基于CATIA 的減速器殼體設計研究

金琦珺

（武漢理工大學 汽車工程學院，湖北 武漢430070）

1 CATIA 設計的優(yōu)越性

CATIA，這是一款目前機械設計和開發(fā)方面的最主要軟件，它擁有產(chǎn)品概念、工業(yè)設計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程制圖以及產(chǎn)品制造和加工過程等多個功能。因為CATIA 所具有的強大的多方向建模以及對于參數(shù)的快速整理功能，使得使用者在操作時無需過多地進行參數(shù)設計。其智能化球結(jié)構使用戶在使用過程中可以對自己的建模進行多次修改，極其方便。所有模塊具有全相關性，對三維模型的修改，可以完全體現(xiàn)在二維模型、模擬分析和數(shù)控加工的程序中，同時建立關聯(lián)的二維圖紙也進行相對應的更新，使得二維與三維的更新狀態(tài)始終保持一致。

2 減速器殼體的設計

2.1 殼體的設計需求

減速器殼體對傳動軸起到支撐保護作用，并為傳動件提供了一個封閉的工作空間，使其處于良好的工作狀況，創(chuàng)造良好的潤滑條件，所以減速器的殼體應該具有較高的強度，且能夠保證輕量化，在成本上也要保證經(jīng)濟性。由于減速器常出現(xiàn)漏油問題以及同軸度的問題，這兩個問題嚴重影響傳動零件的使用壽命，會極大地降低減速器的傳動效率，所以在減速器殼體的設計中，應著重考慮從殼體的結(jié)構上進行改進，使其利于保持軸承孔的同軸度和殼體的密封性。

2.2 殼體材料選擇

減輕汽車整體架構的質(zhì)量是如今汽車發(fā)展過程中所追求的熱點。汽車輕量化以后，會使汽車的整體性能得到一個較大的提升，首先是汽車在加速方面，更為快速；其次是使用者可很好解決車輛的控制以及車內(nèi)環(huán)境噪聲干擾方面的問題；在汽車安全方面，輕量化以后，在汽車發(fā)生碰撞時可以使整體的制動距離縮減，將對人體的傷害降低。因此，減輕減速器殼體的質(zhì)量是一個非常重要的舉措。

2.3 殼體的噴油設計

在汽車運行的過程中，減速器中的潤滑油是必不可少的，而噴油設計是為了避免潤滑油的溢出，使減速器中的潤滑油能更長時間地起作用而不至于揮發(fā)，在一定程度上可以實現(xiàn)汽車運行的經(jīng)濟性。

2.4 殼體的密封性設計

在作業(yè)過程中，因為各種外部原因，減速器難免經(jīng)受各種沖擊，因此對于殼體、齒輪和軸承的使用壽命就有巨大的影響。并且時間過長的沖擊還會使減速器與其他工件的結(jié)合面形成分離，當減速器的承受力度達到一定限度的時候，同時會造成結(jié)合面漏油的情況，導致減速器內(nèi)部的潤滑度下降，大大縮減減速器的壽命。所以，殼體的密封性設計，對于齒輪潤滑、傳動的壽命以及保證汽車行駛可靠性有非常重大的意義。

2.5 殼體的強度提高設計

減速器殼體起著支承減速器的作用，在工作中會受到很大的沖擊，若強度達不到要求，那么很容易出現(xiàn)裂紋甚至是造成殼體的破損。所以為了保證減速齒輪副的正確嚙合，減速器殼體的強度一定要得到保證。

2.6 殼體上的撥叉桿的固定孔

由于撥叉的移動為平行移動，若撥叉桿不穩(wěn)，將會導致?lián)Q擋失敗，因此撥叉桿的固定需要做到穩(wěn)定、牢固。

2.7 殼體的拉線孔設計

由于在一些賽車上無法配備乘用車上的機械換擋裝置，在本設計中針對的是巴哈賽車的換擋方式，所以用的是拉線的形式完成檔位的變換，所以在殼體上需要留有拉線的通過孔。

2.8 殼體的注油孔與放油孔設計

殼體上需要有能夠使機油注入和放出的孔。

3 減速器殼體的設計流程

3.1 殼體材料的選擇

若選用了鋼材作為減速器的材料，則殼體質(zhì)量大，強度過剩，達不到輕量化的目的，而選用強度較高的7050 鋁料經(jīng)濟性較差，所以通過改良殼體機構后，可以選用強度較好、經(jīng)濟實惠的6061 鋁合金作為殼體的材料。減速器殼體如圖1 所示。

圖1 減速器殼體

3.2 噴油設計

一般的設計方位是在殼體的上部留出一個較大的螺紋孔位，同時也位于工作時溫度較高的高速軸部位。

3.3 密封性設計

在軸承蓋與殼體的接觸表面，可以在結(jié)構上設計O 形橡膠圈的卡槽，如圖2 所示，可以簡便快捷地實現(xiàn)軸承處的密封。

圖2 O 形橡膠圈的卡槽

3.4 強度提高設計

經(jīng)過軟件分析后，在易于變形處將殼體增厚，并且采用一定厚度的加強肋提高軸承安裝處的強度。殼體加強肋如圖3 所示。

3.5 殼體上撥叉桿的固定孔

在左側(cè)殼體上，設計盲孔能用在左側(cè)殼體上有一個限位，如圖4 上圖所示。在殼體的右側(cè)，螺紋孔的設計也是一個盲孔，可以讓殼體在安裝時固定撥叉桿，從而使其安裝方便，如圖4 下圖所示。

圖3 殼體加強肋

圖4 撥叉桿的固定孔

3.6 拉線孔設計

采用凸臺來保證拉線進入殼體的部分盡量與撥叉的移動保持平行，從而不會給固定桿太大的作用力，如圖5 所示。

圖5 殼體上的拉線孔

3.7 殼體的注油孔與放油孔設計

在右殼體上設計留出兩個螺紋孔，位于上方的是注油孔，位于下方的是放油孔，如圖6 所示。

圖6 殼體的注油孔與放油孔

4 總結(jié)

將CATIA 軟件參與到對于減速器殼體的設計過程中，可以使參數(shù)設計的過程更加方便，同時提高設計的靈活度。設計人員不需要再重新繪圖就可以得到各類型號的減速器箱體，這對減速器殼體的標準化有著很大的促進作用，同時也對其他零件的設計具有一定的參考作用。