普通錐齒輪差速器設(shè)計(jì)(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 第一章 緒 論 汽車行駛時,左、右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)車輪；汽車在不平路面上行駛時，由于路面波形不同也會造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎符合、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會引起左、右車輪因滾動半徑不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動橋的左、右、車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差

2、速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動學(xué)的要求；在多橋驅(qū)動汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時避免在驅(qū)動橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷，使傳動系零件損壞、輪胎磨損和增加燃料消耗等。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的角速度轉(zhuǎn)動。差速器按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。本次設(shè)計(jì)選擇的是對稱錐齒輪式差速器中的普通錐齒輪式差速器。第二章 普通錐齒輪差速器基本原理普通錐齒輪差速器由于結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，一直廣泛用于一般使用條件下的汽車驅(qū)動橋中。圖2-1為其示意圖，圖中0為差速器殼的角

3、速度； 1、2分別為左、右兩半軸的角速 度；To為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；Tr為 差速器的內(nèi)摩擦力矩；T1、T2分別為左、右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn)矩。 圖2-1 普通錐齒輪式差速器示意圖 根據(jù)運(yùn)動分析可得 +2 (2 - 1) 顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，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，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)k是來表征，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 K=/ (2 - 3) 結(jié)合式(524)可得 (2 - 4) 定義快慢轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比kb=T2/T1,則kb與k之間有 (2 - 5)普通錐

4、齒輪差速器的鎖緊系數(shù)是一般為005015，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb=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。但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路面上行駛，一側(cè)驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)很小時，盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著，其驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也不得不隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，無法發(fā)揮潛在牽引力，以致汽車停駛。第三章 設(shè)計(jì)車型及參數(shù)選擇 車型：東風(fēng)標(biāo)致-2010款 標(biāo)致307 兩廂 2.0 手動舒適版參數(shù)：基本信息產(chǎn)地屬性國產(chǎn)級別屬性緊湊型車款型2010排量2.0L最高車速204綜合參考油耗8保修政策兩年或4萬公里

5、車身參數(shù)長/寬/高(mm)4212/1762/1531軸距(mm)2608前輪距(mm)1505后輪距(mm)1497最小離地間隙(mm)122整備質(zhì)量(Kg)1261車體結(jié)構(gòu)兩廂半掀背車車門數(shù)5座位數(shù)5油箱容積(L)60行李箱容積(L)433-1440發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)型號PSA RFN 10LH3X氣缸容積(cc)1997進(jìn)氣方式自然吸氣氣缸排列形式L氣缸數(shù)4每缸氣門數(shù)4壓縮比11配氣機(jī)構(gòu)DOHC最大馬力(Ps)147最大功率(kW)108最大功率轉(zhuǎn)速(rpm)6000最大扭矩(N·m)200最大扭矩轉(zhuǎn)速(rpm)4000發(fā)動機(jī)特有技術(shù)CVVT連續(xù)可變氣門正時燃油類型汽油燃油標(biāo)號93號

6、供油方式多點(diǎn)電噴缸蓋材料鋁缸體材料鋁排放標(biāo)準(zhǔn)歐IV車輪制動前制動器類型通風(fēng)盤式后制動器類型盤式前輪胎規(guī)格205/55R16后輪胎規(guī)格205/55R16備胎全尺寸 第4章 普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)4.1 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 4.1.1 行星齒輪數(shù)目n行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下n可取兩，反之應(yīng)取n=4。由于小車承載一般不大，我們?nèi)=2 。 4.1.2 行星齒輪球面半徑行星齒輪球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定 （4 - 1）式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.523.0，對于有四個行星齒輪的乘用車和商用車取小值，對于有兩個行星齒輪

7、的乘用車及四個行星齒輪的越野車和礦用車取大值，我們?nèi)?2.9； T計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，N·m.計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 （4-2） 式中車輪的滾動半徑， =0.307migh變速器量高檔傳動比。igh =1根據(jù)所選定的主減速比i0值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級、雙級等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。把nn=6000r/n , =204km/h , r=0.307m , igh=1代入（4-2）計(jì)算出 i=3.404從動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce （4-3） 式中：Tce計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；Temax發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax =200 Nm

8、n計(jì)算驅(qū)動橋數(shù)，1；if變速器傳動比，if=3.704；i0主減速器傳動比，I 0=3.404；變速器傳動效率，=0.96；k液力變矩器變矩系數(shù)，K=1；Kd由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)，Kd=1；i1變速器最低擋傳動比，i1=1；代入式（4-3），有： Tce=2420.8 Nm主動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩T=653.6Nm根據(jù)上式=2.9=38.93mm ；其節(jié)錐距A=（0.98-0.99），取A=38mm； 4.1.3 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)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

9、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嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時，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： (4-4) 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。 4.1.4 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角，及模數(shù)的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°-=59.0

10、3°再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=3.26mm 取m=3.5mm 得=42mm =3.5×20=70mm 4.1.5 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。 4.1.6 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

11、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?。?（4-5） （4-6） 式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取2420.8N·m 行星齒輪的數(shù)目；在此為2 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98 MPa根據(jù)上式 =56mm =0.5×56=28mm =20.03mm 22mm4.2 差速器齒輪強(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，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時，差速器齒輪

12、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 (4-7) 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1452.48N·m； 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，在此0.609載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時，1.001.1；其他方式支承時取1.101.25。支承剛度大時取最小值。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，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=0.225圖1-2 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)根據(jù)上式=882.6MPa980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。4.3 差速器齒輪的材料選擇差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnT