新型驅(qū)動橋教具模型

何開宇+竇澤軍+陳昌華

摘 要：文章在現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，并使用Solidworks軟件建立了三維仿真模型，設(shè)計出本款驅(qū)動橋教具模型。相比其他的教具更加直觀，形象，同時本教具配備了兩塊儀表，能夠更加精準(zhǔn)的顯示兩端速度值。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；教具；Solidworks；橋殼

1 設(shè)計背景

現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型具有以下不足之處：

1.1 制作材料笨重，靈活性差，不易移動，而且容易損壞。

1.2 不能模擬汽車行駛時的真實狀態(tài)，即不能讓學(xué)生親身體驗驅(qū)動橋的實際運(yùn)動。

1.3 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不便于學(xué)生理解驅(qū)動橋的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。

因此，本小組設(shè)計并制作了本款新型驅(qū)動橋教具模型，用于輔助教師在課堂上的教學(xué)。

本款教具（如圖1）采用鋁合金材料制造，在滿足正常的工作需要的情況下，更多地減少了自身的重量，方便教師在上課時也能攜帶至課堂上講解，不必設(shè)立單獨(dú)的教室來講解驅(qū)動橋的原理。

在橋殼的設(shè)計上，采用框架結(jié)構(gòu)。在不影響內(nèi)部齒輪正常工作的情況下，簡化了橋殼，減少了橋殼部分多余的材料。

圖1 教具整體圖

同時，也使內(nèi)部的齒輪結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來，更加直觀地顯示齒輪的嚙合情況，使學(xué)生方便的理解其原理。

本款教具配備了兩塊測速儀表，可以方便直觀地看出，兩端速度不相同，即在汽車轉(zhuǎn)彎時，左右兩端車輪速度存在差值。

2 工作原理

驅(qū)動橋位于汽車傳動系的末端，主要作用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，經(jīng)減速增扭，并改變旋轉(zhuǎn)方向以后，傳到左右驅(qū)動輪，使左右的驅(qū)動輪以相同的轉(zhuǎn)速在直線上行駛，或以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)彎行駛。

其中減速增扭主要通過減速器來實現(xiàn)。動力通過傳動軸依次傳給主動齒輪、從動齒輪，經(jīng)減速變向以后，通過螺栓傳給差速器殼體，由差速器傳給兩側(cè)半軸，再傳給兩側(cè)車輪，驅(qū)動汽車行駛。

當(dāng)汽車直線行駛時，差速器殼上的轉(zhuǎn)矩M0對行星齒輪軸施加一個切向力。而兩半軸齒輪對行星齒輪輪齒嚙合點(diǎn)上施加一個切向反向作用力。

由于兩嚙合點(diǎn)距行星齒輪軸心距離相等，因而若不考慮差速器行星齒輪內(nèi)摩擦阻力，則差速器殼總是將轉(zhuǎn)矩等分給兩個半軸，即M1=M2=M0/2。

兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速相同，所受到的行駛阻力相等。此時，行星齒輪相當(dāng)于一個等臂杠桿保持平衡，行星齒輪不能自轉(zhuǎn)，只能隨行星齒輪軸和差速器殼一同公轉(zhuǎn)。此時差速器不起任何差速作用。

而當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時，兩側(cè)車輪有滑轉(zhuǎn)或滑移的趨勢，所受的行駛阻力不再相等，通過半軸和半軸齒輪反作用于行星齒輪的力也不再相等。

此時，行星齒輪不能保持平衡，它除了要隨差速器殼一同公轉(zhuǎn)以外，還要繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)，借行星齒輪的自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上滾動，從而實現(xiàn)差速的作用。

圖2 減速器、差速器齒輪

3 利用Solidworks建立模型

本教具根據(jù)現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型為基礎(chǔ)加以改進(jìn)，利用Solidworks2013軟件進(jìn)行建模，設(shè)計出了本款驅(qū)動橋教具模型（如圖3）。

圖3 三維仿真模型

本款驅(qū)動橋教具模型分為減速器、差速器、半軸、殼體、手柄和車輪六部分組成。

減速器和差速器部分的齒輪仿照真實汽車內(nèi)部的齒輪來設(shè)計，擁有與其相同的模數(shù)、齒數(shù)。簡化其橋殼，采用板材代替復(fù)雜的橋殼部分，在滿足內(nèi)部齒輪正常工作的前提下，減少了材料的占有，同時也方便理解其原理。

