差速器畢業(yè)設(shè)計(jì)卞京

1、1.1 課題國(guó)內(nèi)外研究背景汽車行業(yè)發(fā)展初期，汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一被汽車專家譽(yù)為“小零件大功用”。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)車輪在同一時(shí)間內(nèi)要移動(dòng)不同的距離，外輪移動(dòng)的距離比內(nèi)輪大。差速器的功用就是把主減速器傳過(guò)來(lái)的動(dòng)力再傳給左、右兩個(gè)半軸，并且在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中允許左、右兩個(gè)半軸以不同轉(zhuǎn)速來(lái)旋轉(zhuǎn)。在本世紀(jì)六七十年代，當(dāng)世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)入一個(gè)高速增長(zhǎng)期，但是2008年爆發(fā)的全球金融危機(jī)又讓汽車產(chǎn)業(yè)在危機(jī)過(guò)程中有了發(fā)展的機(jī)遇。當(dāng)前我們國(guó)家的重型汽車的差速器產(chǎn)品技術(shù)基本上都是來(lái)自美國(guó)、德國(guó)、日本等幾個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)強(qiáng)國(guó)，目前我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)幾乎是在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，并且已經(jīng)具備了一定的規(guī)

2、模。然而目前我國(guó)的差速器沒(méi)有自己的核心技術(shù)產(chǎn)品，創(chuàng)新能力仍然很弱，影響了整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展。在差速器的發(fā)展上還有很長(zhǎng)的路要走。1.1.1 差速器目前發(fā)展態(tài)勢(shì)當(dāng)前汽車基本上是在朝著經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的方向發(fā)展，但是怎樣能夠使盡可能提高自己產(chǎn)品燃油經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力性是每個(gè)汽車廠家一直在攻克的課題。具體說(shuō)來(lái)，汽車身上的每個(gè)零件都在不停地變化。差速器也是一樣的。國(guó)外有些差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究水平已經(jīng)很高。伊頓公司汽車集團(tuán)是全球化的汽車零部件制造供應(yīng)商之一，在牽引力控制、安全排放控制、發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速箱等領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位。當(dāng)前國(guó)內(nèi)差速器起步算是較晚，所以目前發(fā)展最主要是靠引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品來(lái)滿足自身的需求。當(dāng)然了，我

3、們還是要努力抓住市場(chǎng)機(jī)遇，在保證現(xiàn)有差速器生產(chǎn)和改進(jìn)的基礎(chǔ)上，還是要充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展與改革的關(guān)系，特別是要認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新對(duì)發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。我們要緊隨世界潮流，才能讓我們的產(chǎn)品向高技術(shù)含量，智能化等方向發(fā)展，才能開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)自身國(guó)情，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型的差速器。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要差速器典型結(jié)構(gòu)類型1）導(dǎo)球式限滑差速器結(jié)構(gòu)及工作原理導(dǎo)球式限滑差速器的原理其實(shí)就是利用滾球沿具有一定軌跡的導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng)代替了齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)差速與限滑功能，它的具體的結(jié)構(gòu)組成如圖1-1所示圖1-1導(dǎo)球式限滑差速器結(jié)構(gòu)圖1殼體 2端蓋 3滾球保持架4滾球 5傳力盤 6止推墊片 7平墊片轉(zhuǎn)矩的輸入部件即滾球保持架3與殼體1連接在一

