差速器的設(shè)計(jì)論文

1、摘 要在去年金融危機(jī)的影響下，汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重組給汽車的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇，與汽車相關(guān)的各行各業(yè)更加注重汽車的質(zhì)量。差速器作為汽車必不可少的組成部分之一也在汽車市場(chǎng)上產(chǎn)生了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。此次就是針對(duì)汽車差速器這一零件進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間的差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要涉及到了差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件如齒輪結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)也介紹了差速器的發(fā)展現(xiàn)狀和差速器的種類。對(duì)于差速器的方案選擇和工作原理也作出了簡(jiǎn)略的說(shuō)明。在設(shè)計(jì)中參考了大量的文獻(xiàn)，因此對(duì)差速器的結(jié)構(gòu)和作用有了更透徹的了解。再設(shè)計(jì)出合理適用的差速器的同時(shí)也對(duì)差速器相關(guān)的行業(yè)有了一定得認(rèn)識(shí)。通過(guò)繪制差速器的組件圖也讓我在

2、學(xué)習(xí)方面得到了提高。關(guān)鍵詞：半軸、差速器、齒輪結(jié)構(gòu)AbstractIn the last year under the impact of financial crisis, automotive industrial restructuring brought about by the development of motor vehicles to new opportunities, and automotiverelated businesses pay more attention to the quality of cars. Differential as an integral

3、 part of car, one of the automotive market also resulted in fierce competition. The differential is the spare parts for motor vehicles designed. The design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design, mainly related to the differential struct-ure

4、 of non-standard parts such as gear parts and standards for design and calculation, but also introduced the development of differential status and the type of differential. For differential selection and the principle of the program have also made a brief note. Reference in the desi-gn of a large am

5、ount of literature on the role of differential structure and have a more thoro-ugh understanding. Re-engineering the application of a reasonable differential at the same time also has been related industries must be aware of. Differential through the mapping component map also let me in the field of

6、 learning has been improved. Keywords: Axle, differential, gear structure目 錄摘 要IAbstractII目 錄I第一章 概述11.1汽車差速器的發(fā)展現(xiàn)狀11.2汽車差速器的功用及其分類21.3課題設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)的來(lái)源與依據(jù)3第二章 差速器的設(shè)計(jì)方案42.1差速器的方案選擇及結(jié)構(gòu)分析42.2差速器的工作原理4第三章 差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)83.1對(duì)稱式行星齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算8對(duì)稱式行星齒輪參數(shù)確定8差速器齒輪幾何計(jì)算圖表11差速器齒輪的材料12差速器齒輪強(qiáng)度的計(jì)算123.2差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算14行星齒輪軸的分類及選用14

7、行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)14行星齒輪軸的材料143.3差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算14半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì)153.3.2行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì)15第四章 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用164.1螺栓的選用和螺栓的材料164.2螺母的選用何螺母的材料164.3差速器軸承的選用16第五章差速器總成的裝復(fù)和調(diào)整175.1差速器總成的裝復(fù)175.2差速器的零部件的調(diào)整17小結(jié)18致 謝19參考文獻(xiàn)20第一章 概述1.1汽車差速器的發(fā)展現(xiàn)狀在汽車行業(yè)發(fā)展初期，法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾發(fā)明了汽車差速器，汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一曾被汽車專家譽(yù)為“小零件大功用”。如圖1-1所示普通差速器的結(jié)構(gòu)分解圖。本世紀(jì)

8、六七十年代，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)高速增長(zhǎng)期，而去年開(kāi)始的全球金融危機(jī)又讓汽車產(chǎn)業(yè)在危機(jī)中有了發(fā)展的機(jī)遇，在世界各處都有廣闊的市場(chǎng)。從目前來(lái)看，我國(guó)差速器行業(yè)已經(jīng)順利完成了由小到大的轉(zhuǎn)變，正處于由大到強(qiáng)的發(fā)展階段。由小到大是一個(gè)量變的過(guò)程，科學(xué)發(fā)展觀對(duì)它的影響或許僅限于速度和時(shí)間，但是由大到強(qiáng)卻是一個(gè)質(zhì)變的過(guò)程，能否順利完成這一個(gè)蛻變，科學(xué)發(fā)展觀起著至關(guān)重要的作用。然而在這個(gè)轉(zhuǎn)型和調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)刻，提高汽車車輛、石油化工、電力通訊差速器的精度、可靠性是中國(guó)差速器行業(yè)的緊迫任務(wù)。近幾年中國(guó)汽車差速器市場(chǎng)發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)汽車差速器產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國(guó)企企業(yè)新增投資

