[CAD圖紙全套]CA1090汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器設(shè)計(jì)

黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 題的目的和意義 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 第 2 章 主減速器的設(shè)計(jì) 4 構(gòu)型式的選擇 4 速型式 4 輪的類型的選擇 4 動(dòng)錐齒輪的支承形式 7 動(dòng)錐齒輪的支承形式及安置方法 8 本參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)計(jì)算 9 算載荷的確定 9 本參數(shù)的選擇 11 曲面齒輪的幾何尺寸計(jì)算 15 曲面齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 23 輪的材料及熱處理 28 承的選擇 28 算轉(zhuǎn)矩的確定 28 寬中點(diǎn)處的圓周力 29 曲面齒輪所受的軸向力和徑向力 30 承載荷的計(jì)算及軸承的選擇 31 章小結(jié) 34 第 3 章 差速器設(shè)計(jì) 35 速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 35 稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 36 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 37 稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 38 速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 38 速器齒輪的幾何計(jì)算 40 速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 41 章小結(jié) 42 第 4 章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 43 軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 43 浮式半軸計(jì)算載荷的確定 44 浮式半軸的桿部直徑的初選 45 浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算 45 軸花鍵的計(jì)算 45 鍵尺寸參數(shù)的計(jì)算 45 鍵的校核 48 章小結(jié) 49 第 5 章 主動(dòng)錐齒輪的有限元分析 50 限元方法與 介 50 動(dòng)錐齒輪的有限元分析 50 限元模型的生成 50 分網(wǎng)格 51 輪靜載和約束的施加與結(jié)果分析 52 章小結(jié) 54 結(jié)論 55 參考文獻(xiàn) 56 致謝 57 附錄 A 58 附錄 B 61 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 緒 論 題的目的和意義 主減速器是驅(qū)動(dòng)橋的重要組成部分，其性能的好壞直接影響到車輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性。目前 ,國內(nèi)減速器行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)的產(chǎn) 品品種、規(guī)格及參數(shù)覆蓋范圍近幾年都在不斷擴(kuò)展，產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國外先進(jìn)工業(yè)國家同類產(chǎn)品水平，完全可承擔(dān)起為我國汽車行業(yè)提供傳動(dòng)裝置配套的重任，部分產(chǎn)品還出口至歐美及東南亞地區(qū)。 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，主減速器將有更進(jìn)一步的發(fā)展。對主減速器的研究能極大地促進(jìn)我國的汽車工業(yè)的發(fā)展。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 主減速器是傳動(dòng)系的一部分，與差速器，車輪傳動(dòng)裝置和橋殼共同組成驅(qū)動(dòng)橋。主減速器的功用是增扭，降速，改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，即增大由傳動(dòng)軸或直接從變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩傳遞給差速器 1。 在現(xiàn)代 汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速器種類很多，包括 單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。其中 應(yīng)用得最廣泛的是采用螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪的單級(jí)主減速器。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一對圓柱齒輪（多采用斜齒圓柱齒輪），或一組行星齒輪。在輪邊減速器中則常采用普通平行軸式布置的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)或行星齒輪傳動(dòng)。在某些公共汽車、無軌電車和超重型汽車的主減速器上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)。 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 單級(jí)螺旋錐齒輪減速器其主、從動(dòng)齒輪軸線相交于一點(diǎn)。交角可以是任意的，但在絕大多數(shù)的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，主減速齒輪副都是采用 90交角的布置 2。由于輪齒端面重疊的影響，至少有兩對以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此，螺旋錐齒輪能承受大的負(fù)荷。加之其輪齒不是在齒的全長上同時(shí)嚙合，面是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另 端，使得其工作平穩(wěn)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，噪聲和振動(dòng)也是很小的。 