4、起，滾球4是在保持架的導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)且是可以將力傳遞給兩側(cè)的傳力盤5，傳力盤即將轉(zhuǎn)矩傳給半軸。傳力盤的表面上具有一定軌跡導(dǎo)槽，這個(gè)可以使?jié)L球按照一定的軌跡來(lái)運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)槽槽形設(shè)計(jì)過(guò)程中它跟滾球有一定接觸角，可以用來(lái)傳遞對(duì)傳力盤的壓力。止推墊片6是一個(gè)殼體、端蓋及傳力盤之間的摩擦元件。平墊片7用于調(diào)整初始限滑轉(zhuǎn)矩。2）普通防滑差速器作用、結(jié)構(gòu)與工作原理防滑差速器也可以稱之為差速鎖，即在差速器殼體與一側(cè)半軸齒輪之間裝有多片式離合器，在離合器一側(cè)連接的是差速器殼體和半軸齒輪。如果差速器是在正常工作，即在平整的路面直線行駛或者轉(zhuǎn)向時(shí)，離合器則是處在分離狀態(tài)。如果這時(shí)有一側(cè)車輪在附著力小的路面上打滑，這時(shí)兩側(cè)

5、車輪轉(zhuǎn)速差過(guò)大，控制離合器應(yīng)該適當(dāng)接合在一起，差速器殼則是通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)一側(cè)半軸齒輪。當(dāng)然如何控制好防滑差速器也有它的難點(diǎn)，而這正好是在于差速器內(nèi)離合器的控制，很顯然，在汽車正常轉(zhuǎn)向時(shí)，離合器是萬(wàn)萬(wàn)不能夠被接合的，如果當(dāng)高速轉(zhuǎn)向時(shí)離合器接合，后果會(huì)很嚴(yán)重，可能會(huì)翻車！3）無(wú)單邊滑動(dòng)擺塊式差速器通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)表明結(jié)，這種差速器跟常規(guī)差速器相比，具有加工成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單在道路試驗(yàn)中還能夠安全可靠地實(shí)現(xiàn)差速工作，在泥濘、濕滑，凹凸不平等不良路面上還能夠有效避免車輪單側(cè)打滑的現(xiàn)象，具有良好的防打滑性能！4） 托森差速器托森差速器是由美國(guó)格里森公司設(shè)計(jì)的一種轉(zhuǎn)矩敏感型車用差速器。在本質(zhì)上而言，托森差速器仍

6、舊是利用行星輪系的差動(dòng)原理設(shè)計(jì)的一種差速器，可是這種差速器充分利用蝸輪蝸桿傳動(dòng)副的高摩擦性和自鎖性，使鎖緊系數(shù)和轉(zhuǎn)矩比比普通差速器都有所大幅提高。托森差速器的鎖止介入沒(méi)有時(shí)間上的延遲，也不會(huì)消耗總扭矩?cái)?shù)值的大小，它沒(méi)有傳統(tǒng)鎖止差速器所配備的多片式離合器，磨損非常小，可以實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。除了本身性能上的優(yōu)勢(shì)，托森差速器還具備其他方面的優(yōu)勢(shì)，比如它可以與很多常用變速器、分動(dòng)器實(shí)現(xiàn)匹配，與車輛上ABS、TCS、ESP等電子設(shè)備共容，相輔相成的為整車安全和操控服務(wù)。但是托森差速器還有兩個(gè)難以解決的問(wèn)題，一是造價(jià)高，所以一般托森差速器都用在高檔車上；二是重量太大，裝上它后對(duì)車輛的加速性是一份拖累。它作為一

7、種主流的差速器用在汽車上時(shí)間也超過(guò)了20年。不過(guò)由于它的機(jī)械穩(wěn)定性很出眾，多年以來(lái)發(fā)展并不快，2011年只發(fā)展到第三代“托森C”。新的C代托森差速器普遍用在了奧迪B7代的RS4、S8和Q7的“Quattro”全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)上。新的托森中央差速器最大的變化是前后扭矩分配比一般控制在40:60,前軸扭矩比重可在15%到65%之間變動(dòng)，后軸扭矩比重可在35%到85%之間變動(dòng)。作為最主要的四驅(qū)轎車生產(chǎn)商，奧迪一直在堅(jiān)持使用托森差速器，除了A3和TT之外，其他所有奧迪車的“quattro”使用的都是托森中央差速器。但是托森差速器并不是只用在奧迪車上，使用托森差速器的公司越來(lái)越多，有福特、通用、豐田、馬自達(dá)

