《差速器的設計論》word版

1、摘 要在去年金融危機的影響下，汽車產業(yè)結構的重組給汽車的發(fā)展帶來了新的機遇，與汽車相關的各行各業(yè)更加注重汽車的質量。差速器作為汽車必不可少的組成部分之一也在汽車市場上產生了激烈的競爭。此次就是針對汽車差速器這一零件進行設計的。本次設計主要對安裝在驅動橋的兩個半軸之間的差速器進行設計，主要涉及到了差速器非標準零件如齒輪結構和標準零件設計計算，同時也介紹了差速器的發(fā)展現狀和差速器的種類。對于差速器的方案選擇和工作原理也作出了簡略的說明。在設計中參考了大量的文獻，因此對差速器的結構和作用有了更透徹的了解。再設計出合理適用的差速器的同時也對差速器相關的行業(yè)有了一定得認識。通過繪制差速器的組件圖也讓我在

2、學習方面得到了提高。關鍵詞：半軸、差速器、齒輪結構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 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc231651709 摘 要 PAGEREF _Toc231651709 h I HYPERLINK l _Toc231651710 Abstract PAGEREF _Toc231651710 h II HYPERLINK l _Toc231651711 目 錄 PAGEREF _Toc231651711 h I HYPERLINK l _Toc231651712 第一章 概述

7、PAGEREF _Toc231651712 h 1 HYPERLINK l _Toc231651713 1.1汽車差速器的發(fā)展現狀 PAGEREF _Toc231651713 h 1 HYPERLINK l _Toc231651714 1.2汽車差速器的功用及其分類 PAGEREF _Toc231651714 h 2 HYPERLINK l _Toc231651715 1.3課題設計初始數據的來源與依據 PAGEREF _Toc231651715 h 3 HYPERLINK l _Toc231651716 第二章 差速器的設計方案 PAGEREF _Toc231651716 h 4 HYPER

8、LINK l _Toc231651717 2.1差速器的方案選擇及結構分析 PAGEREF _Toc231651717 h 4 HYPERLINK l _Toc231651718 2.2差速器的工作原理 PAGEREF _Toc231651718 h 4 HYPERLINK l _Toc231651719 第三章 差速器非標準零件的設計 PAGEREF _Toc231651719 h 8 HYPERLINK l _Toc231651720 3.1對稱式行星齒輪設計計算 PAGEREF _Toc231651720 h 8 HYPERLINK l _Toc231651721 對稱式行星齒輪參數確定

9、 PAGEREF _Toc231651721 h 8 HYPERLINK l _Toc231651722 差速器齒輪幾何計算圖表 PAGEREF _Toc231651722 h 11 HYPERLINK l _Toc231651723 差速器齒輪的材料 PAGEREF _Toc231651723 h 12 HYPERLINK l _Toc231651724 差速器齒輪強度的計算 PAGEREF _Toc231651724 h 12 HYPERLINK l _Toc231651725 3.2差速器行星齒輪軸的設計計算 PAGEREF _Toc231651725 h 14 HYPERLINK l

10、_Toc231651726 行星齒輪軸的分類及選用 PAGEREF _Toc231651726 h 14 HYPERLINK l _Toc231651727 行星齒輪軸的尺寸設計 PAGEREF _Toc231651727 h 14 HYPERLINK l _Toc231651729 行星齒輪軸的材料 PAGEREF _Toc231651729 h 14 HYPERLINK l _Toc231651730 3.3差速器墊圈的設計計算 PAGEREF _Toc231651730 h 14 HYPERLINK l _Toc231651731 半軸齒輪平墊圈的尺寸設計 PAGEREF _Toc231

11、651731 h 15 HYPERLINK l _Toc231651731 3.3.2行星齒輪球面墊圈的尺寸設計 PAGEREF _Toc231651731 h 15 HYPERLINK l _Toc231651734 第四章 差速器標準零件的選用 PAGEREF _Toc231651734 h 16 HYPERLINK l _Toc231651735 4.1螺栓的選用和螺栓的材料 PAGEREF _Toc231651735 h 16 HYPERLINK l _Toc231651736 4.2螺母的選用何螺母的材料 PAGEREF _Toc231651736 h 16 HYPERLINK l

