一种差速器壳体应力和刚度分析方法技术

本发明专利技术涉及一种差速器壳体应力和刚度分析方法，包括以下步骤：通过静态CAE分析模型，建立主齿轴的CAE受力模型；加入零件材料属性、差速器轴承的X、Y、Z三个方向刚度数值和差速器轴承盖螺栓所打扭矩产生的预紧力，在发动机的最大输入扭矩下，计算被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力，计算在受力情况下，被动伞齿轮啮合点的错位量，即被动伞齿轮所产生的变形量。本发明专利技术的有益效果为：通过本分析方法可以计算出壳体的变形量，并对壳体进行优化，进而降低主减加速时出现的轰鸣声和滑行时产生的齿轮噪音，改善整车的内部噪音，提高乘用性。

【技术实现步骤摘要】
一种差速器壳体应力和刚度分析方法
本专利技术属于汽车制造领域，具体涉及一种差速器壳体应力和刚度分析方法。
技术介绍
在现有技术中，有些新开发车型在加速时主减发出轰鸣声，且滑行时齿轮噪音明显，车内测试噪音严重超标，整车乘用性能较差。现有的主减总成开发前期，一直借用先用小排量，小扭矩的发动机的设计理念，结构基本借用现有结构，并没有详细计算及匹配选型，忽略了是否满足先用开发车型的使用要求。现有开发车型时，主、被齿啮合测试时(测试啮合印迹、TE值及齿轮噪音)，均在理论安装下进行，忽略齿轮支撑对主减总成的影响。
技术实现思路
本专利技术提出一种差速器壳体应力和刚度分析方法，建立主减总成的CAE分析模型，分析齿轮的受力模型及零部件的装配关系，计算各部件的刚度值及应力值；分析计算差速器壳体圆周旋转时存在受力变形情况，故改为圆周对称结构，改善齿轮啮合的错位量；解决了差速器的安装跨距问题；解决差速器壳体壁厚和开孔分布；优化差速器壳体加强筋条的形状和位置。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种差速器壳体应力和刚度分析方法，包括以下步骤：通过静态CAE分析模型，建立主齿轴的CAE受力模型；加入零件材料属性、差速器轴承的X、Y、Z三个方向刚度数值和差速器轴承盖螺栓所打扭矩产生的预紧力，在发动机的最大输入扭矩下，计算被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力，计算在受力情况下，被动伞齿轮啮合点的错位量，即被动伞齿轮所产生的变形量。进一步地，所述零件材料属性包括差速器壳体材料属性、被动伞齿轮材料属性和差速器轴承材料属性。进一步地，所述材料属性包括弹性模量和泊松比。进一步地，根据被动伞齿轮所产生的变形量，可分析出差速器壳体的变形量。进一步地，根据差速器壳体的变形量，找出差速器壳体的薄弱部位，对差速器壳体进行优化。进一步地，根据差速器壳体的薄弱部位，对差速器壳体的优化措施包括对差速器壳体加强筋的布置进行优化、对差速器的安装跨距进行优化和对差速器壳体的壁厚及开孔分布进行优化。本专利技术的有益效果为：通过本分析方法可以计算出壳体的变形量，并对壳体进行优化，进而降低主减加速时出现的轰鸣声和滑行时产生的齿轮噪音，改善整车的内部噪音，提高乘用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为差速器的安装结构示意图；图2为优化后的差速器壳体的结构示意图。图中：1、差速器壳体；2、差速器轴承；3、差速器轴承盖螺栓；4、被动伞齿轮；5、加强筋。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，差速器壳体应力和刚度分析方法，包括以下步骤：通过静态CAE分析模型，建立主齿轴的CAE受力模型；加入差速器壳体1、被动伞齿轮4及差速器轴承2的材料属性、差速器轴承2的X、Y、Z三个方向刚度数值和差速器轴承盖螺栓3所打扭矩产生的预紧力，在发动机的最大输入扭矩下，计算被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力，计算在受力情况下，被动伞齿轮啮合点的错位量，即被动伞齿轮所产生的变形量。应用实例(1)利用masta软件建立完整差速器总成动态分析模型，导入格里森齿轮加工文件spa文件确保主被齿和实车的一致。在发动机传动轴输入端输入最大扭矩145Nm，计算出被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力：圆周力24100.34N、轴向分力27449.84和径向分力3945.961N。(2)利用abaqus软件建立完整的差速器总成模型，CAE分析需要输入零件的材料属性，差速器壳体的材料为铸铁，在CAE软件中输入铸铁的材料特性，弹性模量为162GPa，泊松比为0.293，被动伞齿轮和差速器轴承内外圈的材料为钢，钢的弹性模量为210GPa,泊松比为0.3。模型包含考虑三方向刚度的差速器轴承，在有限元分析中可以利用弹簧单元来模拟轴承，某车型轴承的刚度为X＝2037000N/mm,Y＝1875000N/mm,Z＝280900N/mm,差速器轴承盖按照实车状态施加预紧力，被齿和差壳用螺栓连接，轴承和轴承盖，轴承和差壳，被齿和差壳等零件按照实际情况建立接触，在被动伞齿轮啮合点处加载三个方向的分力。最终可以分析出差壳的变形量(以主齿啮合点为基准,偏移方向整车向后为+X、向右+Y、向上为+Z)x＝0.15mm,y＝0.0218mm,z＝0.156mm。分析计算差速器壳体圆周旋转时存在受力变形情况，故改为圆周对称结构，改善齿轮啮合的错位量。如图2所示，优化后的差速器壳体结构示意图，加强筋呈圆周对称布置。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种差速器壳体应力和刚度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：通过静态CAE分析模型，建立主齿轴的CAE受力模型；加入零件材料属性、差速器轴承的X、Y、Z三个方向刚度数值和差速器轴承盖螺栓所打扭矩产生的预紧力，在发动机的最大输入扭矩下，计算被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力，计算在受力情况下，被动伞齿轮啮合点的错位量，即被动伞齿轮所产生的变形量。

【技术特征摘要】
1.一种差速器壳体应力和刚度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：通过静态CAE分析模型，建立主齿轴的CAE受力模型；加入零件材料属性、差速器轴承的X、Y、Z三个方向刚度数值和差速器轴承盖螺栓所打扭矩产生的预紧力，在发动机的最大输入扭矩下，计算被动伞齿轮啮合时产生的X、Y、Z三个方向的分力，计算在受力情况下，被动伞齿轮啮合点的错位量，即被动伞齿轮所产生的变形量。2.根据权利要求1所述的差速器壳体应力和刚度分析方法，其特征在于：所述零件材料属性包括差速器壳体材料属性、被动伞齿轮材料属性和差速器轴承材料属性。3.根据权利要求1所述的差速器壳体应力和...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦进光，徐铁，王申，李海建，
申请(专利权)人：上汽通用五菱汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45