9、項(xiàng)目逐漸增多。投資者對(duì)汽車差速器行業(yè)的關(guān)注越來(lái)越密切，這就使得汽車差速器行業(yè)的發(fā)展需求增大。差速器的種類趨于多元化，功用趨于完整化，目前汽車上最常用的是對(duì)稱式錐齒輪差速器，還有現(xiàn)在各種各樣的功能多樣的差速器，如：輪間差速器、防滑差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器、高摩擦自鎖式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一種新型差速器機(jī)構(gòu)，它能解決在其他差速器內(nèi)差動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小時(shí)不能起差速作用的問(wèn)題和轉(zhuǎn)矩較大時(shí)不能自動(dòng)將差速器鎖死的問(wèn)題。下面圖1-1為普通差速器的結(jié)構(gòu)分解圖。這次設(shè)計(jì)的輪邊差速器主要是為克服輪間差速器安裝調(diào)整不方便，還有因?yàn)橐贾貌钏倨饕彩箯膭?dòng)齒輪的尺寸受到限制等缺點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)的。輪邊差速器是安裝在驅(qū)動(dòng)

10、輪的輪轂內(nèi)，差速器殼通過(guò)行星齒輪軸固定行星齒輪.行星齒輪與半軸齒輪齒合. 絕對(duì)直線行駛時(shí).差速器殼和行星齒輪(行星齒輪與半軸齒輪不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng))一同隨減速器被動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng).稱為公轉(zhuǎn). 行星齒輪饒自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)稱之自轉(zhuǎn).將兩輪懸空.自轉(zhuǎn)方向相反,轉(zhuǎn)速相同. 在轉(zhuǎn)彎時(shí),行星齒輪自轉(zhuǎn)的同時(shí)還和差速器殼一起公轉(zhuǎn).實(shí)現(xiàn)兩邊不等速。這里我們著重介紹一下一種新型差速器為L(zhǎng)MC?；ユi差速器：LMC?；ユi差速器是由湖北力鳴汽車差速器公司投資5000萬(wàn)元生產(chǎn)的新型差速器預(yù)計(jì)2009年批量生產(chǎn)，2010年達(dá)到驗(yàn)收。LMC?；ユi差速器用于0.5-1.5噸級(jí)車輛，它能有效地提高車輛的通過(guò)性、越野性、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，

11、能夠滿足很多不同條件和不同情況下的車輛要求。這種純機(jī)械、非液壓、非液粘、非電控的中央差速分動(dòng)裝置，已申報(bào)了美、英、日、韓、俄羅斯等19個(gè)國(guó)家的專利保護(hù)，這一技術(shù)不僅僅是一項(xiàng)中國(guó)發(fā)明，也是一項(xiàng)世界發(fā)明。LMC常互鎖差速器是由多種類的齒輪系統(tǒng)及相應(yīng)的軸、殼體組成，具備傳統(tǒng)汽車的前輪和后輪輪間差速器、前后橋軸間差速器。LMC?；ユi差速分動(dòng)器通過(guò)四支傳動(dòng)軸和輪邊減速器帶動(dòng)四個(gè)車輪，實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，在有兩個(gè)車輪打滑的情況下仍能正常行駛，在冰雪路面、泥濘路面、無(wú)路路面上有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以徹底解決傳統(tǒng)四驅(qū)汽車的不足：如不能高速行駛；車輪打滑不能正常行駛；不能實(shí)現(xiàn)軸間差速；高油耗問(wèn)題、功率循環(huán)問(wèn)題；四驅(qū)