12、_Toc231651737 4.3差速器軸承的選用 PAGEREF _Toc231651737 h 16 HYPERLINK l _Toc231651738 第五章差速器總成的裝復和調整 PAGEREF _Toc231651738 h 17 HYPERLINK l _Toc231651739 5.1差速器總成的裝復 PAGEREF _Toc231651739 h 17 HYPERLINK l _Toc231651740 5.2差速器的零部件的調整 PAGEREF _Toc231651740 h 17 HYPERLINK l _Toc231651741 小結 PAGEREF _Toc231651

13、741 h 18 HYPERLINK l _Toc231651742 致 謝 PAGEREF _Toc231651742 h 19 HYPERLINK l _Toc231651743 參考文獻 PAGEREF _Toc231651743 h 20第一章 概述1.1汽車差速器的發(fā)展現狀在汽車行業(yè)發(fā)展初期，法國雷諾汽車公司的創(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為“小零件大功用”。如圖1-1所示普通差速器的結構分解圖。本世紀六七十年代，世界經濟發(fā)展進入了一個高速增長期，而去年開始的全球金融危機又讓汽車產業(yè)在危機中有了發(fā)展的機遇，在世界各處都有廣闊的市場。從目

14、前來看，我國差速器行業(yè)已經順利完成了由小到大的轉變，正處于由大到強的發(fā)展階段。由小到大是一個量變的過程，科學發(fā)展觀對它的影響或許僅限于速度和時間，但是由大到強卻是一個質變的過程，能否順利完成這一個蛻變，科學發(fā)展觀起著至關重要的作用。然而在這個轉型和調整的關鍵時刻，提高汽車車輛、石油化工、電力通訊差速器的精度、可靠性是中國差速器行業(yè)的緊迫任務。近幾年中國汽車差速器市場發(fā)展迅速，產品產出持續(xù)擴張，國家產業(yè)政策鼓勵汽車差速器產業(yè)向高技術產品方向發(fā)展，國企企業(yè)新增投資項目逐漸增多。投資者對汽車差速器行業(yè)的關注越來越密切，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

15、汽車上最常用的是對稱式錐齒輪差速器，還有現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構，它能解決在其他差速器內差動轉矩較小時不能起差速作用的問題和轉矩較大時不能自動將差速器鎖死的問題。下面圖1-1為普通差速器的結構分解圖。這次設計的輪邊差速器主要是為克服輪間差速器安裝調整不方便，還有因為要布置差速器也使從動齒輪的尺寸受到限制等缺點來設計的。輪邊差速器是安裝在驅動輪的輪轂內，差速器殼通過行星齒輪軸固定行星齒輪.行星齒輪與半軸齒輪齒合. 絕對直線行駛時.差速器殼和行星齒輪(行星齒輪與半軸齒輪不發(fā)生相

16、對轉動)一同隨減速器被動齒輪轉動.稱為公轉. 行星齒輪饒自身軸線轉動稱之自轉.將兩輪懸空.自轉方向相反,轉速相同. 在轉彎時,行星齒輪自轉的同時還和差速器殼一起公轉.實現兩邊不等速。這里我們著重介紹一下一種新型差速器為LMC?；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5000萬元生產的新型差速器預計2009年批量生產，2010年達到驗收。LMC?；ユi差速器用于0.51.5噸級車輛，它能有效地提高車輛的通過性、越野性、可靠性、安全性和經濟性，能夠滿足很多不同條件和不同情況下的車輛要求。這種純機械、非液壓、非液粘、非電控的中央差速分動裝置，已申報了美、英、日、韓、俄羅斯等19個國

17、家的專利保護，這一技術不僅僅是一項中國發(fā)明，也是一項世界發(fā)明。LMC?；ユi差速器是由多種類的齒輪系統(tǒng)及相應的軸、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差速分動器通過四支傳動軸和輪邊減速器帶動四個車輪，實現每個車輪獨立驅動，在有兩個車輪打滑的情況下仍能正常行駛，在冰雪路面、泥濘路面、無路路面上有其獨特優(yōu)勢，可以徹底解決傳統(tǒng)四驅汽車的不足：如不能高速行駛；車輪打滑不能正常行駛；不能實現軸間差速；高油耗問題、功率循環(huán)問題；四驅轉換麻煩等。裝有LMC?；ユi差速分動器的車輛具有以下優(yōu)點：（1）提高車輛的通過性：具有混合差速，LMC?；ユi差速分動器可實現輪間、軸間、對

