【《基于CATIA和ANSYS软件的汽车锥齿轮差速器行星齿轮和半轴齿轮的设计计算》11000字（论文）】

III页共31页 第一章绪论1.1选题背景差速器，汽车的传动系统其中的重要一个组成部分，在车辆的高速行驶中，使得车轮具有合理的扭力和转矩进行分配，特别是在转弯的时候，通过差速器的差速作用使驱动车轮差速运转，即以不同的转速旋转。通过差速旋转使车轮始终处于纯滚动状态，以保证汽车正常转弯和减少内侧车轮的磨损，与此同时也增加了汽车操纵性和舒适性。众所周知，汽车差速器是由位于欧洲的一家大型汽企所发明创造的。具有小零件大功用的美誉。目前来说，我国关于汽车差速器的相关技术基本都是来源于一些诸如欧美以及日本等发达国家。即使我国的差速器技术相比之前已经得到巨大的进步，如果想要获得在国际上有领先的水准，我国还需要攻克许多难关，进一步发展我国的汽车制造产业，推动我国汽车产业的前进步伐。目前国内汽车许多厂商都是通过购买差速器零件进行组装，这种形式对汽车企业自身推出新的产品设计有很大的局限性。当一辆汽车的各个主要部件都进行了参数化、系列化，可以缩短产品的开发时间，对车企效益的提升有很大的促进作用，各大车企都在积极寻求参数化的设计。对整个汽车行业都有极大的推动作用。随着汽车用户对汽车性能要求的不断提升，仅仅通过对汽车各零部件强度进行静力学分析已经不能满足整个汽车行业的发展要求。近几年随着振动理论和学科的不断发展，许多分析研究都将进行振动理论方面的分析，也就是模态分析。通过进行模态分析可以得振动系统中的各阶模态参数，为振动系统的设计，降低噪声，避免共振提供理论依据。提升汽车的舒适性。1.2国外研究现状目前，欧美及日本等工业化强国对于差速器的研究已经处于一个很高的水平上，并且还在不断地改进与更新设计。CATIA是\t"/item/catia%E8%BD%AF%E4%BB%B6/_blank"法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件，具有强大的曲面设计功能，是汽车设计领域不可或缺的强大工具。利用CATIA软件可以很方便地完成对各种汽车零件的三维设计并给出相应的三维绘图。ANSYS器件分析应用软件由一家美国ANSYS公司进行自主设计开发，是一款集器件结构、流体、电场、磁场、声场数据分析于等为一体的大型普遍广泛应用的工业有限元器件分析应用软件，也是目前现代化工业产品设计以及过程管理中的高级软件CAE的分析常用工具之一，，在汽车设计领域享有很高的声誉。借助ANSYS软件完成锥齿轮差速器主要零件的强度校核和运动仿真，是业界常用的方法之一，具有很成熟的技术规范。在国外汽车公司集团中，伊顿公司汽车企业集团在差速器产品的销售上居于领先地位。该公司所设计的锁式差速器相较于普通开式差速器来说，能够克服更多在不够良好的路面上所引发的扭矩问题，能够判断车轮是否打滑，如果发现打滑就可以锁定动力传递，从而更充分的利用扭矩。在差速器的应用研究上，国外车企和专业学者在这个领域的研究相对早，而国内学者在这个领域的研究主要晚于国外学者。其中NalluveettilS.J.对差速器齿轮进行了有限元分析，当锥齿轮各参数变化时对不同情况下的应力状况进行了分析，并且研究了不同状况下的齿面载荷分布情况REF_Ref26814\r\h。Heinrich等通过分析和对四驱动力车轮上所安装不同类型的限滑差速器，对限滑差速器进行了性能分析，并且进一步探究了其对于汽车运动和性能的直接影响。1.3国内研究现状目前来说的话，我国差速器相关的技术也得到了飞快的进步，经历了从无到有，从小到大的转变。不过当前我国的汽车产业正处于蓬勃发展的阶段，如果想要尽快缩小与诸如欧美等工业强国的距离，我们就应该更加投入的去探究并发展差速器的相关技术。其中最主要的目标就是去进一步的提升其精确度与可靠性。当前时期，我国汽车行业市场机遇与挑战并存。因为世界经济收到新冠疫情的影响而持续走低，我国经济也不可避免地收到了影响，疫情初期我国经济增长速度明显下降。