12、轉(zhuǎn)換麻煩等。裝有LMC常互鎖差速分動(dòng)器的車輛具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）提高車輛的通過(guò)性：具有混合差速，LMC常互鎖差速分動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)輪間、軸間、對(duì)角任意混合差速和鎖止，任何情況下單個(gè)車輪、對(duì)角線雙輪不會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)，即使單個(gè)車輪懸空，車輛仍有驅(qū)動(dòng)力而能正常行駛。 （2）提高汽車的傳動(dòng)系的壽命和可靠性：因?qū)崿F(xiàn)了任意差速，消除了功率循環(huán)，克服了分時(shí)四驅(qū)在四驅(qū)狀態(tài)下傳動(dòng)系統(tǒng)因內(nèi)耗而產(chǎn)生的差速器、傳動(dòng)軸、分動(dòng)器等機(jī)件磨損，甚至于致命性的損壞，延長(zhǎng)了傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。 （3）提高車輛的安全性：行車安全、轉(zhuǎn)彎容易、加速性好、制動(dòng)穩(wěn)定、操縱輕便安全，無(wú)需增加操縱機(jī)構(gòu)。 （4）具有良好的經(jīng)濟(jì)性：功能領(lǐng)先、制造成本低，維

13、修簡(jiǎn)便、節(jié)油，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，產(chǎn)品適用性廣。 LMC?；ユi差速分動(dòng)器的研發(fā)是在經(jīng)濟(jì)刺激的影響下產(chǎn)生的產(chǎn)品，符合我國(guó)國(guó)情的需要。1.2汽車差速器的功用及其分類差速器的功用是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時(shí)，使左右驅(qū)動(dòng)車輪以不同的角速度滾動(dòng)，以保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖1-1 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)示意圖汽車行駛時(shí)，左右輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的路程往往不等。如圖1-1所示，在轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)彎半徑R1和R2不同，行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)測(cè)車輪；汽車在不平的路面行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直的路面行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程

14、度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車輪因滾動(dòng)半徑不同而使左、右車輪行駛不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪鋼性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或是滑轉(zhuǎn)。這樣不僅會(huì)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，汽車就要安裝差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。而為了方便安裝和調(diào)試差速器，還解決現(xiàn)在差速器的從動(dòng)齒輪尺寸不受限制所以設(shè)計(jì)了安裝在輪轂的差速器稱為輪邊差速器，在兩軸間分配轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。使汽車行駛時(shí)能作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，提高了車輛的通過(guò)性。差速器按其

15、結(jié)構(gòu)不同可以分為以下幾種形式：1. 齒輪式 汽車上廣泛采用的是對(duì)稱錐齒輪式差速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小等優(yōu)點(diǎn)。它又分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)鎖止式差速器等。2. 凸輪式 現(xiàn)在常見(jiàn)的是滑塊凸輪式差速器，它是一種高摩擦自鎖差速器，結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、但是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。3. 蝸輪式 蝸輪式差速器也是一種高摩擦自鎖差速器，這種差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，因而限制了它的應(yīng)用。4. 牙嵌式 牙嵌式自由輪差速器是自鎖式差速器的一種，該差速器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復(fù)雜。1.3課題設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)的來(lái)源與依據(jù)本次設(shè)計(jì)從學(xué)?，F(xiàn)有設(shè)備和實(shí)驗(yàn)便捷程度來(lái)考慮，選用的是二汽生產(chǎn)的東

16、風(fēng)EQ1090載貨汽車作為課題設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)的來(lái)源和依據(jù)。二汽集團(tuán)應(yīng)廣大東風(fēng)汽車客戶的各種改進(jìn)意見(jiàn)建議，從EQ1090開(kāi)始投產(chǎn)就在不斷的改進(jìn)和提高技術(shù)性能、節(jié)源性能和穩(wěn)定性能，到現(xiàn)在EQ1090載貨汽車全面完成了向一個(gè)新的高質(zhì)量水平、高性能水平的過(guò)渡和轉(zhuǎn)換。汽車載重量是汽車最基本、最重要的技術(shù)參數(shù)之一，是汽車整體設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，在汽車可靠性和經(jīng)濟(jì)性上，載重量都將起主導(dǎo)作用。EQ1090型汽車規(guī)定的載重量為5000千克。參考的數(shù)據(jù)有：1.發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為99kw(當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min)；2.發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩為353Nm，最大轉(zhuǎn)矩158Nm(當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為12001400r/min)；3