單級(jí)雙曲面齒輪其主、從動(dòng)齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角也都是采用 90。主動(dòng)齒輪軸相對于從動(dòng)齒輪軸有向上或向下的偏移，稱為上偏置或下偏置。這個(gè)偏移量稱為雙曲面齒輪的偏移距 3。當(dāng)偏移距大到一定程度時(shí)，可使 一個(gè)齒輪軸從另一個(gè)齒輪軸旁通過。這樣就能在每個(gè)齒輪的兩邊布置尺寸緊湊的支承。這對于增黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 強(qiáng)支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處 4。雙曲面齒輪的偏移距使得其主動(dòng)齒輪的螺旋角大于從動(dòng)齒輪的螺旋角。因此，雙曲面?zhèn)鲃?dòng)齒輪副的法向模數(shù)或法向周節(jié)雖相等，但端面模數(shù)或端面周節(jié)是不等的。主動(dòng)齒輪的端面模數(shù)或端面周節(jié)大于從動(dòng)齒輪的。這一情況就使得雙曲面齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪比相應(yīng)的螺旋錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪有更大的直徑和更好的強(qiáng)度和剛度。其增大的程度與偏移距的大小有關(guān)。另外，由于雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的主動(dòng)齒輪的直徑及螺旋角都較 大，所以相嚙合齒輪的當(dāng)量曲率半徑較相應(yīng)的螺旋錐齒輪當(dāng)量曲率半徑為大，從而使齒面間的接觸應(yīng)力降低。隨偏移距的不同，雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較，負(fù)荷可提高至175。雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角較大，則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少，所以可選用較少的齒數(shù)，這有利于大傳動(dòng)比傳動(dòng)。當(dāng)要求傳動(dòng)比大而輪廓尺寸又有限時(shí)，采用雙曲面齒輪更為合理。因?yàn)槿绻３謨煞N傳動(dòng)的主動(dòng)齒輪直徑一樣，則雙曲面從動(dòng)齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小，這對于主減速比大于 傳動(dòng)有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動(dòng)比小于 2 時(shí)，雙曲面主動(dòng)齒輪相對于螺旋錐齒輪主動(dòng) 齒輪就顯得過大，這時(shí)選用螺旋錐齒輪更合理，因?yàn)楹笳呔哂休^大的差速器可利用空間。 由于雙曲面主動(dòng)齒輪螺旋角的增大，還導(dǎo)致其進(jìn)入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多，因而雙曲面齒輪傳動(dòng)比螺旋錐齒輪傳動(dòng)工作得更加平穩(wěn)、無噪聲，強(qiáng)度也高 9。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。例如，在乘用車上當(dāng)主減速器采用下偏置 (這時(shí)主動(dòng)齒輪為左旋 )的雙曲面齒輪時(shí)，可降低傳動(dòng)軸的高度，從而降低了車廂地板高度或減小了因設(shè)置傳動(dòng)軸通道而引起的地板凸起高度，進(jìn)而可使車輛的外形高度減小 5。 單級(jí)圓柱齒輪主減速器只在節(jié) 點(diǎn)處一對齒廓表面為純滾動(dòng)接觸而在其他嚙合點(diǎn)還伴隨著沿齒廓的滑動(dòng)一樣，螺旋錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)都有這種沿齒廓方向的滑動(dòng) 9。此外，雙曲面齒輪傳動(dòng)還具有沿齒長方向的縱向滑動(dòng)。這種滑動(dòng)有利于唐合，促使齒輪副沿整個(gè)齒面都能較好地嚙合，因而更促使其工作平穩(wěn)和無噪聲。但雙曲面齒輪的縱向滑動(dòng)產(chǎn)生較多的熱量，使接觸點(diǎn)的溫度升高，因而需要用專門的雙曲面齒乾油來潤滑，且其傳動(dòng)效率比螺旋錐齒輪略低，達(dá) 96。其傳動(dòng)效率與倔移距有關(guān)，特別是與所傳遞的負(fù)荷大小及傳動(dòng)比有關(guān)。負(fù)荷大時(shí)效率高。螺旋錐齒輪也是一樣，其效率可達(dá) 99。兩 種齒輪在載荷作用下對安裝誤差的敏感性本質(zhì)上是相同的。如果螺旋錐齒輪的螺旋角與相應(yīng)的雙曲面主、從動(dòng)齒輪螺旋角的平均值相同，則雙曲面主動(dòng)齒輪的螺旋角比螺旋錐齒輪的大，而其從動(dòng)齒輪的螺旋角則比螺旋錐齒輪的小，因而雙曲面主動(dòng)齒輪的軸向力比螺旋錐齒輪的大，而從動(dòng)齒輪的軸向力比螺旋錐齒輪的小。兩種齒輪都在同樣的機(jī)床上加工，加工成本基本相同。然而雙曲面?zhèn)鲃?dòng)的小齒輪黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 較大，所以刀盤刀頂距較大，因而刀刃壽命較長。單級(jí)蝸桿 6。在超重型汽車上，當(dāng)高速發(fā)動(dòng)機(jī)與相對較低車速和較大輪胎之間 的配合要求有大的主減速比 (通常 8 14)時(shí)，主減速器采用一級(jí)蝸輪傳動(dòng)最為方便，而采用其他齒輪時(shí)就需要結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、輪廓尺寸及質(zhì)量均較大、效率較低的雙級(jí)減速。與其他齒輪傳動(dòng)相比，它具有體積及質(zhì)量小、傳動(dòng)比大、運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)、最為靜寂無噪聲、便于汽車的總體布置及貫通式多橋驅(qū)動(dòng)的布置、能傳遞大載荷、使用壽命長、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、調(diào)整容易等一系列的優(yōu)點(diǎn)。其惟一的缺點(diǎn)是需用昂貴的有色金屬的合金 (青銅 )制造，材料成本高，因此未能在大批量生產(chǎn)的汽車上推廣。 