但是随着国内疫情被严格控制，我国制造业开始迎来转机并得到进一步发展的机会，汽车行业也迎来回暖。我国汽车销售量在2021-2022年大概率取得新高，这对于汽车设计与制造行业各个环节都提出了严格的要求，汽车差速器设计行业更是其中不可或缺的一个环节。国家也在密切关注差速器企业的各项研究项目，并投入大量的投资驱使汽车差速器行业向高兴产业方向发展。目前，汽车差速器也正趋于多样。这里我们着重介绍一下一种新型差速器为LMC常互锁差速器：LMC常互锁差速器是由湖北力鸣汽车差速器公司投资5000万元生产的新型差速器。LMC常互锁差速器用于0.51.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的通过性、越野性、可靠性、安全性和经济性，能够满足各种工况下的车辆要求。这种纯机械、非液压、非液粘、非电控的中央差速分动装置，已申报了美、英、日、韩、俄罗斯等19个国家的专利保护，这一技术不仅仅是一项中国发明，也是一项世界发明。2005年，由四川大学李建超所带领的团队在研究驱动桥的设计计算后，对汽车差速器的设计作了相对完全的理论阐释。他们仔细且详尽的说明了汽车差速器的类别，并详细阐述了汽车差速器的结构，载荷情况等。与此同时还说明了设计差速器的公式。贡献了设计理论基础。2006年吉林大学的蒋法国等使用ANSYS进行了锥齿轮的建模，并且基本实现了参数化，通过对差速器的行星齿轮进行的齿根弯曲强度分析计算，分析了齿根圆角变化对结构的影响，结果显示在合理的范围内，当齿根的应力随着长度和宽度的增加而逐渐降低。通过他们的研究分析可以给行星式齿轮机的设计提供依据。2006年合肥工业大学毛啸滇等人对防滑差速器进行了研究，并且对壳体进行了不同情况下的有限元分析。对防滑差速器进行了试验，通过理论结合实验的方法，全面了解了限滑差速器的性能。2009年南京理工大学刘飞等人，使用UG软件方法进行了二次开发，运用C++语言搭建了，差速器的参数化构造和建模系统，根据差速器输入的参数，制作出一个差速器锥齿轮的三维模型，并且通过静力学的方法进行分析，最后应用ANSYS对锥齿轮壳体进行了有限元优化和计算分析。2011年武汉理工大学的肖泽艳等人，通过运用三维计算机软件CATIA对差速器中的直齿圆轴和半轴齿轮，运用当做球面逐步渐开线的计算方式，进行了精准的三维参数化建模，并且通过运用ABAQUS，对行星齿轮和半轴齿轮设计生成有限元接触模型REF_Ref639\r\h。2014年东北大学王秋平等人，通过应用PRO/E软件成功实现了对差速器的三维建模，并运用ANSYS对差速器进行了有限元分析，通过应力分布图找出差速器壳体容易破坏的部位，进而提出改善差速器壳体强度的方法。2017年济南大学的徐振等人进行了参数化建模，运用程序完成了各零件的参数化建模，并且利用ANSYS软件分析行星齿轮和半轴齿轮的接触应力和齿根弯曲应力，针对壳体的静力学和疲劳强度的分析结果，采用拓扑优化的结构优化方式对壳体进行轻量化设计，达到减重的目的。1.4本论文主要工作（一）按照设计要求和差速原理完成汽车锥齿轮差速器基本结构尺寸计算；（二）学习CATIA软件并完成汽车锥齿轮差速器三维设计；（三）采用ANSYS软件完成主要零部件的强度校核。1.5本章小结这一章主要介绍了差速器的选题背景以及国内外的研究现状，并且确定了本次设计的各项任务与目标，为之后的毕业设计指明了方向并得知其中的难点。自此有了明确的方向去学习并查阅各种相关材料，大大提高效率。为毕业设计的顺利完成奠定了基础。