17、.變速器的傳動(dòng)比為if=3.704，第低檔的傳動(dòng)比為1.00，變速器傳動(dòng)效率=0.96；4.主減速器傳動(dòng)比i0=5.91；4.半軸桿部直徑為50mm。第二章差速器的設(shè)計(jì)方案2.1差速器的方案選擇及結(jié)構(gòu)分析根據(jù)東風(fēng)EQ1090載貨汽車的類型，初步選定差速器的種類為對(duì)稱式行星錐齒輪差速器，安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間，通過(guò)兩個(gè)半軸把動(dòng)力傳給車輪?，F(xiàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下：圖2-1差速器結(jié)構(gòu)方案圖如圖2-1，對(duì)稱式行星錐齒輪主要是差速器左右殼1和4，兩個(gè)半軸齒輪2、四個(gè)行星齒輪3、十字軸5。動(dòng)力傳輸?shù)讲钏倨鳉?，差速器殼帶動(dòng)十字軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。十字軸又帶動(dòng)安裝在它四個(gè)軸頸上的行星齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪與半軸齒輪相互嚙合

18、，所以又將轉(zhuǎn)矩傳遞給半軸齒輪，半軸齒輪與半軸相連，半軸又將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪，完成汽車的行駛。其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、安裝方便、調(diào)試簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。差速器的結(jié)構(gòu)分析（1）行星齒輪3的背面大都做成球面，與差速器殼1配合，保證行星齒輪具有良好的對(duì)中性，以利于和兩個(gè)半軸齒輪2正確地嚙合；（2）由于行星齒輪3和半軸齒輪2是錐齒輪傳動(dòng)，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，沿行星齒輪和半軸齒輪的軸線有很大的軸向作用力，而齒輪和差速器殼之間又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為減少齒輪和差速器殼之間的磨損，在半軸齒輪背面與差速器殼相應(yīng)的摩擦面之間裝有平墊圈，而在行星齒輪和差速器殼之間裝有球面墊圈。當(dāng)汽車行駛一定得里程。墊圈磨損后可以通過(guò)更換墊圈來(lái)

19、調(diào)整齒輪的嚙合間隙，以提高差速器的壽命。（3）在中、重型汽車上由于需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，所以要安裝四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸也要用十字軸。（4）為了保證行星齒輪和十字軸之間有良好的潤(rùn)滑，在十字軸的軸頸銑出了一個(gè)平面，以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油潤(rùn)滑齒輪背面。2.2差速器的工作原理差速器采用對(duì)稱式錐齒輪結(jié)構(gòu)，其原理如下圖2-2所示。 圖2-2 差速器差速原理圖差速器殼3與行星齒輪5連成一體，形成行星架。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪6固連在一起，故為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為o;半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為1和2.A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為C，A、B、C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的

20、距離均為r。當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑r上的A、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等，其值為or.于是，1=2=o，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)也在進(jìn)行自傳，如圖當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度4自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為1r=or+4r4，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為2r=or-4r4.于是有1r+2r=（or+4r4）+(or-4r4)即 1+2=2o若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n表示，則 n1+n2=2no （2-1）式（2-1）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)性方程式。它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速

21、之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。因此，在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其他行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。由式（1-1）可得知：當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；當(dāng)差速器殼轉(zhuǎn)速為零時(shí)，若一側(cè)半軸齒輪受到其他外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)稱式錐齒輪差速器的轉(zhuǎn)矩分配O：由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)由差速器殼、行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，而兩個(gè)半軸齒輪的半徑也是相等的。因此，當(dāng)行星齒輪沒(méi)有自轉(zhuǎn)時(shí)，總是將轉(zhuǎn)矩O平均分配給左、右兩半軸齒輪，即1=2

22、=02。當(dāng)兩半軸齒輪以不同的轉(zhuǎn)速朝相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速n1大于右半軸轉(zhuǎn)速n2，則行星齒輪將按順時(shí)針的方向繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)。此時(shí)行星齒輪孔與行星齒輪軸軸頸間以及齒輪背部與差速器殼之間都產(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩r方向與行星齒輪的轉(zhuǎn)向相反，此摩擦力矩使行星齒輪分別對(duì)左、右半軸齒輪附加作用了大小相等而方向相反的兩個(gè)圓周力，因此當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，1=（0-r）2，2=（0+r）2.左、右車輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器的內(nèi)摩擦力矩r。為了衡量差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性，常以鎖緊系數(shù)K表示K=（2-1）0=r0差速器內(nèi)摩擦力矩r和其輸入轉(zhuǎn)矩0（差速器殼體上的力矩）之比定義