8、、路虎、大眾以及雷克薩斯等公司。只是前、后、中央的使用位置不同，用的也不是同一代?？傊?，托森差速器是一個(gè)很精密并且很富創(chuàng)造力的發(fā)明，它始終都保持著純機(jī)械的特性。在當(dāng)今，各大汽車廠商都在迅速、不斷推出各種電子設(shè)備裝置的，但是它卻能一直保持著在很多方面的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，這不得不讓我們對(duì)“托森差速器”以及它的設(shè)計(jì)師充滿敬佩。托森差速器的結(jié)構(gòu)組成:差速器外殼組成、主動(dòng)部分由空心軸。它們是借花鏈固連一體。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩可以經(jīng)空心軸傳入差速器外殼。但是它的從動(dòng)部分是由前后軸蝸桿, 驅(qū)動(dòng)軸凸緣盤和差速器齒輪軸組成。而它的前軸蝸桿與差速器齒輪軸連為一體, 可以跟前驅(qū)動(dòng)橋相連；驅(qū)動(dòng)軸凸緣盤與后軸蝸桿連為一體，并與后驅(qū)

9、動(dòng)橋相連。1.1.2 差速器未來(lái)發(fā)展近年來(lái)，我國(guó)的差速器行業(yè)已經(jīng)順利完成了有小到大的轉(zhuǎn)變，在這個(gè)調(diào)整和轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)刻，提高汽車車輛差速器的精度、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)品出口持續(xù)夸張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)汽車差速器產(chǎn)業(yè)向高科技產(chǎn)品方向發(fā)展，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差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，當(dāng)然還有功能多樣的差速器，比如：輪間差速器、防滑差速器、托森差速器等。目前中國(guó)汽車最常用的差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有質(zhì)量較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，全球化汽車零部件制造供應(yīng)商是伊頓公司

10、汽車集團(tuán)，在同類差速器產(chǎn)品中伊頓公司居領(lǐng)導(dǎo)地位。最近伊頓開(kāi)發(fā)了新型的鎖式差速器，它的工作原理及與其他差速器的不同之處：當(dāng)一側(cè)輪子打滑時(shí)，普通開(kāi)式差速器幾乎是不可能提供任何有效扭矩給車輛，而伊頓的鎖式差速器則可以在發(fā)現(xiàn)車輪打滑后，鎖定動(dòng)力傳遞百分之百的扭矩到不打滑車輪，從而可以克服各種困難路面給車輛帶來(lái)的限制。在連續(xù)彈坑、V型溝等試驗(yàn)中，兩輛驅(qū)車在裝有伊頓鎖式差速器后，它的越野性能及通過(guò)性能甚至超過(guò)了四輪驅(qū)動(dòng)的車輛。因?yàn)橹灰?qū)動(dòng)輪的任何一側(cè)發(fā)生打滑空轉(zhuǎn)以后，伊頓鎖式差速器會(huì)馬上鎖止動(dòng)力，并把全部動(dòng)力轉(zhuǎn)到另一有附著力的輪上，使車輛依然能正常向前或向后行駛。1.2 課題研究意義當(dāng)汽車在它的行駛過(guò)程中

11、左，右兩側(cè)車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程一般是不等的。即外側(cè)車輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，澡成兩側(cè)車輪滾過(guò)的路程不等有的時(shí)候也會(huì)由于路面波形不同所致；即使在有的時(shí)候是在平直路面上行駛，這時(shí)當(dāng)輪胎負(fù)荷、輪胎氣壓、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致左、右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。倘若驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪是屬于剛性連接，則在行駛的過(guò)程中將不可避免地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或者滑轉(zhuǎn)。其導(dǎo)致的后果一方面輪胎磨損、消耗功率與燃料，另一方面也是不可能按照我們所要求的繞轉(zhuǎn)向瞬時(shí)中心轉(zhuǎn)向，這將會(huì)必然導(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，在汽車傳動(dòng)