第二章差速器的设计差速器的设计主要依据汽车整车参数从而对差速器进行选型和差速器锥齿轮的设计。通过对整车参数进行分析其性能要求确定差速器结构选型，根据性能和结构的要求对差速器齿轮重要参数进行设计，再依据锥齿轮的结构确定锥齿轮的具体结构参数，对锥齿轮进行校核。2.1整车参数在设计时，本次的设计依据给定的整车的各种参数进行设计，该参数如表2-1所示。表2.1某轿车整车参数2.2差速器的原理介绍与选型目前应用于汽车的差速器的种类繁多，通常差速器一般分为开放式差速器，限滑式差速器，托森差速器，锁止式差速器。差速器作为汽车的传动系统其中的重要一个组成部分，在车辆的高速行驶中，使得车轮具有合理的扭力和转矩进行分配，特别是在转弯的时候，通过差速器的差速作用使驱动车轮差速运转，即以不同的转速旋转。通过差速旋转使车轮始终处于纯滚动状态，以保证汽车正常转弯和减少内侧车轮的磨损，与此同时也增加了汽车操纵性和舒适性。转动车的差速器中有许许多多的零部件，但主要由以下几个部件来构成：左右半轴齿轮，行星齿轮，齿轮架。在这里，着重介绍一下对称式圆锥齿轮差速器。对称式锥齿轮差速器一般是由左右两个半轴，两个行星齿轮或四个行星齿轮，左右两个差速器壳，齿轮轴和垫片等组成。主减速器从动齿轮将转矩传递给差速器壳，再由差速器壳将转矩传递给行星齿轮轴，最后由行星齿轮轴传递给半轴齿轮，行星齿轮好比作为半轴齿轮的管家，来合理分配两侧的转矩。如果行星齿轮相对于半轴齿轮没有产生转动，那么两侧半轴的转矩是相等的，如果行星齿轮相对于半轴齿轮没有产生相对转动，此时齿轮啮合产生摩擦力，两侧分配的转矩就会不同。但由于没有差速锁，车轮打滑时，不能充分的利用扭矩。在国外汽车公司集团中，伊顿公司汽车企业集团所设计的锁式差速器相较于普通差速器来说，能够克服更多在不够良好的路面上所引发的扭矩问题，能够判断车轮是否打滑，如果发现打滑就可以锁定动力传递，从而更充分的利用扭矩。而在轿车以及载荷较轻的客运货运车的设计过程中多选择对称式圆锥齿轮差速器。而本次设计选择也是对称式圆锥齿轮差速器。锥齿轮按结构又分为分开式和整体式见图2-2、2-3。两种差速器结构形式的主要区别有以下几点：1.分开式差速器一共有四个行星齿轮，通过十字轴来进行连接，而整体式差速器则只有两个行星齿轮，通过一字轴来连接。；2.分开式差速器的壳体一般能够划分成为左和右这两个壳体，通常都由螺栓来连接这两个壳体，而这种整体式差速器的外壳则是一个二步制，前后各自设置了一个较大的小洞，用来安装和拆除行星齿轮和半轴传动齿轮由于结构上的有所差异，在性能上也就有所不同，分开式差速器由于有四个行星齿轮来传递转矩，可以来传递较大的转矩，因此通常用在大型货车，越野车或客车上。然而整体式差速器只有两个行星齿轮，传递的转矩相比较来说较小，所以一般应用于对转矩要求不大的轿车和小型货车客车等上。从结构上面来看，整体式差速器结构相比较来说更加的简单和便于制造生产，而且在公路上运行更加平稳。因此，相对来说它的制造成本会比较低，并且，从经济性上来说它的加工成本会更低，所以经济性更具有优势。因此，本次设计我所选用的差速器形式就是对称式锥齿轮差速器中的整体式差速器。图2-2分开式差速器结构图图2-3整体式差速器结构图2.3对称式圆锥行星齿轮差速器齿轮的设计计算2.3.1.行星齿轮数n的确定一般根据实际载荷情况来确定行星齿轮数。负载小的时候，可以取n=2，而负载较大的时候，可以取n=4。小客车负载较小，所以选择两个行星齿轮，即n=2。2.3.2行星齿轮球面半径RB的确定及节距A0的计算行星齿轮差速器的结构尺寸一般可由行星齿轮背面的球面半径来确定。球面半径通常可按照如下公式来确定：（2-1）主减速器传动比的计算（2-2）根据汽车设计汽车理论中各种主减速比中的i0值，就已经能够在最大控制限度内来初步确定各种类型主驱动减速器的具体减速布置类型(其中包括单级、双次的主减速比等以及我们是否认为有必要考虑采用新型轮边式主减速器)。Tce2.3.3行星齿轮与半轴齿轮齿数计算 (1)行星齿轮和半轴齿轮齿数的确定差速器的模量越大，其齿轮的强度也会增加，但是差速器的尺寸也会随之变大，安装空间又是有限的。受限于安装尺寸，通常来说行星式传动齿轮的齿数Z1和Z2要相对较少，但是Z1一般不可能低于10，半轴齿轮的齿数一般要选取在14到25之间，而半轴齿轮和行星传动齿轮的齿数比值Z1/Z2一般大多都在在1.5到2.0之间。