18、角任意混合差速和鎖止，任何情況下單個車輪、對角線雙輪不會發(fā)生滑轉，即使單個車輪懸空，車輛仍有驅動力而能正常行駛。 （2）提高汽車的傳動系的壽命和可靠性：因實現了任意差速，消除了功率循環(huán)，克服了分時四驅在四驅狀態(tài)下傳動系統(tǒng)因內耗而產生的差速器、傳動軸、分動器等機件磨損，甚至于致命性的損壞，延長了傳動系統(tǒng)的使用壽命。 （3）提高車輛的安全性：行車安全、轉彎容易、加速性好、制動穩(wěn)定、操縱輕便安全，無需增加操縱機構。 （4）具有良好的經濟性：功能領先、制造成本低，維修簡便、節(jié)油，經濟環(huán)保，產品適用性廣。 LMC常互鎖差速分動器的研發(fā)是在經濟刺激的影響下產生的產品，符合我國國情的需要。1.2汽車差速器的

19、功用及其分類差速器的功用是當汽車轉彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右驅動車輪以不同的角速度滾動，以保證兩側驅動車輪與地面間作純滾動運動。圖1-1 汽車轉彎時驅動輪運動示意圖汽車行駛時，左右輪在同一時間內所滾動的路程往往不等。如圖1-1所示，在轉彎時內、外兩側車輪轉彎半徑R1和R2不同，行程顯然不同，即外側車輪滾過的距離大于內測車輪；汽車在不平的路面行駛時，由于路面波形不同也會造成兩側車輪滾過的路程不等；即使在平直的路面行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負荷、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、右車輪行駛不等。如果驅動橋的左、右車輪鋼性連接，則行駛時不可避免地

20、會產生驅動輪在路面上滑移或是滑轉。這樣不僅會加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗。而且可能導致轉向和操縱性能惡化。為了防止這些現象的發(fā)生，汽車就要安裝差速器，從而保證了驅動橋兩側車輪在行程不等時具有不同的旋轉角速度，滿足了汽車行駛運動學的要求。而為了方便安裝和調試差速器，還解決現在差速器的從動齒輪尺寸不受限制所以設計了安裝在輪轂的差速器稱為輪邊差速器，在兩軸間分配轉矩，保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉動。使汽車行駛時能作純滾動運動，提高了車輛的通過性。差速器按其結構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稱錐齒輪式差速器，它具有結構簡單、質量小等優(yōu)點。它又分為普通錐齒輪式差速器

21、、摩擦片式差速器和強鎖止式差速器等。2. 凸輪式 現在常見的是滑塊凸輪式差速器，它是一種高摩擦自鎖差速器，結構緊湊、質量小、但是結構較復雜。3. 蝸輪式 蝸輪式差速器也是一種高摩擦自鎖差速器，這種差速器結構復雜，制造精度要求高，因而限制了它的應用。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，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復雜。1.3課題設計初始數據的來源與依據本次設計從學?，F有設備和實驗便捷程度來考慮，選用的是二汽生產的東風EQ1090載貨汽車作為課題設計的原始數據的來源和依據。二汽集團應廣大東風汽車客戶的各種改進意見建議，從EQ1090開始投產就在不斷的改

22、進和提高技術性能、節(jié)源性能和穩(wěn)定性能，到現在EQ1090載貨汽車全面完成了向一個新的高質量水平、高性能水平的過渡和轉換。汽車載重量是汽車最基本、最重要的技術參數之一，是汽車整體設計的基本依據，在汽車可靠性和經濟性上，載重量都將起主導作用。EQ1090型汽車規(guī)定的載重量為5000千克。參考的數據有：1.發(fā)動機額定功率為99kw(當發(fā)動機轉速為3000r/min)；2.發(fā)動機額定扭矩為353Nm，最大轉矩158Nm(當發(fā)動機轉速為12001400r/min)；3.變速器的傳動比為if=3.704，第低檔的傳動比為1.00，變速器傳動效率=0.96；4.主減速器傳動比i0=5.91；4.半軸桿部直徑