23、為差速器鎖緊系數(shù)K?？炻胼S的轉(zhuǎn)矩之比21定義為轉(zhuǎn)矩比，以Kb=21=(1+K) (1-K)目前廣泛使用的對(duì)稱式錐齒輪差速器的內(nèi)摩擦力矩很小，其鎖緊系數(shù)K=0.050.15，轉(zhuǎn)矩比Kb為1.11.4.可以認(rèn)為，無(wú)論左、右驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速是否相等，其轉(zhuǎn)矩基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對(duì)于汽車在好的路面上直線或轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，都是令人滿意。但是當(dāng)汽車在壞的路面行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響了通過(guò)能力。例如，當(dāng)汽車的一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪接觸到泥濘或冰雪路面的時(shí)候，在泥濘路面上的車輪原地滑轉(zhuǎn)，而在好路面上的車輪靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔宪囕喤c路面上車輪與路面之間附著力很小，路面只能對(duì)半軸作用很小的反作用很小的反作用轉(zhuǎn)矩

24、，雖然另一車輪與好路面間的附著力較大，但因?qū)ΨQ式錐齒輪差速器具有轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，使這一個(gè)車輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)車輪上的很小的轉(zhuǎn)矩相等，致使總的驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，汽車便不能前進(jìn)。在圖2-3容易看出汽車在直線行駛時(shí)候兩半軸的轉(zhuǎn)速相等和在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)兩半軸轉(zhuǎn)速不等： 圖2-3 差速器工作時(shí)轉(zhuǎn)矩變化圖 當(dāng)汽車在直線行駛時(shí)，此時(shí)行星齒輪軸將轉(zhuǎn)距平均分配兩半軸齒輪，兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速恒等于差速器殼的轉(zhuǎn)速，傳遞給左右車輪的轉(zhuǎn)矩也是相等的。此時(shí)左右車輪的轉(zhuǎn)速時(shí)相等的。而當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，其中一個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角，兩半軸的轉(zhuǎn)矩就得不到平均分配，必然出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)速大，一個(gè)轉(zhuǎn)速小，此時(shí)汽車就平穩(wěn)

25、地完成了轉(zhuǎn)彎行駛。 第三章差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)由于差速器殼上裝著主減速器的從動(dòng)齒輪，所以差速器的從動(dòng)錐齒輪尺寸受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座以及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。而因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的是安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間的差速器，所以尺寸受到軸承座的限制。輪邊差速器的非標(biāo)準(zhǔn)零主要有從動(dòng)錐齒輪（對(duì)稱式錐齒輪）、行星齒輪軸（十字軸）等等。3.1對(duì)稱式行星齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)于安裝在半軸之間的差速器它的尺寸受到軸承座的限制，而影響差速器尺寸的主要就是齒輪的尺寸，所以如何把齒輪設(shè)計(jì)得更加優(yōu)化就顯得更加重要。如下圖3-1為行星齒輪初步方案圖。 圖3-1行星齒輪的方案圖3.1.1對(duì)稱式行星齒輪參數(shù)確定1.行星齒輪齒

26、數(shù)目n的確定行星齒輪數(shù)目需要根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下可以取兩個(gè)，反之就取四個(gè)。而東風(fēng)EQ1090載貨汽車選擇的是兩個(gè)行星齒輪即n=4。2.行星齒輪球面半徑的確定RB以及節(jié)錐距A0的計(jì)算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)際上代表了差速器錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力即是強(qiáng)度。球面半徑可按照如下公式確定：mm （3-1）上式中： KB為行星齒輪球面半徑系數(shù)。可取2.522.99，對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的載貨汽車取小值；對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的乘用車和礦用車取最大值； T為差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N.m

27、）,T=minTce,Tcs;取Tce和Tcs的較小值； RB為球面半徑。 轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 （3-2）上式中： rr為車輪的滾動(dòng)半徑， 取rr=0.398m；igh變速器量高檔傳動(dòng)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(jí)、雙級(jí)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=5200r/n ；vamax=140km/h ； rr=0.398m ； igh=1代入（3-2）中計(jì)算出 io=5.91；從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce （3-3）上式中： Tce計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Temax =158 Nmn為驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，