差速器的模量越大，其齿轮的强度也会增加，但是差速器的尺寸也会随之变大，安装空间又是有限的。差速器下方的行星齿轮和两个半轴传动齿轮也可以同时进行啮合。因此,在设计和确定两种传动齿轮之间的传动齿数时,应该充分考虑其之间的传动装配。在任一圆锥齿轮的行星差速器中,左右半轴传动齿轮的转矩为Z2l和Z2r之比必须要尽可能被行星传动齿轮的转矩为一个齿数进行整除,这样才能使行星传动齿轮的转矩均匀地分布在半轴传动齿轮的轴线上,否则,差速器就不能够进行安装。即，安装条件如下(2-4) （2）差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定2.3.4压力角α在汽车行业中汽车差速器大多都采用22.5°的压力角，部分载荷较大的汽车也会采用较大的压力角，一般取25°。此次设计的汽车载荷较小，因此，压力角α便选取22.5°。2.3.5行星齿轮安装孔的直径∅和深度L的确定行星齿轮的安装孔的直径∅等于行星齿轮轴的名义尺寸，而行星齿轮的安装孔的深L=1.1∅（2-6）∅=T0L∅=1.1根据上式可计算得出：2.4确定最终的设计方案通过以上一系列的设计计算，确定其他的设计参数，对设计结果进行总结归纳得到2.2中的设计结果。表2.2圆锥齿轮几何参数计算表续表2.2圆锥齿轮几何参数计算表2.5差速器齿轮的材料当前差速器齿轮采用的材料有许多，但大多全是渗碳合金钢，并且差速器齿轮并不需要很高的加工精度，因此，本文差速器齿轮选材需要考虑齿轮的许用应力以及弯曲强度，确定选用的齿轮材料为20CrMnTi。2.6差速器齿轮强度的计算差速器传动齿轮的大小和尺寸都是由于受到了结构上的限制，要承受更多的载荷。一般情况下两轮速度基本一致，差速器齿轮之间并不会出现相对啮合的情况，只有转向行驶时等两轮速度不一致的情况发生时，齿轮才会出现相对啮合的状态。所以，需要检查并且进行强度校核的是差速器齿轮的弯曲强度。一般可由下面这个公式求出轮齿弯曲强度σw：σw=2000TKsK根据上式（2-9）可得：所以，差速器齿轮时满足弯曲强度要求的。2.7本章小结本章设计以差速器的行星式齿轮及半轴式传动齿轮为主。根据整车的参数选定了差速器类型，对差速器圆锥齿轮系统进行了设计和分析，确定了各种所需要的参数，为接下来的建模工作提供了大量的数据支持。

第三章某型汽车锥齿轮差速器参数化建模参数化建模在工程设计中是很好的提高建模效率的方法，在企业设计生产设计时能极大节约时间成本，而CATIA在使用中操作简单，可以很好的进行参数化建模的开发。3.1CATIA软件分析的基本过程CATIA具有良好的兼容性和开放性，可以和AutoCAD、Ansys、Camworks、UG和Pro/E等实现无缝集成，形成功能强大的CAD/CAE/CAM/PDM系统，完全可以满足大型工程与产品的设计、分析、制造和数据管理的要求。不仅如此，而且CATIA可以在对单个构件设计建模后，使用者可以通过装配模块在软件内模拟其装配设计机制，帮助使用者及时解决构件之间的干涉与间隙缺陷问题，大大方便了使用者，既省时又省力，大大缩短了产品的设计周期，加快产品的研发上市，无疑能让该产品在同类产品中获得更大的竞争优势。3.2参数化建模的主要方法图3-1参数化建模流程图普通的模型均可采用上述流程图步骤完成模型建立，但本文是齿轮的相关建模，其齿廓渐开线难以采用普通的建模方式，且采用普通的建模方法建模过程繁杂且后期不易进行修改。故本文采用的是参数化建模的方法。参数化建模的方法有：模型修改法和程序驱动法。模型修改法可先创建零件的三维模型，对模型的重要参数进行参数的提取，通过修改已有模型的参数进行新模型的建立，该方法对程序编写能力要求较低，可用于对建模比较复杂的零件的参数化建模；程序驱动法则是完全通过程序的编写驱动三维软件的自动建模，该方法对程序编写能力要求较高，但参数化使用更加简洁，可用于对建模比较简单的零件的参数化建模。