23、為50mm。第二章差速器的設計方案2.1差速器的方案選擇及結構分析根據東風EQ1090載貨汽車的類型，初步選定差速器的種類為對稱式行星錐齒輪差速器，安裝在驅動橋的兩個半軸之間，通過兩個半軸把動力傳給車輪?，F設計簡圖如下：圖2-1差速器結構方案圖如圖2-1，對稱式行星錐齒輪主要是差速器左右殼1和4，兩個半軸齒輪2、四個行星齒輪3、十字軸5。動力傳輸到差速器殼1，差速器殼帶動十字軸5轉動。十字軸又帶動安裝在它四個軸頸上的行星齒輪3轉動，行星齒輪與半軸齒輪相互嚙合，所以又將轉矩傳遞給半軸齒輪，半軸齒輪與半軸相連，半軸又將動力傳給驅動輪，完成汽車的行駛。其具有結構簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、安裝方便、調

24、試簡單等優(yōu)點。差速器的結構分析（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中性，以利于和兩個半軸齒輪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，在傳遞轉矩時，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運動。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。當汽車行駛一定得里程。墊圈磨損后可以通過更換墊圈來調整齒輪的嚙合間隙，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矩較大，所以要安裝四個行星齒輪，行星齒輪軸也要用十字軸。（4

25、）為了保證行星齒輪和十字軸之間有良好的潤滑，在十字軸的軸頸銑出了一個平面，以儲存潤滑油潤滑齒輪背面。2.2差速器的工作原理差速器采用對稱式錐齒輪結構，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。因為它又與主減速器從動齒輪6固連在一起，故為主動件，設其角速度為o;半軸齒輪1和2為從動件，其角速度為1和2.A、B兩點分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點。行星齒輪的中心點為C，A、B、C三點到差速器旋轉軸線的距離均為r。當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉軸線公轉時，顯然，處在同一半徑r上的A、B、C三點的圓周速度都相等，其值為or.于是，1=

26、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。行星齒輪在公轉的同時也在進行自傳，如圖當行星齒輪4除公轉外，還繞本身的軸5以角速度4自轉時，嚙合點A的圓周速度為1r=or+4r4，嚙合點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數n表示，則 n1+n2=2no （2-1）式（2-1）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式齒輪差速器的運動性方程式。它表明左右兩側半軸齒輪的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍，而與行星齒輪轉速無關。因此，在汽車轉彎行駛或其他行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應轉速自轉，使兩側驅動車輪以不

27、同轉速在地面上滾動而無滑動。由式（1-1）可得知：當任何一側半軸齒輪的轉速為零時，另一側半軸齒輪的轉速為差速器殼轉速的兩倍；當差速器殼轉速為零時，若一側半軸齒輪受到其他外來力矩而轉動，則另一側半軸齒輪即以相同的轉速反向轉動。對稱式錐齒輪差速器的轉矩分配O：由主減速器傳來的轉矩，經由差速器殼、行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當于一個等臂杠桿，而兩個半軸齒輪的半徑也是相等的。因此，當行星齒輪沒有自轉時，總是將轉矩O平均分配給左、右兩半軸齒輪，即1=2=02。當兩半軸齒輪以不同的轉速朝相同的方向轉動時，設左半軸轉速n1大于右半軸轉速n2，則行星齒輪將按順時針的方向繞行星齒輪軸自轉。此時行

28、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生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩r方向與行星齒輪的轉向相反，此摩擦力矩使行星齒輪分別對左、右半軸齒輪附加作用了大小相等而方向相反的兩個圓周力，因此當左、右驅動車輪存在轉速差時，1=（0-r）2，2=（0+r）2.左、右車輪上的轉矩之差等于差速器的內摩擦力矩r。為了衡量差速器內摩擦力矩的大小及轉矩分配特性，常以鎖緊系數K表示K=（2-1）0=r0差速器內摩擦力矩r和其輸入轉矩0（差速器殼體上的力矩）之比定義為差速器鎖緊系數K。快慢半軸的轉矩之比21定義為轉矩比，以Kb=21=(1+K) (1-K)目前廣泛使用的對稱式錐齒輪差速器的內摩擦力矩很