前面的車輪包含軸承，能夠控制教具模型的方向，在轉(zhuǎn)彎演示時，更加容易操作。后面采用手柄來代替主動軸傳來的動力，省去了加在主動出輪上的動力來源。

4 結(jié)束語

本款新型驅(qū)動橋教具在設(shè)計上，避免了現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具存在的缺點(diǎn)，經(jīng)過軟件的建模優(yōu)化后，又增加了教具的可操作性和實用性等優(yōu)點(diǎn)。

在今后的課堂上，更好地輔助教師進(jìn)行驅(qū)動橋原理的講解，同時也改變了學(xué)生在學(xué)習(xí)知識時一成不變的學(xué)習(xí)方式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，增加了教師在講解時的趣味性。

參考文獻(xiàn)

[1]辛文彤.李志尊.Solidworks2012從入門到精通[M].人民郵電出版社，2012（1）.

[2]詹迪維.Solidworks高級應(yīng)用教程[M]..機(jī)械工業(yè)出版社，2009（2）.

[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）[M].人民交通出版社，2002（2）.

[4]關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造[M].清華大學(xué)出版社，2004（9）.

[5]楊信.汽車構(gòu)造[M].人民交通出版社，2006（4）.

作者簡介：何開宇，男，大連科技學(xué)院。

竇澤軍，男，大連科技學(xué)院。

陳昌華，男，大連科技學(xué)院。endprint

摘 要：文章在現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，并使用Solidworks軟件建立了三維仿真模型，設(shè)計出本款驅(qū)動橋教具模型。相比其他的教具更加直觀，形象，同時本教具配備了兩塊儀表，能夠更加精準(zhǔn)的顯示兩端速度值。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；教具；Solidworks；橋殼

1 設(shè)計背景

現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型具有以下不足之處：

1.1 制作材料笨重，靈活性差，不易移動，而且容易損壞。

1.2 不能模擬汽車行駛時的真實狀態(tài)，即不能讓學(xué)生親身體驗驅(qū)動橋的實際運(yùn)動。

1.3 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不便于學(xué)生理解驅(qū)動橋的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。

因此，本小組設(shè)計并制作了本款新型驅(qū)動橋教具模型，用于輔助教師在課堂上的教學(xué)。

本款教具（如圖1）采用鋁合金材料制造，在滿足正常的工作需要的情況下，更多地減少了自身的重量，方便教師在上課時也能攜帶至課堂上講解，不必設(shè)立單獨(dú)的教室來講解驅(qū)動橋的原理。

在橋殼的設(shè)計上，采用框架結(jié)構(gòu)。在不影響內(nèi)部齒輪正常工作的情況下，簡化了橋殼，減少了橋殼部分多余的材料。

圖1 教具整體圖

同時，也使內(nèi)部的齒輪結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來，更加直觀地顯示齒輪的嚙合情況，使學(xué)生方便的理解其原理。

本款教具配備了兩塊測速儀表，可以方便直觀地看出，兩端速度不相同，即在汽車轉(zhuǎn)彎時，左右兩端車輪速度存在差值。

2 工作原理

驅(qū)動橋位于汽車傳動系的末端，主要作用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，經(jīng)減速增扭，并改變旋轉(zhuǎn)方向以后，傳到左右驅(qū)動輪，使左右的驅(qū)動輪以相同的轉(zhuǎn)速在直線上行駛，或以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)彎行駛。

其中減速增扭主要通過減速器來實現(xiàn)。動力通過傳動軸依次傳給主動齒輪、從動齒輪，經(jīng)減速變向以后，通過螺栓傳給差速器殼體，由差速器傳給兩側(cè)半軸，再傳給兩側(cè)車輪，驅(qū)動汽車行駛。

當(dāng)汽車直線行駛時，差速器殼上的轉(zhuǎn)矩M0對行星齒輪軸施加一個切向力。而兩半軸齒輪對行星齒輪輪齒嚙合點(diǎn)上施加一個切向反向作用力。

由于兩嚙合點(diǎn)距行星齒輪軸心距離相等，因而若不考慮差速器行星齒輪內(nèi)摩擦阻力，則差速器殼總是將轉(zhuǎn)矩等分給兩個半軸，即M1=M2=M0/2。

兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速相同，所受到的行駛阻力相等。此時，行星齒輪相當(dāng)于一個等臂杠桿保持平衡，行星齒輪不能自轉(zhuǎn)，只能隨行星齒輪軸和差速器殼一同公轉(zhuǎn)。此時差速器不起任何差速作用。

而當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時，兩側(cè)車輪有滑轉(zhuǎn)或滑移的趨勢，所受的行駛阻力不再相等，通過半軸和半軸齒輪反作用于行星齒輪的力也不再相等。

此時，行星齒輪不能保持平衡，它除了要隨差速器殼一同公轉(zhuǎn)以外，還要繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)，借行星齒輪的自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上滾動，從而實現(xiàn)差速的作用。

圖2 減速器、差速器齒輪

3 利用Solidworks建立模型

本教具根據(jù)現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型為基礎(chǔ)加以改進(jìn)，利用Solidworks2013軟件進(jìn)行建模，設(shè)計出了本款驅(qū)動橋教具模型（如圖3）。

圖3 三維仿真模型

本款驅(qū)動橋教具模型分為減速器、差速器、半軸、殼體、手柄和車輪六部分組成。

減速器和差速器部分的齒輪仿照真實汽車內(nèi)部的齒輪來設(shè)計，擁有與其相同的模數(shù)、齒數(shù)。簡化其橋殼，采用板材代替復(fù)雜的橋殼部分，在滿足內(nèi)部齒輪正常工作的前提下，減少了材料的占有，同時也方便理解其原理。

前面的車輪包含軸承，能夠控制教具模型的方向，在轉(zhuǎn)彎演示時，更加容易操作。后面采用手柄來代替主動軸傳來的動力，省去了加在主動出輪上的動力來源。

4 結(jié)束語

本款新型驅(qū)動橋教具在設(shè)計上，避免了現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具存在的缺點(diǎn)，經(jīng)過軟件的建模優(yōu)化后，又增加了教具的可操作性和實用性等優(yōu)點(diǎn)。

在今后的課堂上，更好地輔助教師進(jìn)行驅(qū)動橋原理的講解，同時也改變了學(xué)生在學(xué)習(xí)知識時一成不變的學(xué)習(xí)方式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，增加了教師在講解時的趣味性。

參考文獻(xiàn)

[1]辛文彤.李志尊.Solidworks2012從入門到精通[M].人民郵電出版社，2012（1）.

[2]詹迪維.Solidworks高級應(yīng)用教程[M]..機(jī)械工業(yè)出版社，2009（2）.

[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）[M].人民交通出版社，2002（2）.

[4]關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造[M].清華大學(xué)出版社，2004（9）.

[5]楊信.汽車構(gòu)造[M].人民交通出版社，2006（4）.

作者簡介：何開宇，男，大連科技學(xué)院。

竇澤軍，男，大連科技學(xué)院。

陳昌華，男，大連科技學(xué)院。endprint

摘 要：文章在現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，并使用Solidworks軟件建立了三維仿真模型，設(shè)計出本款驅(qū)動橋教具模型。相比其他的教具更加直觀，形象，同時本教具配備了兩塊儀表，能夠更加精準(zhǔn)的顯示兩端速度值。

關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋；教具；Solidworks；橋殼

1 設(shè)計背景

現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型具有以下不足之處：

1.1 制作材料笨重，靈活性差，不易移動，而且容易損壞。

1.2 不能模擬汽車行駛時的真實狀態(tài)，即不能讓學(xué)生親身體驗驅(qū)動橋的實際運(yùn)動。

1.3 結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不便于學(xué)生理解驅(qū)動橋的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)。

因此，本小組設(shè)計并制作了本款新型驅(qū)動橋教具模型，用于輔助教師在課堂上的教學(xué)。

本款教具（如圖1）采用鋁合金材料制造，在滿足正常的工作需要的情況下，更多地減少了自身的重量，方便教師在上課時也能攜帶至課堂上講解，不必設(shè)立單獨(dú)的教室來講解驅(qū)動橋的原理。