3.3建立差速器三维模型本文中利用三维建模软件CATIA来构建整套机械零件图，设计得到的主动齿轮、从动齿轮、半轴齿轮以及行星齿轮都是通过利用根据以上所述行星齿轮减速器相关的参数，主要零件图如图所示：图3-2主动齿轮图3-3从动齿轮图3-4半轴齿轮图3-5行星齿轮3.4三维模型的装配在建模得到以上零部件之后，通过对差速器零件的逐步装配，最终得到差速器的装配图。装配顺序如图3-6——图3-10。图3-6主减速器装配图图3-7行星齿轮装配图图3-8行星齿轮与从动齿轮装配图图3-9减速箱内部总装图图3-10减速箱总装图3.5本章小结本章基于上一章的差速器设计参数对差速器进行了参数化建模，并且对差速器的零部件进行逐步装配检查，最终得到，完成了基于CATIA的参数化建模。为下一章的齿轮零部件静力学分析奠定了基础。

第四章某型汽车锥齿轮差速器的静力学分析4.1ANSYS软件分析的基本过程ANSYS是一款通过将复杂零件机构转化为有限离散单元进行仿真分析的软件。同时，该软件的前端操作界面符合人们的使用习惯，大大简化了结构分析以及工作流程，极大的提高了构建的设计质量以及制造工艺，缩短其设计工作周期。总的来说，分析分为以下三个步骤：（1）前处理：即ANSYS分析的开始，通过软件进行三维模型的建立或通过导入CATIA的零件模型，再对该零件进行相关材料的设置，最后根据所需要的要求对该零件进行网格划分，最后给网格的大小与形状下定义；（2）加载并求解：在对零件进行计算分析与模拟时，首先，要了解该零件在实际工况下的载荷，从而确定并且定义该零件在实际情况下的各种载荷，再施加到相对应的三维模型位置上，最后对模型的结果进行分析计算。（3）后处理在这一阶段所得到的结果将用相应的等值线、梯度、向量等各种图形的方式展现出来，可以通过实际的需求，获取其中所实际上需要的机构性能结果。4.2行星齿轮轮系强度刚度分析根据齿轮设计要求，选择20CrMnTi作为齿轮的材质，由根据材质的属性计算得到的弹性模量为206GPa，密度系数为7800kg/m3，泊松比系数为0.3。图4-1为该材料的材料属性。图4-120CrMnTi材料属性图4.2.1模型导入&网格划分将行星齿轮模型引出到ANSYS中。在整个模拟分析的过程中，基于模型的啮合运算是非常重要的。啮合质量在提高数值分析和计算结果精度上起着至关重要的作用。网格划分有疏有密，所以当一个网格的位移和应力不断发生变化，应当将主要部分增多网格数量来细化网格，不关键的部分则不需要细化网格，这样的网格划分就会充分有效。在分析中，将一个行星式齿轮的实体模型采用一致的几何图形来划分，这样可以提高它的计算精度，采用183个8节点的单元，该单元的尺寸范围为2mm，模型总共被细分为69378个单元和116082个节点。图4-2为行星式齿轮网格分割后的仿真模型。图4-2行星齿轮网格划分模型4.2.2约束条件根据差速器实际受力情况施加边界条件（约束和载荷）；首先确定哪个齿轮时主动齿轮，在差速器齿轮转动时，主动齿轮是半轴齿轮，则行星齿轮就是从动齿轮。具体的边界条件施加如下：将从动齿轮进行固定约束，即在行星齿轮中心圆柱面固定添加固定约束，限制其各个方向的平动和转动；然后在半轴齿轮中心圆柱面添加上圆柱面约束，约束其径向和轴向的运动。由式2-3可知差速器行星齿轮与半轴齿轮之间传递的转矩为996.12N·m。利用Moment在行星齿轮中心圆柱面上施加转矩载荷996.12N·m。4.2.3结果分析本文首先通过相关研究结果建立起了行星受力齿轮的三维受力模型，并在使用ANSYS等软件的研究基础上分别进行了静态受力齿轮的受力分析。分析结果研究实验结果显示，由图4-3变形云图可知最大齿轮变形量为0.038715mm，属于正常弹性变形，满足刚度要求，其中行星式传动齿轮接触点与半轴之间的点是齿轮产生最大变形应力力的位置。由图4-4应力云图可知最大应力804.68MPa，小于20CrMnTi的许用应力980MPa。