29、小，其鎖緊系數K=0.050.15，轉矩比Kb為1.11.4.可以認為，無論左、右驅動車輪轉速是否相等，其轉矩基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對于汽車在好的路面上直線或轉彎行駛時，都是令人滿意。但是當汽車在壞的路面行駛時，卻嚴重影響了通過能力。例如，當汽車的一個驅動車輪接觸到泥濘或冰雪路面的時候，在泥濘路面上的車輪原地滑轉，而在好路面上的車輪靜止不動。這是因為在泥濘路面上車輪與路面上車輪與路面之間附著力很小，路面只能對半軸作用很小的反作用很小的反作用轉矩，雖然另一車輪與好路面間的附著力較大，但因對稱式錐齒輪差速器具有轉矩平均分配的特性，使這一個車輪分配到的轉矩只能與傳到滑轉的驅動車輪上的很

30、小的轉矩相等，致使總的驅動力不足以克服行駛阻力，汽車便不能前進。在圖2-3容易看出汽車在直線行駛時候兩半軸的轉速相等和在轉彎行駛時實現兩半軸轉速不等： 圖2-3 差速器工作時轉矩變化圖 當汽車在直線行駛時，此時行星齒輪軸將轉距平均分配兩半軸齒輪，兩半軸齒輪轉速恒等于差速器殼的轉速，傳遞給左右車輪的轉矩也是相等的。此時左右車輪的轉速時相等的。而當汽車轉彎行駛時，其中一個半軸轉動一個角，兩半軸的轉矩就得不到平均分配，必然出現一個轉速大，一個轉速小，此時汽車就平穩(wěn)地完成了轉彎行駛。 第三章差速器非標準零件的設計由于差速器殼上裝著主減速器的從動齒輪，所以差速器的從動錐齒輪尺寸受到主減速器從動齒輪軸承支

31、承座以及主動齒輪導向軸承座的限制。而因為此次設計的是安裝在驅動橋的兩個半軸之間的差速器，所以尺寸受到軸承座的限制。輪邊差速器的非標準零主要有從動錐齒輪（對稱式錐齒輪）、行星齒輪軸（十字軸）等等。3.1對稱式行星齒輪設計計算對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，所以如何把齒輪設計得更加優(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對稱式行星齒輪參數確定1.行星齒輪齒數目n的確定行星齒輪數目需要根據承載情況來選擇，在承載不大的情況下可以取兩個，反之就取四個。而東風EQ1090載貨汽車選擇的是兩個行星齒輪

32、即n=4。2.行星齒輪球面半徑的確定RB以及節(jié)錐距A0的計算行星齒輪差速器的結構尺寸，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?？扇?.522.99，對于有2個行星齒輪的載貨汽車取小值；對于有四個行星齒輪的乘用車和礦用車取最大值； T為差速器計算轉矩（N.m）,T=minTce,Tcs;取Tce和Tcs的較小值； RB為球面半徑。 轉矩的計算 （3-2）上式中： rr為車輪的滾動半徑， 取rr

33、=0.398m；igh變速器量高檔傳動比。igh =1根據所選定的主減速比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。把nn=5200r/n ；vamax=140km/h ； rr=0.398m ； igh=1代入（3-2）中計算出 io=5.91；從動錐齒輪計算轉矩Tce （3-3）上式中： Tce計算轉矩，Nm；Temax發(fā)動機最大轉矩；Temax =158 Nmn為驅動橋數，取1；if為變速器傳動比，if=3.704；i0為主減速器傳動比，i0=5.91；為變速器傳動效率，=0.96；k為液力變矩器變矩系數，k

34、 =1；k d為由于猛接離合器而產生的動載系數，k d=1；i1為變速器最低擋傳動比，i1=1；代入式（33）中，有： Tce=3320.4 Nm主動錐齒輪計算轉矩取較小值，即有T= Tce=3320.4 Nm；將以上數據代入式（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所以預選其節(jié)錐距A=40mm3.行星齒輪與半軸齒輪齒數計算(1)行星齒輪和半軸齒輪齒數的確定為了使輪齒獲得較高的強度，希望取得較大的模數，但是尺寸會增大影響差速器的安裝，于是又要求行星齒輪的齒數Z1應該取少一些，但Z1一般不少于10。半軸齒輪的齒數一般采

