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摘 要

轮边减速器作为车辆驱动系统的最后一级传动装置，可增加车辆最小离地距离，提高车辆在复杂路况的通过性能。另外，其还具备增扭降速的功能，既可获得较大的驱动能力，又可分配驱动系统其他部件的载荷且使驱动桥尺寸有所减小。所以，研究轮边减速器具有非常重要的意义。本文主要内容是提供一套比较合理的轮边减速器的设计方案，先计算参数，然后建立总体三维模型，最后进行有限元分析及结构优化。此次对于轮边减速器进行系统而深入的研究，既可作为其实践的理论基础，也可为之后车辆驱动领域的发展提供理论依据。

关键词：轮边减速器；有限元分析；仿真；设计

Design of Vehicle Wheel Side Reducer

Abstract

Round edge reducer as vehicle drive system at the end of the level of gearing, can increase the minimum distance from the ground vehicles, improve vehicle in complex traffic through performance in addition, it also have the function that increases the torsion speed down, can obtain larger driving ability, and can drive system and other parts of the load distribution drive axle size reduced, so the wheel edge reducer has very important significance in this paper, the main content is to provide a reasonable set of wheel side gear reducer design, calculation parameters first, and then establish the overall 3 d model, finally carries on the finite element analysis and structure optimizationThe systematic and in-depth research on the wheel side reducer can not only serve as the theoretical basis for its practice, but also provide a theoretical basis for the development of the vehicle driving field.

Key words: rim reducer,Finite element analysis,The simulation,design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1. 1 项目研究背景及意义 1

1. 2 国内外研究现状和发展趋势 1

1. 2. 1国外研究现状 1

1. 2. 2 国内研究现状 2

1. 2. 3 发展趋势 2

1. 3 本文主要研究内容 2

第二章 轮边减速器的结构其工作原理 3

第三章 汽车驱动桥的传动方案设计 4

3.1 车辆的设计参数 4

3.2 驱动桥总减速比的计算 4

3.3 驱动桥传动方案设计 4

3.4 传动系参数及结构设计 5

3.4.1传动比的分配 5

3.4.2主减速器结构设计 5

第四章 轮边减速器传动参数的计算 8

4.1轮边减速器传动方案设计 8

4.2 行星齿轮传动配齿计算 9

4.3 行星轮系结构参数的计算 9

4.3.1 齿轮材料选择 9

4.3.2 太阳轮几何参数初步计算 10

4.3.3太阳轮传动参数初步计算 11

4.4 行星轮系传动参数校核 11

4.5 行星轮系传动参数汇总及设计图纸 12

第五章 轮边减速器的建模 16

5.1 UGNX三维建模软件介绍 16

5.2 行星轮系的参数化建模 16

5.2.1齿轮建模 16

5.2.2 行星架三维建模与装配 17

5.2.3 框架筒三维建模与装配 18

5.3轮边减速器装配 19

第六章 轮边减速器行星轮系运动仿真 21

6.1 运动仿真机构建立 21

6.2 连杆的定义 21

6.3运动副及驱动的定义 22

6.4行星轮系的运动仿真 23

第七章 轮边减速器有限元分析与优化 24

7.1有限元分析软件ANSYS的简介 24

7.2 行星轮系受力分析 24

7.2.1材料参数设置 24

7.2.2接触设置 25

7.2.3网格划分 26

7.2.4模型加载与约束 29

7.2.5 求解结果分析 30

7.3轮边减速器零部件受力分析与结构优化 31

7.3.1框架筒和行星架的受力分析 31

7.3.2框架筒和行星架的结构优化 31

第八章 总结与展望 33

致谢 34

参考文献： 35

第一章 引言

1. 1 项目研究背景及意义

随着工业水平的不断进步，物流运输行业随之快速发展，我国对于重型载重汽车的需求逐步加大，在满足汽车载重量的同时，汽车的运输性能也至关重要。重型载重汽车因其特殊的工作环境，需要满足较低的行驶速度和较大的驱动力要求，所以往往需要匹配很大的传动比维持其正常的运输功能。然而传动比过大会导致汽车驱动桥结构变大从而降低最小离地距离，影响汽车在复杂路况的行驶，降低其通过性能。针对汽车动力性强、要求传动比大和汽车需要有足够离地间隙之间的矛盾，轮边减速器这种结构设计可以有效避免该矛盾。轮边减速器的应用可以减少中间主减速器的外形尺寸，使得车辆获得较大的离地间隙。当车辆行驶于复杂的路面环境时，为增强其通过性能，采用轮边减速器作为车辆最末端的减速装置，可以使得在其前面的主减速器、差速器和半轴等零部件的尺寸均有所减小^[1]。同时轮边减速器具备增扭降速的功能，可以驱动转矩比较大的机械设备，以满足汽车载重量要求。

随着物流运输行业的发展，重载车辆的设计要同时兼顾功能性要求和可靠性要求，而轮边减速器的可靠性要求又是车辆整体可靠性的前提^[2]。一些发达国家对于汽车轮边减速器研究开展较早，如针对轮边减速器传动比和结构进行优化、结构轻量化设计，目前已经处于成熟阶段。我国对于的轮边减速器研究较晚，仍处于发展阶段，与发达国家相比存在差距明显。另外，轮边减速器的结构复杂，设计成本高，并非一般企业所能应对。针对现状，本文将采用现代计算机技术对轮边减速器进行优化设计，采用UGNX软件建立三维模型并使用有限元分析软件ANSYS对轮边减速器进行受力分析并对于部分零部件进行结构优化处理，为后续研究车辆的驱动提供可靠的理论支持。

1. 2 国内外研究现状和发展趋势

若参数选择或者设计结构不合适，轮边减速器在行驶的过程中将产生较大的振动和噪音，对车辆的正常行驶产生不利影响。国内外诸多科研机构已经对此展开了深入研究，对轮边减速器的参数选择和结构设计进行优化改良，有效地解决了重在汽车在应用中存在的一些问题。

1. 2. 1国外研究现状

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