图4-3变形云图图4-4应力云图4.3主减速器强度刚度分析根据实际设计要求，齿轮的材质选择20CrMnTi，由根据材质的属性计算得到的弹性模量密度系数为206GPa，密度系数为7800kg/m3，泊松比系数为0.3。图4-5为该材料的材料属性。图4-520CrMnTi材料属性图4.3.1模型导入&网格划分将主减速器模型引出后导入ANSYS中，建立一个有限元模型。在整个有限元模拟分析的过程中，基于有限元模型的啮合运算是非常重要的。啮合质量在提高数值分析和计算结果精度上起着至关重要的作用。网格划分有疏有密，所以当一个网格的位移和应力不断发生变化，应当将主要部分增多网格数量来细化网格，不关键的部分则不需要细化网格，这样的网格划分就会充分有效。在分析中，将一个行星式齿轮的实体模型采用一致的几何图形来划分，这样可以提高它的计算精度，采用183个8节点的单元。该单元的尺寸范围为2mm，模型总共被细分为83216个单元和140293个节点。图为行星式齿轮网格分割后的仿真模型。图4-6行星齿轮网格划分模型4.3.2约束条件根据差速器实际受力情况施加边界条件（约束和载荷）；首先确定哪个齿轮时主动齿轮，在差速器齿轮转动时，主动齿轮是主减速器从动齿轮，则大齿轮就是从动齿轮。具体的边界条件施加如下：将从动齿轮进行固定约束，在大齿轮中心圆柱面添加上固定约束，限制其各个方向的平动和转动；在主减速器从动齿轮的齿轮中心圆柱面添加上圆柱面约束，约束其径向和轴向的运动。由式2-9得齿轮传递的转矩为3005.4N·m，利用Moment在行星齿轮中心圆柱面上施加转矩载荷3005.4N·m。4.3.3结果分析基于对减速箱的特点和锥齿齿轮受力分析，本文构建了锥齿轮的三维模型，并借助ANSYS软件对锥齿轮的静力有限元进行了分析。分析结果表明，由图4-7变形云图可知最大变形量为0.018299mm，属于正常的弹性变形，满足刚度要求。由图4-8应力云图可知最大应力158.95MPa小于20CrMnTi的许用应力980MPa。图4-7变形云图图4-8应力云图4.4本章小结本章主要介绍基于分析软件ANSYS对差速器主要组成部件的零配件进行了分析后对其零部件进行了强度测量和校正考核，得出以下结论:(1)通过对行星式齿轮和锥形行星式齿轮进行静力分析，分析了齿轮与半轴之间的接触应力，结果表明齿轮在设计上能够满足高强度。(2)对锥齿齿轮进行静力分析，分析结果表明齿轮的设计满足刚度要求。

第五章经济性分析报告5.1项目概述本项目通过分析锥齿轮差速器的主要参数和工作原理，独立计算出锥齿轮差速器的基本结构尺寸，并且使用CATIA软件完成了汽车锥齿轮差速器的三维设计，给出了它的三维绘图，最后在此基础上使用ANSYS软件对锥齿轮差速器进行强度校核，并提出了相关的改进措施，对整个设计流程进行一定程度的优化。目前，我国的汽车行业市场有着很多机遇也面临很多的风险。因为受到全球疫情的影响，我国的经济发展也遭受到了巨大的影响，疫情期间，由于全国封锁，导致了交易额的大幅度下跌，使得我国经济市场快速下滑。但是随着中国共产党的合理措施及时遏制了疫情的爆发，我国汽车制造行业开始渐渐回暖，并有了新的机遇。我国汽车销售额在2021-2022年大概率能够取得更好的成绩，这就要求了汽车设计与制造行业各个环节都要有新的发展提高，汽车差速器设计行业便是其中一个必不可少的关键环节。5.2市场分析我国差速器相关的技术也得到了飞快的进步，经历了从无到有，从小到大的转变。不过当前我国的汽车产业正处于蓬勃发展的阶段，如果想要尽快缩小与诸如欧美等工业强国的距离，我们就应该更加投入的去探究并发展差速器的相关技术。其中最主要的目标就是去进一步的提升其精确度与可靠性。国家也在密切关注差速器企业的各项研究项目，并投入大量的投资驱使汽车差速器行业向高兴产业方向发展。目前，汽车差速器也正趋于多样。