12、系統(tǒng)的左、右驅(qū)動(dòng)輪間都會(huì)裝有差速器，這樣也就保證了驅(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，從而最終滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。圖1-1 差速器結(jié)構(gòu)原理圖對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器為設(shè)計(jì)類型，對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器屬于非常普通的類型，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、質(zhì)量較小、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器被廣泛用于各類車輛上。所以，能夠設(shè)計(jì)研究出非常好的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，是一件非常有意義的事情。國(guó)內(nèi)的大部分差速器產(chǎn)品很大一部分都是通過(guò)引進(jìn)而開(kāi)發(fā)的類型，說(shuō)實(shí)話，自主創(chuàng)新能力不夠，并沒(méi)有什么核心技術(shù)產(chǎn)品，還有的一些則是通過(guò)進(jìn)口而來(lái)的產(chǎn)品。現(xiàn)在雖然我國(guó)已經(jīng)對(duì)差

13、速器有了比較深入系統(tǒng)的研究，但是并沒(méi)有形成較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造，所以在這條路上我們還有很長(zhǎng)的道路要走。1.3 課題主要內(nèi)容從王老師那兒接到任務(wù)書開(kāi)始，便在圖書館或網(wǎng)上進(jìn)行了大量的各種中外文獻(xiàn)查閱，從而充分了解并認(rèn)識(shí)到差速器目前在國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)，以及未來(lái)它的發(fā)展趨勢(shì)。僅此而已是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在有了初步的了解之上，又參見(jiàn)了汽車設(shè)計(jì)上的差速器結(jié)構(gòu)介紹，以及本校南苑實(shí)驗(yàn)室差速器零件實(shí)物，以及在老師的建議下，最終選擇普通對(duì)稱式錐齒輪差速器結(jié)構(gòu)類型為設(shè)計(jì)方案。自己在確定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案之后，對(duì)所設(shè)計(jì)類型差速器的各個(gè)主要零部件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核。在最后確定了各個(gè)參數(shù)之后，并利用Pro/

14、E軟件對(duì)差速器進(jìn)行了各零部件的三維建模及裝配分析。然后利用CAD等軟件繪出了各個(gè)零部件的二維零件圖及裝配總成圖。2 差速器結(jié)構(gòu)方案的選擇2.1 對(duì)稱錐齒輪式差速器目前我國(guó)各類型汽車上大量采用的差速器是對(duì)稱錐齒輪式差速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用相當(dāng)廣泛。其中它又可以分為普通錐齒輪式差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器和摩擦片式差速器等。2.1.1 摩擦片式的差速器當(dāng)然有時(shí)是為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪7與差速器殼1之間裝上了摩擦片2。從圖中可知，兩根行星齒輪軸5它們是互相垂直的，而在軸兩端制成V形面4與差速器殼孔上的V形面相配，這兩個(gè)行星齒輪軸5的V形面都是反向安裝的。在它們每個(gè)半

15、軸齒輪背面有主、從動(dòng)摩擦片2和壓盤3，而主、從動(dòng)摩擦片2分別經(jīng)花鍵與差速器殼1和壓盤3相連。圖2-1 摩擦片式差速器1差速器殼體 2摩擦片 3壓盤 4V形面 5行星齒輪軸 6行星齒輪 7半軸齒輪在傳差速器在遞轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，差速器的殼是可以通過(guò)斜面對(duì)行星齒輪軸產(chǎn)生沿行星齒輪軸線方向的軸向力，而這個(gè)軸向力可以推動(dòng)行星齒輪使壓盤將摩擦片壓緊。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí)，主、從動(dòng)摩擦片間產(chǎn)生相對(duì)滑轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生摩擦力矩。此摩擦力矩，與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩丁。成正比，可表示為示為 (2-1)式中，是V形面的半角；是差速器殼V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線的距離；是摩擦面數(shù)；是摩擦因數(shù)；摩擦片平均摩擦半徑。摩擦片式差速器

