課程設(shè)計(jì)差速器的設(shè)計(jì)

年4月19日課程設(shè)計(jì)差速器的設(shè)計(jì)文檔僅供參考學(xué)號(hào)06071417成績(jī)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)名稱差速器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間4-6月系別機(jī)電工程系專業(yè)汽車服務(wù)工程班級(jí)07級(jí)14班姓名羅毅鑒指導(dǎo)教師宋玉林年4月目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 -2-二.傳動(dòng)方案的擬定 -3-三、總體設(shè)計(jì) -4-(一)傳動(dòng)比的分配 (二)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 -4-(一)主減速器齒輪設(shè)計(jì) 。(二)差速器齒輪的設(shè)計(jì) 。五、半軸的計(jì)算與校核 。(一)半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩

及桿部直徑 。(二)全浮式半軸強(qiáng)度校核計(jì)算 。六、滾動(dòng)軸承的選擇 。七、差速器殼體設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書題目2：A0級(jí)轎車差速器設(shè)計(jì)車型發(fā)動(dòng)機(jī)N.max發(fā)動(dòng)機(jī)M.maxI檔變比主傳動(dòng)比驅(qū)動(dòng)方案發(fā)動(dòng)機(jī)面包車I80kw/6000rmp140N.m/4500rmp3.643.2～3.9FR縱置已知條件：（1）假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率；（3）車速度允許誤差為±3%；（4）工作情況：每天工作16小時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；（5）工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀態(tài)，環(huán)境最高溫度為（6）要求齒輪使用壽命為（每年按300天計(jì)）；（7）生產(chǎn)批量：中等。（8）車輪半徑（9）半軸齒輪、行星齒輪齒數(shù)，可參考同類車型選定，可自己設(shè)計(jì)。9）差速器轉(zhuǎn)矩比S=1.151.4之間選取。（10）安全系數(shù)為n=1.21.35之間選?。?1）其余參數(shù)查相關(guān)手冊(cè)。 （12）車重1.8噸傳動(dòng)方案：如參考圖例設(shè)計(jì)工作量：（1）差速器設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。（2）差速器裝配圖1張（A0圖紙）；（3）零件工作圖2張（同一設(shè)計(jì)小組的各個(gè)同學(xué)的零件圖不得重復(fù)，須由指導(dǎo)教師指導(dǎo)選定）；二.傳動(dòng)方案的擬定普通的對(duì)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-差速器右殼三、總體設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)比的分配一檔變比：主傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比：（2）傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算主減速器主動(dòng)錐齒輪所傳遞的扭矩主減速器從動(dòng)錐齒輪所傳遞的扭矩：差速器轉(zhuǎn)矩比為（1）（2）聯(lián)立兩式得，取為半軸齒輪所接收的轉(zhuǎn)矩主減速器主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)速半軸齒輪轉(zhuǎn)速由差速器原理知當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)其極限情況為內(nèi)側(cè)車輪不轉(zhuǎn)，則另一側(cè)車輪轉(zhuǎn)速為則當(dāng)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，半軸齒輪最大轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)矩表1傳動(dòng)裝置和動(dòng)力參數(shù)名稱轉(zhuǎn)速n/（）扭距/傳動(dòng)比/i發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩/轉(zhuǎn)速M(fèi).max45001401I擋45001403.64主減速器主動(dòng)錐齒輪1236.26489.2163.55主減速器從動(dòng)錐齒輪348.241736.717半軸齒輪696.48961.40四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)注:注:本計(jì)算采用西北工業(yè)大學(xué)編《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）講述的計(jì)算方法。有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式、圖表、數(shù)據(jù)引自此書。（一）、主減速器齒輪的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算螺旋錐齒輪傳動(dòng)(圖a)的主、從動(dòng)齒輪軸線垂直相交于一點(diǎn)，齒輪并不同時(shí)在全長(zhǎng)上嚙合，而是逐漸從一端連續(xù)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另一端。另外，由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此它工作平穩(wěn)、能承受較大的負(fù)荷、制造也簡(jiǎn)單?？墒窃诠ぷ髦性肼暣螅瑢?duì)嚙合精度很敏感，齒輪副錐頂稍有不吻合便會(huì)使工作條件急劇變壞，并伴隨磨損增大和噪聲增大。為保證齒輪副的正確嚙合，必須將支承軸承預(yù)緊，提高支承剛度，增大殼體剛度。本次課程設(shè)計(jì)采用螺旋錐齒輪傳動(dòng)a)圖a主減速器齒輪傳動(dòng)形式a)螺旋錐齒輪傳動(dòng)b)雙曲面齒輪傳動(dòng)c)圓柱齒輪傳動(dòng)d)蝸桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪相比，具有載荷大、作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。它是傳動(dòng)系中的薄弱環(huán)節(jié)。錐齒輪材料應(yīng)滿足如下要求：1)具有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度，齒面具有高的硬度以保證有高的耐磨性。2)輪齒芯部應(yīng)有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷。3)鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理后變形小或變形規(guī)律易控制。4)選擇合金材料時(shí)，盡量少用含鎳、鉻元素的材料，而選用含錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。（二）、選擇齒輪類型、材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)1)按傳動(dòng)方案選用直齒輪圓錐直齒輪傳動(dòng)2)主減速器受輕微沖擊，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。3)材料選擇由所引用教材表選擇直齒錐輪材料為20CrMnTi（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS(齒芯部).60HRC(齒面)4)選小齒輪齒數(shù)，則：，取。1、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由教材式()進(jìn)行試算，即（1）確定公式中各計(jì)算數(shù)值：1）初選載荷系數(shù)齒輪7級(jí)精度，由圖查得動(dòng)載系數(shù)直齒輪，由表查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，故載荷系數(shù)2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）由表選取齒寬系數(shù)4）由表查得材料的彈性影響系數(shù)5）由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6）由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。，7）由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)系數(shù)，8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效率為１％，安全系數(shù)由式（10-12）得（2）計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值。2）計(jì)算齒寬b及模數(shù)h=2.25=2.254.51=10.14mm，3)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（１）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值１）由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限２）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)３）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由()得4)計(jì)算載荷系數(shù)。５）查取齒形系數(shù)。，取整，，由表查得；６）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表查得。７）計(jì)算半軸齒輪的，行星齒輪的大齒輪的數(shù)值大。（２）設(shè)計(jì)計(jì)算=3.63mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.63并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，因此這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。因此，直齒錐齒輪的模數(shù)為取分度圓直徑，修正齒數(shù)，取則計(jì)算中心距計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑

計(jì)算齒輪寬度圓整后取，（三）、主減速器主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核由式（）得彎曲強(qiáng)度的校核公式為：因?yàn)槠渌鼌?shù)都已知因此，只需計(jì)算主動(dòng)齒輪的，從動(dòng)齒輪的，齒寬和，，8）分別代入各參數(shù)，，因此主動(dòng)錐齒輪強(qiáng)度合格。，，因此從動(dòng)錐齒輪強(qiáng)度合格。由式（10-25）得接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：把上式求的參數(shù)帶入得（四）、主、從動(dòng)直齒錐齒輪的具體參數(shù)表2主減速器主、從動(dòng)直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1模數(shù)mm=42主動(dòng)錐齒輪齒數(shù)≥16，應(yīng)盡量取最小值3從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)4齒頂高5齒根高6齒高7分度圓直徑8分度圓錐角，，9外錐距R10齒寬b11齒頂圓直徑12齒根圓直徑13齒頂角14齒根角15頂錐角16根錐角五、差速器的基本參數(shù)選擇、設(shè)計(jì)與計(jì)算注:本計(jì)算采用化學(xué)工業(yè)出版社《汽車工程手冊(cè)》講述的計(jì)算方法。有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式、圖表、數(shù)據(jù)引自書。行星齒輪差速器的確定1）選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選擇直齒圓錐齒輪，選用7級(jí)精度，材料為20CrMnTi（調(diào)質(zhì)），硬度為58~62HRC,行星齒輪數(shù)目的選擇,半軸齒輪齒數(shù)2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算確定計(jì)算參數(shù)由圖（10-20d）查得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，由圖（10-18）取彎曲疲勞壽命系數(shù),，取整，，(在表10-5中無法查到，因此按比例的方法同時(shí)把齒數(shù)，增大，，)，按同樣的方法算得=18,=70。由表查得，3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表查得，取彎曲疲勞安全系數(shù)，由()得計(jì)算，圓整3.5按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算小齒輪分度圓直徑為了能同時(shí)滿足彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，取最佳半軸齒輪的齒數(shù)，圓整為21，，圓整為11計(jì)算中心距計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒輪寬度圓整后取，表3差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1模數(shù)mm=3.52行星齒數(shù)≥10，應(yīng)盡量取最小值3半軸齒數(shù)=14～254齒頂高5齒根高6齒高7分度圓直徑8分度圓錐角，，9外錐距R10齒寬b11齒頂圓直徑12齒根圓直徑13齒頂角14齒根角15頂錐角16根錐角差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)樾行驱X輪在工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪與半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。越野汽車的差速器齒輪的彎曲應(yīng)力校核如下由式（）得彎曲強(qiáng)度的校核公式為；其中，，（１）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值１）由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限２）由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)３）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由()得4)計(jì)算載荷系數(shù)。５）查取齒形系數(shù)。，，取，(在表10-5中無法查到，因此按比例的方法同時(shí)把齒數(shù)，增大，，)，按同樣的方法算得=18,=70。由表查得，3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表查得，4）計(jì)算半軸齒輪的，行星齒輪的。，，5）分別代入各參數(shù)，，因此半軸齒輪強(qiáng)度合格。，，因此行星齒輪強(qiáng)度合格。六、半軸的設(shè)計(jì)半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩及桿部直徑根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，全浮式半軸的計(jì)算載荷可按主減速器從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步計(jì)算得到。即式中，ξ——差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于圓錐行星齒輪差速器可取0.85；