35、用1425之間，大多數汽車的行星齒輪與半軸齒輪的齒數Z2比Z1/Z2在1.52.0的范圍內。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時，應考慮它們之間的裝配關系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數Z2L、Z2R之和必須能被行星齒輪的數目所整除，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，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說，Z2L=Z2R； 為行星齒輪數目； 任意整數。根據上述可在此Z1=12；Z2=20 ， 滿足以上要求。（2）差速器圓錐齒輪

36、模數及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 首先可以根據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m m=3.35 查閱相關文獻可取m=4mm最后而根據齒輪設計計算公式即有： ; d2=mz2=420=80mm4.壓力角目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5的壓力角，齒高系數為0.8。最小齒數可減少到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度。由于這種齒形的最小齒數比壓力角為20的少，在此選22

37、.5的壓力角。某些總質量較大的商用車采用25壓力角以提高齒輪強度。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度，通常?。?（3-6） （3-7） （3-8）上面式中：為差速器傳遞的轉矩，Nm；在此取3320.4Nm 為行星齒輪的數目；在此取為4 為行星齒輪支承面中點至錐頂的距離，mm，約為半軸齒輪齒寬中點處平均直徑的一半即是 0.5 d2， d2為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而d2=0.8 d2； 為支承面的許用擠壓應力，在此取69 MPa根據上式有 d2=0.880=64mm ； =0.564=3

38、2mm 將上述計算出的結果代入到式（3-6）和（3-7）中即可得28mm ； L=20.2420mm 3.1.2差速器齒輪幾何計算圖表 表3-1 差速器幾何計算圖表序號名稱計算公式計算結果1行星齒輪齒數10，應盡量取最小值=122半軸齒輪齒數=1425，且需滿足式（1-4）=203模數=4mm4齒面寬b=(0.250.30)A;b10m20mm5工作齒高=6.4mm6全齒高7.2037壓力角22.58軸交角=909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.

39、012mm;=4.9mm15徑向間隙=-=0.188+0.051=0.803mm16齒根角=;=4.32; =6.9817面錐角；=35.28；=66.0118根錐角；=26.64=52.0519外圓直徑；mmmm20節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離mmmm21理論弧齒厚 =5.92 mm=6.63 mm22齒側間隙=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

40、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用。要考慮齒輪的許用應力和彎曲強度，此次選用的齒輪材料為20CrMnTi。查閱工程材料相關資料可知此材料的許用應力為210 MPa 980MPa。3.1.4差速器齒輪強度的計算差速器齒輪的尺寸受結構限制，而且承受的載荷較大，它不像主減速器齒輪那樣經常處于嚙合狀態(tài)，只有當汽車轉彎或左右輪行駛不同的路程時，或一側車輪打滑而滑轉時，差速器齒輪才能有嚙合傳動的相對運動。因此對于差速器齒輪主要應進行彎曲強度校核。輪齒彎曲強度為: MPa (3-9) 上式中： 為差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉矩，其計算式在此將取為4

41、98.06Nm； 為差速器的行星齒輪數； 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，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關， 當時，在此0.629； 為載荷分配系數，當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。 為質量系數，對于汽車驅動橋齒輪，當齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取1.0； 為計算汽車差速器齒輪彎曲應力用的綜合系數，參照圖3-2可取=0.225。 當T=minTce,Tcs時，=980 Mpa；當T= Tcf時，=210Mpa。 圖3-2 彎曲計算用綜合系數根據上式（39）可得：=47

42、8.6MPa980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強度要求。3.2差速器行星齒輪軸的設計計算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，最常見的是一字軸和十字軸，在小型汽車上由于轉矩不大，所以要用一字軸，而載貨的大質量的汽車傳遞的轉矩較大，為了軸的使用壽命以及提高軸的承載能力，常用十字軸，由四個軸軸頸來分配轉矩?？梢杂行У奶岣咻S的使用壽命。 此次設計主要參考東風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3-3十字軸的結構方案圖3.2.2行星齒輪軸的尺寸設計由行星齒輪的支承長度為20mm，根據安裝時候的方便選擇軸頸的長度為L1為4