16、的鎖緊系數(shù)一般都可達(dá)0.6，而可達(dá)到4。并且這種差速器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作比較平穩(wěn)，可以明顯提高汽車通過(guò)性。2.1.2 強(qiáng)制鎖止式的差速器有的時(shí)候當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪處于附著系數(shù)較小的路面時(shí)，也可以可通過(guò)氣動(dòng)或液動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)使內(nèi)、外接合器(即差速鎖)嚙合，那么這時(shí)差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器起不了作用，這樣便可以充分利用地面的附著系數(shù)，使?fàn)恳_(dá)到可能得最大值。在裝有強(qiáng)制鎖止式差速器的4×2型汽車，倘若一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù)的路面上，而這時(shí)另一輛驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù)的路面上，那么此時(shí)裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能夠發(fā)揮的最大牽引力為(2-2）其式中，為驅(qū)動(dòng)橋上的負(fù)荷。倘若這時(shí)差速器完全

17、鎖住，那么汽車所能發(fā)揮的最大牽引力應(yīng)為（2-3）由此便可以得知，如果使用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，就可以使汽車的牽引力提高倍，這樣也就提高了汽車的通過(guò)性。倘若左、右車輪同時(shí)都是處于低附著系數(shù)的路面，即使是鎖住差速器，但是由于這時(shí)的牽引力任然超過(guò)車輪與地面間的附著力，那么汽車同樣也無(wú)法行駛正常行駛。2.1.3 普通錐齒輪式的差速器由于普通錐齒輪式差速器工作平穩(wěn)可靠結(jié)、構(gòu)簡(jiǎn)單，所以它被廣泛應(yīng)用于一般使用條件之下的汽車驅(qū)動(dòng)橋中。如圖2-2中、分別是左、右兩半軸的角速度；是差速器殼的角速度；是差速器的內(nèi)摩擦力矩；而是差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；最后、分別是左、右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩。圖2-2普通錐齒輪式

18、差速器示意圖根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析便可得知+2 （2-4） 這很顯然，如果有一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，那么另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；如果差速器殼體不轉(zhuǎn)，那么左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。 從而根據(jù)已知的力矩平衡便可得知 （2-5） 查閱資料可知差速器性能往往是以鎖緊系數(shù)k是來(lái)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 （2-6） 結(jié)合前面的(2-2)式可得知 (2-7) 定義半軸轉(zhuǎn)矩比為,那么與之間可以有 ； (2-8) 查閱資料得知普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)一般為005015，然而兩半軸轉(zhuǎn)矩比 =111135，這就充分說(shuō)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

19、致是相等的，我們可以知道這樣的分配比例對(duì)于在比較平整的路面上行駛的汽車來(lái)說(shuō)是比較合適的。當(dāng)然了但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪等比較差的路面上行駛的時(shí)候，當(dāng)汽車一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)很小的時(shí)候，盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著，它的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也必然是隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，從而就不能發(fā)揮潛在牽引力，從而會(huì)導(dǎo)致汽車停駛。2.2 滑塊凸輪式差速器圖2-3為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。圖2-3雙排徑向滑塊凸輪式差速器1差速器殼 2滑塊 3外凸輪 4內(nèi)凸輪套是差速器的主動(dòng)件與差速器殼1連接在一起，并且套上有兩排徑向孔，滑塊2裝于孔中并可作徑向滑動(dòng)?；瑝K兩端分別與差速器的從動(dòng)元件內(nèi)凸輪4和外凸輪3

