基于CATIA 的减速器壳体设计研究

金琦珺

（武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉430070）

1 CATIA 设计的优越性

CATIA，这是一款目前机械设计和开发方面的最主要软件，它拥有产品概念、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程制图以及产品制造和加工过程等多个功能。因为CATIA 所具有的强大的多方向建模以及对于参数的快速整理功能，使得使用者在操作时无需过多地进行参数设计。其智能化球结构使用户在使用过程中可以对自己的建模进行多次修改，极其方便。所有模块具有全相关性，对三维模型的修改，可以完全体现在二维模型、模拟分析和数控加工的程序中，同时建立关联的二维图纸也进行相对应的更新，使得二维与三维的更新状态始终保持一致。

2 减速器壳体的设计

2.1 壳体的设计需求

减速器壳体对传动轴起到支撑保护作用，并为传动件提供了一个封闭的工作空间，使其处于良好的工作状况，创造良好的润滑条件，所以减速器的壳体应该具有较高的强度，且能够保证轻量化，在成本上也要保证经济性。由于减速器常出现漏油问题以及同轴度的问题，这两个问题严重影响传动零件的使用寿命，会极大地降低减速器的传动效率，所以在减速器壳体的设计中，应着重考虑从壳体的结构上进行改进，使其利于保持轴承孔的同轴度和壳体的密封性。

2.2 壳体材料选择

减轻汽车整体架构的质量是如今汽车发展过程中所追求的热点。汽车轻量化以后，会使汽车的整体性能得到一个较大的提升，首先是汽车在加速方面，更为快速；其次是使用者可很好解决车辆的控制以及车内环境噪声干扰方面的问题；在汽车安全方面，轻量化以后，在汽车发生碰撞时可以使整体的制动距离缩减，将对人体的伤害降低。因此，减轻减速器壳体的质量是一个非常重要的举措。

2.3 壳体的喷油设计

在汽车运行的过程中，减速器中的润滑油是必不可少的，而喷油设计是为了避免润滑油的溢出，使减速器中的润滑油能更长时间地起作用而不至于挥发，在一定程度上可以实现汽车运行的经济性。

2.4 壳体的密封性设计

在作业过程中，因为各种外部原因，减速器难免经受各种冲击，因此对于壳体、齿轮和轴承的使用寿命就有巨大的影响。并且时间过长的冲击还会使减速器与其他工件的结合面形成分离，当减速器的承受力度达到一定限度的时候，同时会造成结合面漏油的情况，导致减速器内部的润滑度下降，大大缩减减速器的寿命。所以，壳体的密封性设计，对于齿轮润滑、传动的寿命以及保证汽车行驶可靠性有非常重大的意义。

2.5 壳体的强度提高设计

减速器壳体起着支承减速器的作用，在工作中会受到很大的冲击，若强度达不到要求，那么很容易出现裂纹甚至是造成壳体的破损。所以为了保证减速齿轮副的正确啮合，减速器壳体的强度一定要得到保证。

2.6 壳体上的拨叉杆的固定孔

由于拨叉的移动为平行移动，若拨叉杆不稳，将会导致换挡失败，因此拨叉杆的固定需要做到稳定、牢固。

2.7 壳体的拉线孔设计

由于在一些赛车上无法配备乘用车上的机械换挡装置，在本设计中针对的是巴哈赛车的换挡方式，所以用的是拉线的形式完成档位的变换，所以在壳体上需要留有拉线的通过孔。

2.8 壳体的注油孔与放油孔设计

壳体上需要有能够使机油注入和放出的孔。

3 减速器壳体的设计流程

3.1 壳体材料的选择

若选用了钢材作为减速器的材料，则壳体质量大，强度过剩，达不到轻量化的目的，而选用强度较高的7050 铝料经济性较差，所以通过改良壳体机构后，可以选用强度较好、经济实惠的6061 铝合金作为壳体的材料。减速器壳体如图1 所示。

图1 减速器壳体

3.2 喷油设计

一般的设计方位是在壳体的上部留出一个较大的螺纹孔位，同时也位于工作时温度较高的高速轴部位。

3.3 密封性设计

在轴承盖与壳体的接触表面，可以在结构上设计O 形橡胶圈的卡槽，如图2 所示，可以简便快捷地实现轴承处的密封。

图2 O 形橡胶圈的卡槽

3.4 强度提高设计

经过软件分析后，在易于变形处将壳体增厚，并且采用一定厚度的加强肋提高轴承安装处的强度。壳体加强肋如图3 所示。

3.5 壳体上拨叉杆的固定孔

在左侧壳体上，设计盲孔能用在左侧壳体上有一个限位，如图4 上图所示。在壳体的右侧，螺纹孔的设计也是一个盲孔，可以让壳体在安装时固定拨叉杆，从而使其安装方便，如图4 下图所示。

图3 壳体加强肋

图4 拨叉杆的固定孔

3.6 拉线孔设计

采用凸台来保证拉线进入壳体的部分尽量与拨叉的移动保持平行，从而不会给固定杆太大的作用力，如图5 所示。

图5 壳体上的拉线孔

3.7 壳体的注油孔与放油孔设计

在右壳体上设计留出两个螺纹孔，位于上方的是注油孔，位于下方的是放油孔，如图6 所示。

图6 壳体的注油孔与放油孔

4 总结

将CATIA 软件参与到对于减速器壳体的设计过程中，可以使参数设计的过程更加方便，同时提高设计的灵活度。设计人员不需要再重新绘图就可以得到各类型号的减速器箱体，这对减速器壳体的标准化有着很大的促进作用，同时也对其他零件的设计具有一定的参考作用。