次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一種滿載質(zhì)量為 9t 的中型載貨汽車的主減速器，本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有： 主減速器的齒輪類型、主減速器的減速形式、主減速器主動(dòng)齒輪和從動(dòng)錐齒輪的支承形式、主減速器計(jì)算載荷的確定、主減速器基本參數(shù)的選擇、主減速器齒輪的材料及熱處理、主減速器軸承的計(jì)算、對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理、對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)、對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì)、全浮式半軸計(jì)算載荷的確定、全浮式半軸的直徑的選擇、全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算、半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 ,運(yùn)用 主動(dòng)錐齒輪 進(jìn)行有限元分析。 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 第 2章 主減速器的設(shè)計(jì) 構(gòu)型式的選擇 主減速器的結(jié)構(gòu)型 式，主要是根據(jù)其齒輪類型、主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪的安置方法以及減速型式的不同而異。 速型式 主減速器的減速型式分為單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等。 (1)單級(jí)主減速器 由于單級(jí)主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用在主減速比 可取0k= 5 5 5m a m a m a （ 汽車滿載時(shí)的總質(zhì)量在此取 9550 ，此數(shù)據(jù)此參考解 放載貨汽車； 所以由式（ 得： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 即 時(shí)為 29 451。 由于新齒輪接觸和潤滑不良，為了防止在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期的磨損，圓錐齒輪的傳動(dòng)副（或僅僅大齒輪）在熱處理及經(jīng)加工（如磨齒或配對研磨）后均予與厚度 磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種表面不應(yīng)用于補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不能代替潤滑。 對齒面進(jìn)行噴丸處理有可能提高壽命達(dá) 25。對于滑動(dòng)速度高的齒輪，為了提高其耐磨性，可以進(jìn)行滲硫處理。滲硫處理時(shí)溫度低，故不引起齒輪變形。滲硫后摩擦系數(shù)可以顯著降低，故即使?jié)櫥瑮l件較差，也會(huì)防止齒輪咬死、膠合和擦傷等現(xiàn)象產(chǎn)生 5。 承的選擇 算轉(zhuǎn)矩的確定 錐齒輪在工作過程中，相互嚙合的齒面上作用有一法向力。該法向力可分解為沿齒輪切向方向的圓周力、沿齒輪軸線方向的軸向力及垂直于齒輪軸線的徑向力。 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 為計(jì)算作用在齒輪的圓周力，首先需要確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩。汽車在行駛過程中，由于變速器擋位的改變，且發(fā)動(dòng)機(jī)也不全處于最大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，故主減速器齒輪的工作轉(zhuǎn)矩處于經(jīng)常變化中。實(shí)踐表明，軸承的主要損壞形式為疲勞損傷，所以應(yīng)按輸入的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 行計(jì)算。作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 : 313333332223111m a x 1001001001001001 (式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，在此取 373Nm； 1 2 變速器在各擋的使用率，可參考表 ??； 1 2 變速器各擋的傳動(dòng)比，分別為 ； 1 2 變速器在各擋時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率。 經(jīng)計(jì)算 471 主動(dòng)齒輪齒寬中點(diǎn)處的分度圓直徑 1 1 1 1s i n 6 1 . 2 5 5 9 . 6 8 s i n 9 . 9 3 5 0 . 9 6md d b m m 寬中點(diǎn)處的圓周力 F Z12 (式中： T 作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，作用在主減速器主動(dòng)錐齒輪上的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩。 該齒輪的齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。 按 (算主減速器主動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力 F Z = 2 龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 曲面齒輪所受的軸向力和徑向力 圖 動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖 如圖 動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮瑥腻F頂看旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針， 為作用在節(jié)錐面上的齒面寬中 點(diǎn) A 處的法向力，在 A 點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)， 解成兩個(gè)相互垂直的力 直于 位于 所在的平面， 于以 切線的節(jié)錐切平面內(nèi)。 此平面內(nèi)又可分為沿切線方向的圓周力 F 和沿節(jié)圓母線方向的力 F 與 間的夾角為螺旋角 ， 間的夾角為法向壓力角 ，這樣就有： （ c o s/ta ns N （ ta ns o s S （ 于是，作用在主動(dòng)錐齒輪齒面上的軸向力 A 和徑向力 R 分別為 1 1 11s i n c o s t a n s i n s i n c o sc o s Za z N S F （ 1 1 11c o s s i n t a n c o s s i n s i nc o s F （ 由式（ 計(jì)算 1 5 . 3 8 t a n 2 2 . 5 s i n 1 4 . 4 8 s i n 4 1 . 2 9 c o s 1 4 . 4 8c o s 4 6 . 4 7 式（ 計(jì)算 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 1 5 . 3 8 t a n 2 2 . 5 c o s 1 4 . 4 8 s i n 4 1 . 2 9 s i n 1 4 . 4 8 5 . 2 7c o s 4 6 . 4 7 承載荷的計(jì)算及軸承的選擇 軸承的軸向載荷就是上述的齒輪的軸向力。但如果采用圓錐滾子軸承作支承時(shí)，還應(yīng)考慮徑向力所應(yīng)起的派生軸向力的影響。而軸承的徑向載荷則是上述齒輪的徑向力，圓周力及軸向力這三者所引起的軸承徑向支承反力的向量和。當(dāng)主減速器的齒輪尺寸，支承形式和軸承位置已確定，則可計(jì)算出軸承的徑向載荷 7。 對于采用懸臂式的主動(dòng)錐齒輪和從動(dòng)錐 齒輪的軸承載荷，如圖 示。 圖 減速器軸承的布置尺寸 (1)主動(dòng)齒輪軸承的選擇 初選 a=60,b=20 軸承 A， B 的徑向載荷分別為 22 12Z r z a z a b F a b a a （ 2212a z mZ r dF b F bF a a a （ 已知 a=60mm,b=20 所以由式（ （ : 軸承 A 的徑向力 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 221 5 . 3 8 6 0 2 0 5 . 2 7 6 0 2 0 1 5 . 3 8 6 1 . 2 5 2 0 . 5 26 0 6 0 2 6 0 N 軸承 B 的徑向力 221 5 . 3 8 2 0 5 . 2 7 2 0 1 5 . 3 8 6 1 . 2 58 . 0 46 0 6 0 2 6 0 承 A， B 的徑向載荷分別為 1 6 A a 對于軸承 A， B，承受軸向載荷和徑向載荷所以采用圓錐滾子軸承，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷 Q=A Q 當(dāng)量動(dòng)載荷 X 徑向系數(shù) Y 軸向系數(shù) 1 6 . 5 8 0 . 8 12 0 . 5 2A 此時(shí) X=Y= 所以 Q=據(jù)公式： 610 (式中 : 為溫度系數(shù)，在此取 為載荷系數(shù)，在此取 壽命指數(shù)，取 =103所以 L = 103 3 61 8 4 . 8 1 0 101 . 2 3 1 . 4 2 =011 s 假設(shè)汽車行駛十萬公里大修，對于無輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋來說，主減速器的主動(dòng)錐齒輪軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2n 為 r (黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 式中： r 輪胎的滾動(dòng)半徑為 464mm n 軸承計(jì)算轉(zhuǎn)速 汽車的平均行駛速度， km/h;對于載貨汽車和公共汽車可取 30 35 km/h，在此取 35km/h。 所以有上式可得 n = r/以軸承能工作的額定軸承壽命： 60 hL h ( 式中 : n 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速， r/ 由上式可得軸承 A 的使用壽命 71 0 0 0 0 0 6 0 2 0 0 . 6 5 3 . 4 1 035 代入公式 ( 103761 . 03 . 4 1 0 1 01 . 2 3 1 . 4 2C C=,B 軸承選 30210 297 對于軸承 C，承受徑向載荷和徑向載荷所以采用圓錐滾子軸承，所承受的當(dāng)量動(dòng)載荷Q=A Q 當(dāng)量動(dòng)載荷 X 徑向系數(shù) Y 軸向系數(shù) 0=據(jù)公式 ( 103761 . 03 . 4 1 0 1 01 . 2 7 . 0 2C C= 軸承選 30216 297 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 章小結(jié) 本章介紹了 單級(jí)減速、雙級(jí)減速、雙速減速、單級(jí)貫通、雙級(jí)貫通、主減速及輪邊減速等主減速器的減速形式，由于本車是中型載貨汽車，通過對比決定采用單級(jí)主減速器；然后對采用何種齒輪類型進(jìn)行了討論，最后根據(jù)實(shí)際情況決定采用雙曲面齒輪。以上問題解決后，對齒輪的具體參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，并對其進(jìn)行了校核。校核合格以后，進(jìn)行了軸承的選擇和校核。 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 第 3章 差速器設(shè)計(jì) 速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 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 往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)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)的車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)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、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程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)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎的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(dòng)輪間都裝有輪 間差速器，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)要求。 