20、接觸。內(nèi)、外凸輪分別與左、右半軸用花鍵連接。當(dāng)差速器傳遞動(dòng)力時(shí)，主動(dòng)套帶動(dòng)滑塊并通過(guò)滑塊帶動(dòng)內(nèi)、外凸輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)允許內(nèi)、外凸輪轉(zhuǎn)速不等。理論上凸輪形線應(yīng)是阿基米德螺線，為加工簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可用圓弧曲線代替?；瑝K凸輪式差速器址一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，在零件材料、機(jī)械加工、熱處耶、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。2.3 蝸輪式差速器蝸輪式差速器它也是一種高摩擦自鎖差速器。蝸桿2、4同時(shí)與行星蝸輪3與半軸蝸輪1、5嚙合，從而組成一行星齒輪系統(tǒng)。這種差速器半軸的轉(zhuǎn)矩比為（2-9）式中，為蝸桿螺旋角；為摩擦角。圖2-4渦輪式差速器1、5半軸渦輪 2、4蝸桿 3行星齒輪查閱

21、資料可知，蝸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比可高達(dá)567900，鎖緊系數(shù)是達(dá)0708。但是在如此高內(nèi)摩擦情況下，對(duì)差速器有不良的影響，比如差速器磨損一般比較快、壽命也比較短。如果把降到265300，降到045050時(shí)，那么這是就可以提高這種差速器的使用年限。但是這種差速器結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，制造精度又要求高，應(yīng)用不廣。2.4 牙嵌式自由輪差速器牙嵌式自由輪差速器是自鎖式差速器的其中一種。當(dāng)裝有這種差速器的汽車在直線路面上行駛時(shí)，主動(dòng)環(huán)可將由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動(dòng)環(huán)(即左、右半軸)。當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進(jìn)入泥濘、冰雪等路面時(shí)，主動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部或大部分分配給另一側(cè)車輪。當(dāng)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，

22、外側(cè)車輪有快轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使外側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)脫開(kāi)，即中斷對(duì)外輪的轉(zhuǎn)矩傳遞；內(nèi)側(cè)車輪有慢轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使內(nèi)側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)壓得更緊，即主動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。由于該差速器在轉(zhuǎn)彎時(shí)是內(nèi)輪單邊傳動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)向沉重，當(dāng)拖帶掛車時(shí)尤為突出。此外，由于左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時(shí)斷時(shí)續(xù)，車輪傳動(dòng)裝置受的動(dòng)載荷較大，單邊傳動(dòng)也使其受較大的載荷。圖2-5 牙嵌式自由輪差速器但是牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比是可以隨意變的，靈活性比較大，最大可為無(wú)窮大。這種差速器有很多優(yōu)點(diǎn)，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。2.5 結(jié)構(gòu)方案的確定通過(guò)比較以上幾種差速器，普通錐齒輪式差速器它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠、質(zhì)量較小

23、，應(yīng)用廣泛，它用于一般使用條件的各種類型的汽車驅(qū)動(dòng)橋中。所以，最終本課題選用普通錐齒輪式差速器，確定的結(jié)構(gòu)方案最終為：對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器能把扭矩大致平均的分配給半軸，并允許車輪有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。普通的對(duì)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，行星齒輪軸等組成。如圖2-6所示。圖2-6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3 詳細(xì)設(shè)計(jì)差速器設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 確定差速器齒輪參數(shù)3.1.

24、1.1 確定行星齒輪數(shù)目n從主減速器傳來(lái)的扭矩要通過(guò)差速器分配給車輪。為此，行星齒輪數(shù)n需要根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下n可取兩個(gè)，反之應(yīng)取n=4。貨車和越野車多采用4個(gè)行星齒輪，多于4個(gè)行星齒輪的在安裝上會(huì)有困難。轎車常用兩個(gè)行星齒輪。采用行星齒輪數(shù)目多了，每個(gè)行星齒輪上的力就可以減小了。在此，題目設(shè)計(jì)TY1250型載貨汽車差速器，所以取行星齒輪數(shù)n=4。3.1.1.2 確定行星齒輪球面半徑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)度與承載能力。球面半徑可按如下的