單位為N·m，已經(jīng)考慮到傳動(dòng)系中的最小傳動(dòng)比構(gòu)成。對(duì)半軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：桿部直徑可按照下式進(jìn)行初選。

式中，[τ]——許用半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；d——半軸桿部直徑，mm。根據(jù)初選的，按應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。半軸強(qiáng)度校核計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為

式中，——半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；d——半軸直徑，mm。半軸的扭轉(zhuǎn)角為

式中，——扭轉(zhuǎn)角；——半軸長(zhǎng)度；l=600G——材料剪切彈性模量G=290MPa——半軸斷面極慣性矩，。半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力考慮到安全系數(shù)在1.3~1.6范圍，宜為490～588MPa，單位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)角不應(yīng)大于8°/m。半軸花鍵計(jì)算半軸和半軸齒輪一般采用漸開線花鍵連接，對(duì)花鍵應(yīng)進(jìn)行擠壓應(yīng)力和鍵齒切應(yīng)力驗(yàn)算。擠壓應(yīng)力不大于200MPa，切應(yīng)力不大于73MPa。1）半軸花鍵的剪切應(yīng)力式中：

——半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m

d——半軸花鍵外徑，mm

D——與之相配的花鍵孔內(nèi)徑，mm

z——花鍵齒數(shù)

LP——花鍵工作長(zhǎng)度，mm

b——花鍵齒寬，mm

φ——載荷分配不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取0.752）半軸花鍵的擠壓應(yīng)力式中：

——半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m

D——半軸花鍵外徑，mm

d——與之相配的花鍵孔內(nèi)徑，mm

z——花鍵齒數(shù)

LP——花鍵工作長(zhǎng)度，mm

b——花鍵齒寬，mm

φ——載荷分配不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取0.75表4半軸花鍵參數(shù)符號(hào)名稱測(cè)得數(shù)據(jù)（mm）z花鍵齒數(shù)16b花鍵齒寬3L花鍵工作長(zhǎng)度40D花鍵大徑25d花鍵小徑21C花鍵倒角尺寸1.0七、滾動(dòng)軸承的選擇注:本計(jì)算采用機(jī)械工業(yè)出版社《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》講述的計(jì)算方法。有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算公式、圖表、數(shù)據(jù)引自書。滾動(dòng)軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用圓錐滾子軸承。半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)30。選取30208其基本參數(shù)查表12—4，，。八、差速器殼體的設(shè)計(jì)主減速器從動(dòng)輪與差速器殼聯(lián)接螺栓計(jì)算主減速器從動(dòng)錐齒輪接收到的轉(zhuǎn)矩為螺栓到從動(dòng)輪中心的距離定為100mm選M16螺栓《課程設(shè)計(jì)》P100，螺母大徑e=每顆螺栓所傳遞的力由《機(jī)械工程切削手冊(cè)》P228—238可得出所選M16螺栓的小徑d=d-2+0.376=14.376mm由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P76：剪切強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度(L為螺栓桿與孔壁擠壓面的最小高度，其中螺栓孔深度定為28mm，螺栓孔倒角長(zhǎng)度為1.5mm)螺紋聯(lián)接件的許用切應(yīng)力為：《機(jī)械設(shè)計(jì)》P84選用鑄鐵材料取值范圍是3.5～5取值范圍是2.0～2.5故：<[]滿足<[]滿足九、參考資料[1]《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社，殷玉楓主編，7月第一版；

[2]《機(jī)械設(shè)計(jì)》，高等教育出版社，譚天昌、趙洪志主編，7月第一版；

[3]《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，同濟(jì)大學(xué)出版社，洪鐘德主編，5月第一版；

[4]《減速器選用手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，周明衡主編，6月第一版；

[5]《工程機(jī)械構(gòu)造圖冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，劉希平主編

[6]侯洪生．《機(jī)械工程圖學(xué)》．北京：科學(xué)出版社，[7]甘永立．《幾何量公差與檢測(cè)》．上海：科學(xué)技術(shù)出版社，[8]云，周蓓蓓，吳勇，劉怡，《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與繪圖—AutoCAD教程及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)（第二版）》.北京：高等教育出版社，[9]鄭建中.《機(jī)器測(cè)繪技術(shù)》.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,十、本次課程設(shè)計(jì)的感受經(jīng)過將近三個(gè)月的不懈努力，我自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的差速器終于圓滿完成。這是大學(xué)以來我們花時(shí)間最多的第二個(gè)自己真正動(dòng)手演練的實(shí)踐，從剛開始的無從下手，到現(xiàn)在的圓滿結(jié)束，讓我體會(huì)到了無數(shù)的困難和失敗，但都被我一一的克服。經(jīng)過這樣的一個(gè)過程，我們了解并實(shí)踐了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過程。同時(shí)我認(rèn)識(shí)到了機(jī)械設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性和經(jīng)驗(yàn)性要求很高的學(xué)科，雖然是