根据中国产业调研网公司发布的2019-2025年中国新能源汽车零部件差速器产品行业研究与发展的分析和预测报告数据资料显示，2019年1-9月我国新能源汽车零部件销售量已突破2200万辆，相比去年同期增长13.8%。2021年1月13日中国汽车协会正式发布了2020年全国汽车市场销售情况统计数据，由于接收疫情的影响，2020年全国汽车市场总销售量为2532.1万辆，同比大幅下降1.9%。据今年中国汽车协会数据估计，2021年季度我国乘用汽车总排量产品市场销售额增速预计今年有望再次继续创新高。随着近年我国现代汽车维修工程师培训服务行业的迅速兴起和不断蓬勃发展，汽车变速器设计与制造行业也蒸蒸日上，已经成为我国汽车行业举足轻重的一部分，是国内高端设计与制造行业的一颗明珠。综上所述，汽车变速器行业的市场正处于高速增长趋势。5.3项目经济可行性分析本项目作为毕业设计的成果，主要围绕锥齿轮差速器的设计方面展开，实现过程中没有用到任何经费，相关成本较低。众所周知，汽车差速器是由位于欧洲的一家大型汽企所发明创造的。具有小零件大功用的美誉。目前来说，我国关于汽车差速器的相关技术基本都是来源于一些诸如欧美以及日本等发达国家。即使我国的差速器技术相比之前已经得到巨大的进步，如果想要获得在国际上有领先的水准，我国还需要攻克许多难关，如果要进行大规模的市场生产与应用，项目成本主要在于与设计相关的软件费用以及人力成本。正版的ANSYS企业版软件费用接近100万，配置基础模块的正版CATIA企业版软件的价格大概为20万、配置全套模块的正版CATIA企业版软件价格可以达到几百万元，再加上额外的人工成本的话项目总体开发成本在200-300万元左右。这个成本对于汽车差速器设计行业来说属于比较低的门槛，在经济方面具有很高的可行性。目前国内汽车许多厂商都是通过购买差速器零件进行组装，这种形式对汽车企业自身推出新的产品设计有很大的局限性。当一辆汽车的各个主要部件都进行了参数化、系列化，可以缩短产品的开发时间，对车企效益的提升有很大的促进作用，各大车企都在积极寻求参数化的设计。对整个汽车行业都有极大的推动作用。5.4项目技术可行性分析本项目在分析锥齿轮差速器主要参数和工作原理的基础上，计算其基本结构尺寸，使用CATIA软件完成汽车锥齿轮差速器三维设计，使用ANSYS软件完成主要零部件的强度校核与整体运动仿真。CATIA是\t"/item/catia%E8%BD%AF%E4%BB%B6/_blank"法国达索飞机公司开发的高档CAD/CAM软件，具有强大的曲面设计功能，是汽车设计领域不可或缺的强大工具。利用CATIA软件可以很方便地完成对各种汽车零件的三维设计并给出相应的三维绘图。ANSYS器件分析应用软件由一家美国ANSYS公司进行自主设计开发，是一款集器件结构、流体、电场、磁场、声场数据分析于等为一体的大型普遍广泛应用的工业有限元器件分析应用软件，也是目前现代化工业产品设计以及过程管理中的高级软件CAE的分析常用工具之一，，在汽车设计领域享有很高的声誉。借助ANSYS软件完成锥齿轮差速器主要零件的强度校核和运动仿真，是业界常用的方法之一，具有很成熟的技术规范。综上所述，借助CATIA和ANSYS软件完成锥齿轮差速器的设计与仿真在技术方面具有很高的可行性。5.5项目效益分析5.5.1经济效益分析当前时期，我国汽车行业市场机遇与挑战并存。因为世界经济收到新冠疫情的影响而持续走低，我国经济也不可避免地收到了影响，疫情初期我国经济增长速度明显下降。但是随着国内疫情被严格控制，我国制造业开始迎来转机并得到进一步发展的机会，汽车行业也迎来回暖。我国汽车销售量在2021-2022年大概率取得新高，这对于汽车设计与制造行业各个环节都提出了严格的要求，汽车差速器设计行业更是其中不可或缺的一个环节。本项目借助CATIA和ANSYS软件实现对汽车锥齿轮差速器的设计与仿真，相较于传统的汽车差速器设计方法，这种设计方法更加效率、科学与严谨。