25、經(jīng)驗(yàn)公式確定：（3-1）式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取得范圍2.53.0，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的 乘用車和商用車取小值，在這里可以取=2.5。 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取，Tce是按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低 檔傳動(dòng)比從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩；Tcs是按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從 動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。單位取N·m。 為球面的半徑。計(jì)算轉(zhuǎn)矩 計(jì)算： （3-2) 式中：是猛接離合器產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，液力自動(dòng)變速器：=1，具有 手動(dòng)操縱的機(jī)械變速器的高性能賽車:=3,性能系數(shù)fi=0的汽車： 這里取=1。是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，一般根據(jù)汽車最大總質(zhì)量與最高車速等參考同類 型車，選取發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為：康明斯c260 20，額定功率/

26、轉(zhuǎn)速： 191kw/2200r/min,最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速：1025n.m/1400r/min。是液力變矩器變矩系數(shù)，取=1。是主減速器傳動(dòng)比，其中n為發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速， n=2200r/min；r是輪胎半徑，由輪胎規(guī)格12.00 R20，查閱 GB/T2977-1997載重輪胎系列可知r=526mm；為最高車速， 由題目知Vmax=80km/h；為變速器最高檔傳動(dòng)比，=1。代入 各個(gè)數(shù)據(jù)得：i0=5.45，取i0=5.728。是變速器1檔傳動(dòng)比，參考汽車?yán)碚?，其中G為車重， G=18000×10=180000N；其中最大爬坡度i=tan=40%,則 =arctan40%=21.8

27、6;；r=0.526m；Ttqmax=800n.m；i0=5.728；t 為傳動(dòng)效率，取=0.95x0.96=0.912；f取0.02。代入各個(gè)數(shù)據(jù) 得6.89。是分動(dòng)器傳動(dòng)比，由于此車為單驅(qū)動(dòng)軸，無(wú)需設(shè)計(jì)分動(dòng)器，所以取=1。是從發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率，取=0.9。是驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，=1。代入以上各個(gè)參數(shù)值，得Tce=36407N.m。 的計(jì)算： （3-3) 式中：滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷，參見(jiàn)汽車設(shè)計(jì)（1）， 表1-6，有滿載后軸載重65%-70%，所以可取=180000×65%=117000N。汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷系數(shù)，商用車:=1.11.2,乘用車：=1.21.

28、4，這里取=1.1。輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，在良 好的混凝土或者瀝青路上，可取0.85。輪胎滾動(dòng)半徑，=0.526m。主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比，及輪邊減速器傳動(dòng)比，為 4。 主減速器主動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率，取0.85。代入以上各個(gè)參數(shù)，可得=19464n·m。 由的結(jié)果，比較與得=19464n·m。再將各參數(shù)代入公式，得=67.25mm。差速器行星齒輪球面半徑確定后 ，可以根據(jù)下式預(yù)選節(jié)錐距。0.99)=66mm （3-4）3.1.1.3 確定行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)、為了取最大的模數(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

29、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數(shù)比/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)，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： （3-5）式中：，左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來(lái)說(shuō)，=。行星齒輪數(shù)目，=4。任意整數(shù)。在此取=12，=20 滿足以上要求。3.1.1.4 確定行星齒輪與半軸齒輪節(jié)錐角節(jié)錐角，模數(shù)m 首

30、先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角，=26.56°=27 °=63.43°=63°并且滿足+=90°。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m=60mm ，mm。3.1.1.5 確定壓力角查閱資料可知，在目前，汽車差速器的齒輪廣泛采用的是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。在此選壓力角22.5

31、6;。3.1.1.6 確定行星齒輪軸直徑d及支承長(zhǎng)度行星齒輪軸直徑d（mm）為 (3-6)式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；在此=19464N·m。行星齒輪的數(shù)目；在此為4。行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑 d的一半，即=，而d=0.8×120=96，則=96/2=48mm。支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取98 MPa。代入各個(gè)參數(shù)可得，d30mm。 行星齒輪在軸上的支承長(zhǎng)度 L=1.1d=33mm。3.1.2 進(jìn)行差速器齒輪強(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，它不像主減速器那樣經(jīng)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)或左右輪

