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基于ABAQUS的差速器壳体强度分析

柳丛彦1,陈远大2，聂少文

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（东风汽车公司技术中心，430058）

[摘要]差速器是汽车驱动桥的关键部件，其主要作用是在向两半轴传递力矩的同时允许两半轴以不同的转

速旋转，满足车轮以纯滚动的方式作不等距行驶。在车辆行驶过程中，差速器要承受很大的冲击载荷，在

设计过程中必须对其进行强度校核。本文通过建立差速器壳体有限元模型，通过ABAQUS求解计算得到其

应力分布，发现差速器左右轴颈及行星轴孔附近应力较大，在差速器设计时应重点关注这几个区域。

关键字：ABAQUS；差速器；强度分析

０引言

差速器是汽车驱动桥的关键部件，其主要作用是在向两半轴传递力矩的同时允许两半

轴以不同的转速旋转，满足车轮以纯滚动的方式作不等距行驶[1]。车辆直线行驶时，左右

车轮受力相等，两半轴齿轮不存在转速差，此时行星齿轮不发生自转，主减速器从动齿圈

相当于直接驱动两半轴齿轮；车辆转弯时，外侧车轮希望能够获得比内侧车轮更高的转

速，此时行星齿轮介入，在维持扭矩传递的同时允许两半轴齿轮出现转速差，实现两个车

轮的差速。在车辆行驶过程中，差速器要承受很大的冲击载荷，在设计过程中必须对其进

行强度校核。

1模型的建立及载荷工况与边界条件

1.1差速器有限元模型的建立

差速器轴承为圆锥止推轴承，位于差速器壳左、右两侧，与壳体过盈配合。这里只关心

壳体的强度，在对壳体进行网格划分时，简化从动锥齿轮与止推轴承，并对行星轴孔附近及

左右壳体轴径部位进行网格加密处理，有限元模型如图1所示。

图1差速器壳体有限元模型

1.2载荷工况与边界条件

此差速器右壳体中间开窗，为一非对称结构，通过壳体上的从动齿轮传递扭矩。将从动

齿轮上所受的扭矩分解为6个方向的力，载荷工况如表1所示。如图2a所示，在强度分析

时取从动齿轮分度圆圆周方向6个点作为输入力矩的加载点，分析这6个工况下壳体的应

力情况。差速器壳体边界条件加载如图2b、c所示。需要注意差速器轴承与壳体为过盈配

合，应加载过盈边界条件。

表1差速器壳体载荷

力代号F1F2F3F4F5

单位/N1352718582321431434120071

a）b）

c）

约束两个行星齿轮与轴

接触部位23456自由度

图2工况与边界条件

2差速器壳体静力学分析

差速器壳体的材料为QT600-3，屈服极限为370Mpa。通过ABAQUS进行静力学分析，对

差速器壳体进行优化设计，对应力集中部位重新设计，并加大其圆角，优化后的结果如图3

所示。图3分别列出了6个工况下左右壳体所受的最大主应力。从图中可以看出，差速器左

右轴颈及行星轴孔附近应力较大，最大应力373Mpa出现在差速器的右壳体上，略大于材料

的屈服极限。在后续试验中应重点关注图中所列出的这几个区域。

图3差速器壳体最大主应力

3结束语

上述介绍的基于ABAQUS的差速器壳体强度分析，提供了一种分析差速器壳体强度的方

法，对车辆差速器壳体的设计以及优化具有一定的参考作用。在差速器壳体的强度设计时，

除了要考虑行星轴的强度，读者可尝试自行加载。

参考文献

[1]余志生.汽车理论.第5版[M].机械工业出版社,2009.