借助使用CATIA等软件设计汽车零部件的三维图形结构，得到的设计结果更加精确、误差更小，能在很大一定程度上有效减少汽车差速器在软件设计制造过程中所可能需要额外花费的很多时间和大量精力;通过使用ANSYS等软件对零部分结构强度进行校计检核与质量仿真，比之于传统汽车零件厂的强度设计校核与质量检验仿真方法更加有效地并且节省了大量时间与人力成本，能够大大度地提升我国企业软件开发者的实际工作效率、减少其他企业软件开发者在过程使用中的大量费用。使用CATIA和ANSYS等软件进行差速器的设计，将相关的设计工作数字化与信息化，提高了差速器设计行业的生产效率，对于整个产业的迭代升级具有重要的作用。5.5.2社会效益分析目前随着汽车行业的发展的黄金时代的到来，国内的相关市场也在不断发展和壮大，我国民用汽车保有量从2005年的4329万辆逐渐增长到2020年的3.72亿辆，实现了数量增长8倍的奇迹，这充分说明我国的汽车市场已经是一个庞然大物，汽车已经与中国人民的生活密不可分。与此同时，汽车的安全性问题也逐渐引起人们的重视，差速器作为汽车中重要的一个部件，与汽车的安全密切相关。对汽车差速器的设计方法的改良也会影响汽车的安全性能，使用CATIA与ANSYS等设计软件对差速器的设计流程进行优化，不仅提高了设计与开发效率，而且能够通过数据的积累与共享不断优化汽车性能、提高汽车的安全性，为人民的生命安全与社会的和谐作出贡献。5.6项目风险评估本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而去年开始的疫情危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。从目前来看，我国差速器行业已经顺利完成了由小到大的转变，正处于由大到强的发展阶段。由小到大是一个量变的过程，科学发展观对它的影响或许仅限于速度和时间，但是由大到强却是一个质变的过程，能否顺利完成这一个蜕变，科学发展观起着至关重要的作用。然而在这个转型和调整的关键时刻，提高汽车车辆、石油化工、电力通讯差速器的精度、可靠性是中国差速器行业的紧迫任务。由于新冠疫情的影响，目前世界多国都处于经济受挫的状态，汽车行业相关的进出口业务也受到了严重影响。2020年我国汽车销售量就出现了小幅度下滑，虽然大多数权威机构都对之后的市场发展呈乐观态度，但目前的行业形势对于经济实力不够雄厚的公司很不乐观。由于经济形势严峻，汽车行业市场可能面临供需失衡导致的竞争加剧现象，这会增加汽车变速器设计与制造行业的开发成本并一定程度上降低相关的利润。除此之外，汽车差速器设计行业内部的竞争比较激烈，项目的维护与创新都需要不断地投入资金，虽然使用CATIA和ANSYS等软件进行设计从长期局面出发能够降低开发的成本，但是短期内由于这些正版设计软件的费用较为昂贵，可能会对资金链产生一定程度的影响。

第六章结论与展望在大学的学习过程中，课程设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际的汽车零件设计一次极好的演示，此次我做的设计从最初的选题，到差速器组成部分的设计计算、绘图直到完成设计。期间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改等等，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。本次的模型毕业设计主要任务是对整个差速器内部齿轮结构进行模型设计，依托模型CATIA对整个差速器内部齿轮结构进行了内部参数自动化模型建模，在该模型仿真分析机构基本建立之后对整个差速器的内部齿轮结构进行了模态仿真分析。主要完成的工作如下:1.按照差速器的设计流程对给定车型的差速器的锥齿轮进行了设计，得到了差速器的锥齿轮各形状尺寸参数，为该车型提供了一种合格的差速器的锥齿轮尺寸；2.基于CATIA建立参数化的三维模型；3.基于ANSYS对主减速器