28、取1；if為變速器傳動(dòng)比，if=3.704；i0為主減速器傳動(dòng)比，i0=5.91；為變速器傳動(dòng)效率，=0.96；k為液力變矩器變矩系數(shù)，k =1；k d為由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，k d=1；i1為變速器最低擋傳動(dòng)比，i1=1；代入式（33）中，有： Tce=3320.4 Nm主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩取較小值，即有T= Tce=3320.4 Nm；將以上數(shù)據(jù)代入式（3-1）有=2.7=40mm 而行星齒輪節(jié)錐距A0為：A0=（0.980.99）=（0.980.99）40=40mm所以預(yù)選其節(jié)錐距A=40mm3.行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)計(jì)算(1)行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的確定為了使輪齒獲得較高的強(qiáng)度

29、，希望取得較大的模數(shù)，但是尺寸會(huì)增大影響差速器的安裝，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)Z1應(yīng)該取少一些，但Z1一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)一般采用1425之間，大多數(shù)汽車的行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù)Z2比Z1/Z2在1.52.0的范圍內(nèi)。差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)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)Z2L、Z2R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(wú)法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為： (3-4) 上式中： Z2L、Z2R 為左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐

30、齒輪差速器來(lái)說(shuō)，Z2L=Z2R； 為行星齒輪數(shù)目； 任意整數(shù)。根據(jù)上述可在此Z1=12；Z2=20 ， 滿足以上要求。（2）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 首先可以根據(jù)下面公式求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角，； = =90°-° （3-5）將=12，=20代入上述式子中可求得 =30.96° ；=59.04° 第二步再按下式求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=3.35 查閱相關(guān)文獻(xiàn)可取m=4mm最后而根據(jù)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算公式即有： ; d2=mz2=4×20=80mm4.壓力角目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5°的壓力角

31、，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，在此選22.5°的壓力角。某些總質(zhì)量較大的商用車采用25°壓力角以提高齒輪強(qiáng)度。5.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(zhǎng)度，通常?。?（3-6） （3-7） （3-8）上面式中：為差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此取3320.4N·m 為行星齒輪的數(shù)目；

32、在此取為4 為行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半即是 0.5 d2， d2為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而d2=0.8 d2； 為支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa根據(jù)上式有 d2=0.8×80=64mm ； =0.5×64=32mm 將上述計(jì)算出的結(jié)果代入到式（3-6）和（3-7）中即可得28mm ； L=20.2420mm 3.1.2差速器齒輪幾何計(jì)算圖表 表3-1 差速器幾何計(jì)算圖表序號(hào)名稱計(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)=4mm4齒面寬b=

33、(0.250.30)A;b10m20mm5工作齒高=6.4mm6全齒高7.2037壓力角22.5°8軸交角=90°9節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，=30.96°，11節(jié)錐距=40mm12周節(jié)=3.1416=12.56mm13齒頂高;=4.14mm=2.25mm14齒根高=1.788-;=1.788-=3.012mm;=4.9mm15徑向間隙=-=0.188+0.051=0.803mm16齒根角=;=4.32° =6.98°17面錐角；=35.28°；=66.01°18根錐角；=26.64°=52.05°19外圓

34、直徑；mmmm20節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離mmmm21理論弧齒厚 =5.92 mm=6.63 mm22齒側(cè)間隙=0.2450.330 mm=0.250mm23弦齒厚=5.269mm=6.49mm24弦齒高=4.29mm=2.32mm3.1.3差速器齒輪的材料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20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。要考慮齒輪的許用應(yīng)力和彎曲強(qiáng)度，此次選用的齒輪材料為20CrMnTi。查閱工程材料相關(guān)資料可知此材料的許用應(yīng)力為2

35、10 MPa 980MPa。3.1.4差速器齒輪強(qiáng)度的計(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(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此對(duì)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 (3-9) 上式中： 為差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式在此將取為498.06N·m； 為差速器的行星齒輪數(shù)； b2、d2分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑mm； 為尺寸系數(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0.629； 為載荷分配

36、系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)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。 為質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可取1.0； 為計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，參照?qǐng)D3-2可取=0.225。 當(dāng)T=minTce,Tcs時(shí)，=980 Mpa；當(dāng)T= Tcf時(shí)，=210Mpa。 圖3-2 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)根據(jù)上式（39）可得：=478.6MPa980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.2差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1行星齒輪軸的分類及選用行星齒輪的種類有很多，而差速器齒輪軸的種類也很多，最常見(jiàn)的是一字