在橋殼的設(shè)計上，采用框架結(jié)構(gòu)。在不影響內(nèi)部齒輪正常工作的情況下，簡化了橋殼，減少了橋殼部分多余的材料。

圖1 教具整體圖

同時，也使內(nèi)部的齒輪結(jié)構(gòu)顯現(xiàn)出來，更加直觀地顯示齒輪的嚙合情況，使學(xué)生方便的理解其原理。

本款教具配備了兩塊測速儀表，可以方便直觀地看出，兩端速度不相同，即在汽車轉(zhuǎn)彎時，左右兩端車輪速度存在差值。

2 工作原理

驅(qū)動橋位于汽車傳動系的末端，主要作用是將萬向傳動裝置傳來的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩，經(jīng)減速增扭，并改變旋轉(zhuǎn)方向以后，傳到左右驅(qū)動輪，使左右的驅(qū)動輪以相同的轉(zhuǎn)速在直線上行駛，或以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)彎行駛。

其中減速增扭主要通過減速器來實現(xiàn)。動力通過傳動軸依次傳給主動齒輪、從動齒輪，經(jīng)減速變向以后，通過螺栓傳給差速器殼體，由差速器傳給兩側(cè)半軸，再傳給兩側(cè)車輪，驅(qū)動汽車行駛。

當(dāng)汽車直線行駛時，差速器殼上的轉(zhuǎn)矩M0對行星齒輪軸施加一個切向力。而兩半軸齒輪對行星齒輪輪齒嚙合點(diǎn)上施加一個切向反向作用力。

由于兩嚙合點(diǎn)距行星齒輪軸心距離相等，因而若不考慮差速器行星齒輪內(nèi)摩擦阻力，則差速器殼總是將轉(zhuǎn)矩等分給兩個半軸，即M1=M2=M0/2。

兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速相同，所受到的行駛阻力相等。此時，行星齒輪相當(dāng)于一個等臂杠桿保持平衡，行星齒輪不能自轉(zhuǎn)，只能隨行星齒輪軸和差速器殼一同公轉(zhuǎn)。此時差速器不起任何差速作用。

而當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎時，兩側(cè)車輪有滑轉(zhuǎn)或滑移的趨勢，所受的行駛阻力不再相等，通過半軸和半軸齒輪反作用于行星齒輪的力也不再相等。

此時，行星齒輪不能保持平衡，它除了要隨差速器殼一同公轉(zhuǎn)以外，還要繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)，借行星齒輪的自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上滾動，從而實現(xiàn)差速的作用。

圖2 減速器、差速器齒輪

3 利用Solidworks建立模型

本教具根據(jù)現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具模型為基礎(chǔ)加以改進(jìn)，利用Solidworks2013軟件進(jìn)行建模，設(shè)計出了本款驅(qū)動橋教具模型（如圖3）。

圖3 三維仿真模型

本款驅(qū)動橋教具模型分為減速器、差速器、半軸、殼體、手柄和車輪六部分組成。

減速器和差速器部分的齒輪仿照真實汽車內(nèi)部的齒輪來設(shè)計，擁有與其相同的模數(shù)、齒數(shù)。簡化其橋殼，采用板材代替復(fù)雜的橋殼部分，在滿足內(nèi)部齒輪正常工作的前提下，減少了材料的占有，同時也方便理解其原理。

前面的車輪包含軸承，能夠控制教具模型的方向，在轉(zhuǎn)彎演示時，更加容易操作。后面采用手柄來代替主動軸傳來的動力，省去了加在主動出輪上的動力來源。

4 結(jié)束語

本款新型驅(qū)動橋教具在設(shè)計上，避免了現(xiàn)有的驅(qū)動橋教具存在的缺點(diǎn)，經(jīng)過軟件的建模優(yōu)化后，又增加了教具的可操作性和實用性等優(yōu)點(diǎn)。

在今后的課堂上，更好地輔助教師進(jìn)行驅(qū)動橋原理的講解，同時也改變了學(xué)生在學(xué)習(xí)知識時一成不變的學(xué)習(xí)方式，改變了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，增加了教師在講解時的趣味性。

參考文獻(xiàn)

[1]辛文彤.李志尊.Solidworks2012從入門到精通[M].人民郵電出版社，2012（1）.

[2]詹迪維.Solidworks高級應(yīng)用教程[M]..機(jī)械工業(yè)出版社，2009（2）.

[3]陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊）[M].人民交通出版社，2002（2）.

[4]關(guān)文達(dá).汽車構(gòu)造[M].清華大學(xué)出版社，2004（9）.

[5]楊信.汽車構(gòu)造[M].人民交通出版社，2006（4）.

作者簡介：何開宇，男，大連科技學(xué)院。

竇澤軍，男，大連科技學(xué)院。

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