差速器設(shè)計(jì)說明書.doc

對稱錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)1差速器作用汽車在行駛過程中，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不相等的，如轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行駛或直線行駛，均會引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。在多橋驅(qū)動的汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷、傳動系零件損壞、輪胎磨損和燃料消耗等。差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動。汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它又可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等。2差速器原理結(jié)構(gòu)由于普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，所以廣泛應(yīng)用于一般使用條件的汽車驅(qū)動橋中。圖5-19為其示意圖，圖中為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器的內(nèi)摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn)矩。根據(jù)運(yùn)動分析可得 （2-1） 圖1：普通錐齒輪式差速器示意圖顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)力矩平衡可得（2-2）差速器性能常以鎖緊系數(shù)來表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比，由下式確定（2-3）結(jié)合（2-2）可得：（2-4）定義半軸轉(zhuǎn)矩比，則與之間有（2-5）普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)忌一般為O.05O.15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比足b為111135，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。3對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)3.1 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。圖2普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器1，12-軸承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4-差速器左殼；5，13-螺栓；6-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；8-行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11-差速器右殼3.2 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算由于在差速器殼上裝著主減速器從動齒輪，所以在確定主減速器從動齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動齒輪軸承支撐座及主動齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。3.2.1差速器齒輪的基本參數(shù)的選擇1. 行星齒輪數(shù)目的選擇本差速器采用4個行星齒輪2. 行星齒輪球面半徑的確定圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：mm式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.53.0，對于有2個行星齒輪的汽車取小值；T計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，Nm.從動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tce式中：Tce計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；Temax發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax=372Nmn計(jì)算驅(qū)動橋數(shù)，1；由發(fā)動機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低擋傳動比， =6.29變速器傳動效率，=0.9； 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)，=1；代入上式，有： Tce=2102.56 N.m根據(jù)上式=2.55=32.67mm ，取整為34mm=0.98=34mm.3. 行星齒輪與半軸齒輪的選擇為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比/在1.52.0的范圍內(nèi)。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：()式中：，左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說，= 行星齒輪數(shù)目； 任意整數(shù)。在此=12，=20 滿足以上要求。4. 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， =30.96 =90-=59.04 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=2.92, 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值取為3mm得=36mm =3*20=60mm5. 壓力角目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5的壓力角，齒高系數(shù)為0.8。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。在此選22.5的壓力角。6. 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常取：式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm；由上可知為13271.7Nm 行星齒輪的數(shù)目；在此為4 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm， 0.5d， d為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而d0.8； 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa根據(jù)上式 =24mm 17mm 19mm2.2 差速器齒輪的幾何計(jì)算汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)10，應(yīng)盡量取最小值=122半軸齒輪齒數(shù)=1425，且需滿足式（1-4）=203模數(shù)=3mm4齒面寬F=(0.250.30)A;b10m10.2mm5工作齒高=4.8mm6全齒高5.4157壓力角22.5序號項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果8軸交角=909節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，=37.13，11節(jié)錐距=34mm12周節(jié)=3.1416=9.42mm13齒頂高;=3.11mm=1.69mm14齒根高=1.788-;=1.788-=2.254mm;=3.674mm15徑向間隙=-=0.188+0.051=0.615mm16齒根角=;=43.79; =6.1717面錐角；=37.13=62.8318根錐角；=27.17=41.452.8719外圓直徑；mmmm20節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離mmmm序號項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果21理論弧齒厚 =5.16 mm=4.26 mm22齒側(cè)間隙=0.2450.330 mm=0.12mm23弦齒厚=5.08mm=4.20mm24弦齒高=3.1327mm=1.73mm2.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動的相對運(yùn)動。因此對于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度為 MPa (3-6) 式中：差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式 在此為315.381Nm； 差速器的行星齒輪數(shù)； 半軸齒輪齒數(shù)；尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，當(dāng)時(shí)，在此0.59載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，1.001.1；其他方式支承時(shí)取1.101.25。支承剛度大時(shí)取最小值。質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高時(shí)，可取1.0; 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖1-1可查得=0.231圖2彎曲計(jì)算用