37、軸和十字軸，在小型汽車上由于轉(zhuǎn)矩不大，所以要用一字軸，而載貨的大質(zhì)量的汽車傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，為了軸的使用壽命以及提高軸的承載能力，常用十字軸，由四個(gè)軸軸頸來(lái)分配轉(zhuǎn)矩。可以有效的提高軸的使用壽命。 此次設(shè)計(jì)主要參考東風(fēng)EQ1090載貨汽車，所以選用的是行星齒輪十字軸。如圖3-3所示： 圖3-3十字軸的結(jié)構(gòu)方案圖3.2.2行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)由行星齒輪的支承長(zhǎng)度為20mm，根據(jù)安裝時(shí)候的方便選擇軸頸的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1為45 mm；而行星齒輪安裝孔的直徑d1為28mm，所以軸頸的直徑d2預(yù)選為28mm。3.2.3行星齒輪軸的材料軸的選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。軸的常用材料主要有碳素鋼

38、和合金鋼。碳素鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中敏感性比合金鋼低，應(yīng)用較為廣泛，對(duì)重要或者承受較大的軸，宜選用35、40、45和50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以45鋼最常用。所以此次選用的軸的材料為45鋼。3.3差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算墊圈是墊在連接件與螺母之間的零件，一般為扁平形的金屬環(huán)，用來(lái)保護(hù)被接件的表面不受螺母擦傷，分散螺母對(duì)被接件的壓力。墊圈的種類有：彈簧墊圈、平墊圈、密封墊圈、球面墊圈等。墊圈的材料通常是軟鋼、青銅、尼龍、聚甲醛塑料。在差速器傳遞轉(zhuǎn)矩的時(shí)候。行星齒輪和半軸齒輪要受到很大的軸向力，而齒輪和差速器殼之間又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以要用墊圈以減少磨損。差速器要用到兩個(gè)墊圈，一個(gè)墊圈是半軸齒輪支承墊圈為圓形平墊

39、圈，連接件一個(gè)是軟質(zhì)地的，一個(gè)是硬質(zhì)地較脆的，其主要作用是增大接觸面積，分散壓力，防止把質(zhì)地遠(yuǎn)的壓壞。另外一個(gè)是差速器行星齒輪支承墊圈為球面墊圈。球面墊圈將行星齒輪和行星十字軸固定在一起傳遞轉(zhuǎn)矩。3.3.1半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì)如下圖3-4所示：為平墊圈的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖。 圖3-4 平墊圈參考東風(fēng)EQ1090載貨汽車的半軸直徑的數(shù)據(jù)為50mm,如圖3-4（a）所示，按照裝配關(guān)系可選擇半軸齒輪平墊圈的安裝孔直徑D要大于50 mm，初步預(yù)選安裝孔直徑D2為50.5mm，由圖3-4（b）根據(jù)安裝簡(jiǎn)易程度選取墊圈的厚度h為1.6mm.選用的材料是聚甲醛塑料。 3.3.2行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 圖3

40、-5 球面墊圈由十字軸軸頸的直徑為28mm，根據(jù)裝配關(guān)系選擇球形墊圈的安裝孔直徑D2為28 mm，厚度h為1.1mm,選用的材料是聚甲醛塑料。第四章 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用4.1螺栓的選用和螺栓的材料螺栓的種類很多，隨著機(jī)械及其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)螺栓的要求也越來(lái)越高，既要要求螺栓具有較高的強(qiáng)度又要其精密度高。目前常見(jiàn)的螺栓有六角頭螺栓（全螺紋）、六角頭鉸制孔用螺栓、六角頭螺桿帶孔螺栓等。而東風(fēng)EQ1090載貨車在1984年以前的連接后橋從動(dòng)錐齒輪和左差速器殼的12個(gè)M12×1.5的螺栓改為M14×1.5的螺栓。1984年以前的連接螺栓擰緊后容易發(fā)熱松動(dòng)，松動(dòng)的原因?yàn)榇簖X輪與