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(dòng)。差速器主要有以下幾種形式。 （ 1） 對稱式圓錐行星齒輪差速器 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，行星齒輪軸 (不少裝 4 個(gè)行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)， 最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車上需要采取防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制鎖住差速器的裝置 差速鎖等。 由于整速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故在確定主減速界從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器殼的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。 （ 2）強(qiáng)制鎖止式防滑差速器 強(qiáng)制鎖止式防滑差速器就是在普通的圓錐齒輪差速器上加裝差速鎖，必要時(shí)將差速器鎖住。此時(shí)左、右驅(qū)動(dòng)車輪可以傳遞由附著 力決定的全部轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)汽車駛?cè)胼^好的路面時(shí)，差速器的鎖止機(jī)構(gòu)應(yīng)即時(shí)松開，否則將產(chǎn)生與無差速器時(shí)一樣的問題，例如使轉(zhuǎn)彎困難、輪胎加速磨損、使傳動(dòng)系零件過載和消耗過多的功率等。 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 （ 3）自鎖式差速器 為了充分利用汽車的牽引力，保證轉(zhuǎn)矩在驅(qū)動(dòng)車輪間的不等分配以提高抗滑能力，并避免上述強(qiáng)制鎖止式差速器的缺點(diǎn)，創(chuàng)造了各種類型的自鎖式差速器。 用以評(píng)價(jià)自鎖式差速器性能的主要參數(shù)，是它的鎖緊系數(shù)。為了提高汽車的通過性，似乎是鎖緊系數(shù)愈大愈好，但是過大的鎖緊系數(shù)如前所述，不但對汽車轉(zhuǎn)向操縱的輕便靈活性、行駛的穩(wěn)定性、傳 動(dòng)系的載荷、輪胎磨損和燃料消耗等，有不同程度的不良影響，而且無助于進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)車輪抗滑能力。因此設(shè)計(jì)高通過性汽車差速器時(shí)，應(yīng)正確選擇鎖緊系數(shù)值。 因?yàn)楸拒噷儆谳p型載貨汽車，主要在較好的路面上行駛，所以采用成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單的對稱式圓錐行星齒輪差速器。 稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 圖 差速器差速原理 如圖 示，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器殼 3 與行星齒輪軸 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，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為0；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、 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0 r。于是 1 = 2 =0，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。 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)（圖 嚙合點(diǎn) r =0 r+ 4 r ，嚙合點(diǎn) r =0 r 。于是 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 1 r + 2 r =（ 0 r + 4 r ） +( 0 r - 4 r ) 即 1 + 2 =20（ 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 表示，則 021 2（ 式（ 兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方 程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，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)而無滑動(dòng)。 由式（ 可以得知： 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)差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(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)。 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(gè)半軸齒輪，四個(gè)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。如圖 3示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于各類車輛上。 1， 1223， 1445， 136 7891011圖 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 由于在差 速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)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(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。 速器齒輪的基本參數(shù)的選擇 （ 1） 行星齒輪數(shù)目的選擇 載貨汽車采用 4 個(gè)行星齒輪。 （ 2） 行星齒輪球面半徑 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 按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： 3B ( 式中： 行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 于有 4 個(gè)行星齒輪的載貨汽車取小值； T 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的 較小值， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 根據(jù)上式 32 . 