齿轮的尺寸更小，而强度更高，所以传统齿轮设计中采用的设计及校核方法显得相对保守。
      为了更准确地对齿轮进行几何设计和强度分析，能够适应车辆轻量化、小型化的发展要求，使用先进的工具对齿轮相关参数的设计和强度分析显得愈加重要。我们旨在通过自编软件精确建立差速器锥齿轮的有限元模型，利用大型有限元软件Hypemesh和ABAQUS模拟差速器行星齿轮和半轴齿轮的接触和啮合情况和受力分析，为研究结构紧凑体积较小的差速器提供一种方法。
      差速器主要起着消除由于左、右驱动车轮在运动学上的不协调的重要作用。差速器保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时能以相应的不同的转速转动，因此可以满足车辆行驶过程中运动学的要求。差速器的结构形式有很多种，其中以普通对称式圆锥行星齿轮差速器应用最为广泛。对称式行星齿轮差速器由差速器左、右壳体、半轴齿轮、行星齿轮(小型、微型汽车一般都采用2个，少数的车辆则是采用3个)、行星齿轮轴以及齿轮垫片等组成，其中，作为主要传动部分的半轴齿轮和行星齿轮多为直齿圆锥齿轮。圆锥齿轮能够传递任意两相交轴间的运动和动力，其中，直齿圆锥齿轮作为圆锥齿轮中最简单的一种，其节锥齿线为径向直线形，轮齿走向沿圆锥母线方向，齿面节线通过节锥顶点，其齿长上各点的螺旋角都是零度，因此它的轴向力是各种齿线型锥齿轮中最小的。直齿圆锥齿轮的特点是便于制作，轴向力较小，支承系统简单，甚至可以用滑动轴承，能够减少较多的安装空间。本研究中以装载机干式驱动桥所采用的对称式圆锥行星齿轮差速器为研究对象，对单个行星轮和半轴齿轮的啮合及受力进行分析计算，并与传统计算方法进行比较。
      直线行驶占车辆行驶工况的绝大多数，在这种情况下，对于车辆差速器锥齿轮副来说，车辆左右轮是等速或接近等速的。此时，行星齿轮只是起个等臂推力杆的作用，即行星齿轮的轮齿推动两边的半轴齿轮的轮齿，使行星齿轮与半轴齿轮共同绕半轴齿轮的轴线一起转动，而两者很少有相对转动，只有左右车轮产生差速时，行星齿轮与半轴齿轮间才有相对转动。由于只有当车辆转弯或一边打滑、滑转时，差速齿轮才会有相对运动。本研究中以主要以直线行驶时的工况为研究进行展开分析。根据装载机设计参数及要求，当取最大转矩时，由下面公式可求得一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转式中，M为主减速器从动齿轮的转矩，分别按最大转矩和平均计算转矩进行计算;屯为差速器的转矩分配系数，通常取0.55~0.6，在计算半轴齿轮的最大转矩时是按地面最大附着力计算，因而此时取0.5，在计算平均转矩时取0.6，h为差速器行星齿轮的数目，风为某个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，在模拟行星齿轮和半轴齿轮拟合时将半轴齿轮完全约束，在行星齿轮上施加最大转矩，通过ABAQUS计算求得齿轮齿面的接触应力和齿根处的弯曲应力。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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