41、差速器左殼之間沒(méi)有傳動(dòng)銷，螺栓的擰緊力矩不足僅為78498Nm,擰緊力矩所造成的從動(dòng)齒輪與差速器左殼貼合面之間的摩擦力矩，不足以承受由于汽車行駛工況經(jīng)常變化，所導(dǎo)致的交變載荷，造成貼合面間的松動(dòng)。因此，從動(dòng)齒輪與差速器左殼之間的連接螺栓要有足夠大的擰緊力矩，大的擰緊力矩要求較大直徑的連接螺栓。因此，在生產(chǎn)條件的允許下，將連接螺栓加大為M14×1.5，擰緊力矩加大為137.2156.8 Nm，使情況有了較大的改善，而現(xiàn)在使用的是六角頭螺栓，尺寸為 M14×1.5，細(xì)牙螺紋。即為GB/T 5782 M14×1.5.現(xiàn)在生產(chǎn)螺栓的原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了

42、加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度，此次選用的是碳素鋼。4.2螺母的選用何螺母的材料我們課本上所學(xué)的螺母有六角薄螺母、六角開(kāi)槽螺母。在機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，螺母的種類和型號(hào)也越來(lái)越齊全。根據(jù)差速器已選定的尺寸為 M14×1.5的螺栓，所以由裝配關(guān)系選擇差速器螺母應(yīng)該為M14的，性能等級(jí)為8級(jí)的，不經(jīng)過(guò)表面處理、A及的I型六角螺母：即是GB/T6170 M14.符合東風(fēng)EQ1090載貨汽車的螺栓要求?，F(xiàn)在一般生產(chǎn)地螺母原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度，此次選用的是碳素鋼。4.3差速器軸承的選用軸承是支撐著軸的零件?？梢砸龑?dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件。根

43、據(jù)裝配關(guān)系和連接零件的形狀選用的軸承為圓錐滾子軸承。由差速器和半軸的計(jì)算數(shù)據(jù)可取差速器軸承外徑為140 mm左右，內(nèi)徑為80 mm左右。參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)選取的圓錐滾子軸承的型號(hào)是30216 GB/T 297-1994.第五章差速器總成的裝復(fù)和調(diào)整5.1差速器總成的裝復(fù)設(shè)計(jì)完差速器的組成部件就要對(duì)差速器進(jìn)行裝配。工業(yè)上裝配步驟如下：(1) 用壓力機(jī)將軸承的內(nèi)圈壓入左右差速器的軸頸上；(2) 把左差速器殼放在工作臺(tái)上，在與行星齒輪38，半軸齒輪相配合的工作面上涂抹機(jī)油，將半軸齒輪平面墊圈連同半軸齒輪一起裝入，將已裝好行星齒輪和球面墊圈的的十字軸裝入左差速器殼的十字槽中，并使行星齒輪與半軸齒

44、輪嚙合。行星齒輪上裝上右邊的半軸齒輪、平面墊圈，將差速器右殼合到左殼上，注意對(duì)準(zhǔn)殼體上的合件標(biāo)記，從右向左插入螺栓，在螺栓左端套上鎖片，用螺母緊固，半軸齒輪支承端面與支承墊圈間的間隙應(yīng)不大于0.5mm。(3) 將從動(dòng)齒錐齒輪裝到差速器左殼上，用螺栓鎖緊。5.2差速器的零部件的調(diào)整齒輪嚙合間隙的調(diào)整：正確的齒輪嚙合間隙范圍為0.150.40 mm，而一對(duì)齒輪的齒輪間隙變動(dòng)范圍為0.15 mm。如：一對(duì)齒輪的最小齒輪間隙為0.15 mm，則最大間隙只能為0.30 mm，若最大齒輪間隙為0.40 mm，則最小齒輪間隙為0.25 mm等。齒輪的嚙合間隙的調(diào)整可用移動(dòng)差速器軸承的調(diào)整螺母來(lái)達(dá)到。由于差速器軸承的預(yù)緊度已經(jīng)預(yù)先調(diào)好，因此調(diào)整嚙合間隙時(shí)，一側(cè)的調(diào)整螺母松或緊多少。另一側(cè)的調(diào)整螺母也要松或緊多少，以便差速器軸承的預(yù)緊度保持不變。小結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際的汽車零件設(shè)計(jì)一次極好的演示，此次我設(shè)計(jì)的輪邊差速器，從最初的選題，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告到輪邊差速器組成部分的設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。期間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙等等，