6 1 4 6 1 9 6 3 . 5 7 所以預(yù)選其節(jié)錐距 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 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 14 25，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 z1/ 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) 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： L 22（ 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 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， n 行星齒輪數(shù)目； I 任意整數(shù)。 在此 1z =11， 2z =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 1 ， 2 211 = 11 1 =90- 2 =再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m m=110 220 2 6 3 . 5 7 s i n 2 8 . 8 111 = 115 1 1d m z = 22 =0= 5） 壓力角 目前，汽車差速器的齒輪大都采用 壓力角，齒高系數(shù)為 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 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?。?c 302 c 030 （ 0T 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩， Nm；在此取 14619Nm n 行星齒輪的數(shù)目；在此為 4 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 l 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x， 222 X 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 據(jù)上式2 0 3 d =l = 35 4 3 3 1 01 . 1 6 9 4 3 3 . 2 8 =230L 25 差速器齒輪的幾何計(jì)算 差速器齒輪參數(shù)計(jì)算見表 表 車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 5 序號(hào) 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z 10，應(yīng)盡量取最小值 1z =11 2 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14 25，且需滿足式（ 3 2z =20 3 模數(shù) m m = 齒面寬 b=(0 ;b10m 17 工作齒高 全齒高 壓力角 8 軸交角 =90 9 節(jié)圓直徑 11 ； 22 1 2 10 節(jié) 錐角 211 ， 12 90 1 = =1 節(jié)錐距 22110 0A =龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 12 周節(jié) t =t =3 齒頂高 21 ; a 14 齒根高 1 1 2 2125 徑向間隙 c =h - c =6 齒根角 1 =01022 h f 1 = 2 =17 面錐角 211 o ； 122 o 1o =o =18 根錐角 111 R ； 222 R 1R =R =19 外圓直徑 1111 ao ；22202 co 01 0 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪 外緣距離 11201 22102 01 2 1 理論弧齒厚 21 ta 2121s =s =m 22 齒側(cè)間隙 B B =3 弦齒厚 26 213 1S =S =4 弦齒高 1h =h = 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)車輪打滑而黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對運(yùn)動(dòng)。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 w 為 w = ( 式中： T 差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩 ,在此 T 為 1006 Nm； n 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 見式（ 的說明； J 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系 數(shù)，由圖 3 得 J =據(jù)式 ( : w = 32 1 0 6 4 2 . 4 1 . 0 0 . 6 4 1 . 0 11 1 7 2 0 5 . 5 7 5 . 5 7 0 . 2 2 5 =980 以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求 15。 圖 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 章小結(jié) 本章主要進(jìn)行了差速器的設(shè)計(jì)，首先是結(jié)構(gòu)形式的選擇，差速器分為對稱式圓錐行星齒輪差速器、強(qiáng)制鎖止式防滑差速器、自鎖式差速器?？紤]到成本和使用狀況，選用最簡單的對稱式圓錐行星齒輪差速器。差速器結(jié)構(gòu)形式確定后，對差速器行星齒輪和半軸齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行校核。 黑龍江工 程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 第 4章 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng) 裝置位于汽車傳動(dòng)系的末