43、5 mm；而行星齒輪安裝孔的直徑d1為28mm，所以軸頸的直徑d2預選為28mm。3.2.3行星齒輪軸的材料軸的選擇要滿足強度、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和合金鋼。碳素鋼價廉，對應力集中敏感性比合金鋼低，應用較為廣泛，對重要或者承受較大的軸，宜選用35、40、45和50等優(yōu)質碳素鋼，其中以45鋼最常用。所以此次選用的軸的材料為45鋼。3.3差速器墊圈的設計計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)，用來保護被接件的表面不受螺母擦傷，分散螺母對被接件的壓力。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

44、甲醛塑料。在差速器傳遞轉矩的時候。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運動，所以要用墊圈以減少磨損。差速器要用到兩個墊圈，一個墊圈是半軸齒輪支承墊圈為圓形平墊圈，連接件一個是軟質地的，一個是硬質地較脆的，其主要作用是增大接觸面積，分散壓力，防止把質地遠的壓壞。另外一個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矩。3.3.1半軸齒輪平墊圈的尺寸設計如下圖3-4所示：為平墊圈的結構方案簡圖。 圖3-4 平墊圈參考東風EQ1090載貨汽車的半軸直徑的數據為50mm,如圖3-4（a）所示，按照裝配關系可選擇半軸齒輪平墊圈的安裝孔直徑

45、D要大于50 mm，初步預選安裝孔直徑D2為50.5mm，由圖3-4（b）根據安裝簡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計 圖3-5 球面墊圈由十字軸軸頸的直徑為28mm，根據裝配關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 差速器標準零件的選用4.1螺栓的選用和螺栓的材料螺栓的種類很多，隨著機械及其他相關行業(yè)的發(fā)展，對螺栓的要求也越來越高，既要要求螺栓具有較高的強度又要其精密度高。目前常見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EQ1090載貨

46、車在1984年以前的連接后橋從動錐齒輪和左差速器殼的12個M121.5的螺栓改為M141.5的螺栓。1984年以前的連接螺栓擰緊后容易發(fā)熱松動，松動的原因為大齒輪與差速器左殼之間沒有傳動銷，螺栓的擰緊力矩不足僅為78498Nm,擰緊力矩所造成的從動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常變化，所導致的交變載荷，造成貼合面間的松動。因此，從動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，在生產條件的允許下，將連接螺栓加大為M141.5，擰緊力矩加大為137.2156.8 Nm，使情況有了較大的改善，而現在使用的是六角頭螺

47、栓，尺寸為 M141.5，細牙螺紋。即為GB/T 5782 M141.5.現在生產螺栓的原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強螺栓的強度，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的螺母有六角薄螺母、六角開槽螺母。在機械行業(yè)、汽車行業(yè)以及相關行業(yè)經過幾年的發(fā)展，螺母的種類和型號也越來越齊全。根據差速器已選定的尺寸為 M141.5的螺栓，所以由裝配關系選擇差速器螺母應該為M14的，性能等級為8級的，不經過表面處理、A及的I型六角螺母：即是GB/T6170 M14.符合東風EQ1090載貨汽車的螺栓要求?，F在一般生產地螺母原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強螺栓的

48、強度，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。可以引導軸的旋轉，也可以承受軸上空轉的零件。根據裝配關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算數據可取差速器軸承外徑為140 mm左右，內徑為80 mm左右。參考機械設計課程設計手冊選取的圓錐滾子軸承的型號是30216 GB/T 2971994.第五章差速器總成的裝復和調整5.1差速器總成的裝復設計完差速器的組成部件就要對差速器進行裝配。工業(yè)上裝配步驟如下：(1) 用壓力機將軸承的內圈壓入左右差速器的軸頸上；(2) 把左差速器殼放在工作臺上，在與行星齒輪38，半軸齒輪相配合的工作面上涂抹機油，將半軸齒

49、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，注意對準殼體上的合件標記，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不大于0.5mm。(3) 將從動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整齒輪嚙合間隙的調整：正確的齒輪嚙合間隙范圍為0.150.40 mm，而一對齒輪的齒輪間隙變動范圍為0.15 mm。如：一對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整可用移動差速器軸承的調整螺母來達到。由于差速器軸承的預緊度已經預先調好，因此調整嚙合間隙時，一側的調整螺母松或緊多少。另一側的