32、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)度的計(jì)算。齒輪彎曲應(yīng)力（MPa）為 (3-7)式中：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n·m。差速器的行星齒輪數(shù)，n=4。尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理等因數(shù)有關(guān)，當(dāng) 時(shí)，在此0.66。齒面載荷分配系數(shù)，跨置式結(jié)構(gòu)：1.001.1；懸臂式結(jié)構(gòu)：=1.001.25，在此取=1.1。質(zhì)量系數(shù)，當(dāng)輪齒接觸良好，齒距及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，=1.0。齒輪模數(shù)，m=5。、分別為半軸齒輪齒寬及其大端分度圓直徑，=（0.250.30） ×=19

33、.8，取20mm，=120mm。計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，參考驅(qū)動(dòng)橋P131， 圖3-8，即下圖，可以取J=0.224。圖3-8 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)代入以上各個(gè)參數(shù)，可以得MPa<980MPa所以差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.1.3 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 根據(jù)以上計(jì)算過(guò)程將直齒錐齒輪的各個(gè)參數(shù)整理計(jì)算如表3-1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)10，應(yīng)盡量取最小值=122半軸齒輪齒數(shù)=1425，且滿足=243模數(shù)=5mm4齒面寬b=(0.250.30)A;b10m20mm表3-15工作齒高=8mm6全齒高mm7壓力角22.5°8軸交角=90

34、°=90°9節(jié)圓直徑mmmm10節(jié)錐角=27°=63°11節(jié)錐距=66mm12周節(jié)13齒頂高;14齒根高-15徑向間隙=-16齒根角=3.08° =5.48°17面錐角=32.48°=66.08°18根錐角=23.92°=57.52°19外圓直徑3.1.4 確定差速器齒輪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

35、應(yīng)用。在這里，選用差速器齒輪材料為20CrMnTi。差速器齒輪如下圖。圖3-9 行星齒輪圖3-10 半軸齒輪3.2 半軸設(shè)計(jì)計(jì)算與校核3.2.1 確定半軸結(jié)構(gòu)形式從差速器傳出來(lái)的扭矩經(jīng)過(guò)半軸 （或在經(jīng)過(guò)輪邊減速器）、輪轂最后傳給車輪，所以半軸是傳動(dòng)系中傳遞扭矩的一個(gè)重要零件。半軸由于受力情況不同，它有半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。半軸傳遞扭矩是它的首要任務(wù)。但由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，非全浮式半軸除受到扭矩之外，還要受到車輪上的作用力諸如:車輪上的垂直力、側(cè)向力以及牽引力或制動(dòng)力所形成的縱向力。半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的支承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞

36、轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反作用力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所受載荷大，只用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支撐在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套管上。理論上來(lái)說(shuō)，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其他反力和彎矩全部又橋殼來(lái)承受，但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪不同心、半軸法蘭平面相對(duì)其軸線不垂直等因素，會(huì)引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎曲應(yīng)力一般為5到70MPa。全浮式半軸主要用于總質(zhì)量大的商用車上。根據(jù)以上部分并結(jié)合題目要求，選擇半軸形式為：帶有凸緣的全浮式半軸。3.2.2 進(jìn)行半軸詳細(xì)計(jì)算與校核

37、3.2.2.1 計(jì)算全浮式半軸與載荷其計(jì)算載荷可按車輪附著力矩計(jì)算，即按下式計(jì)算 (3-8）式中：驅(qū)動(dòng)橋的最大靜載荷，=117000N。車輪半徑，=0.526m。負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，=1.1。附著系數(shù)，取0.8。則代入以上各個(gè)參數(shù)，可得=27078N·m。3.2.2.2 計(jì)算全浮式半軸桿部直徑全浮式半軸的桿部直徑d計(jì)算公式如下 (3-9) 式中：半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=27078N·m。直徑系數(shù)，=0.2050.218，這里取=0.210。代入以上各個(gè)參數(shù)，可得d56mm。3.2.2.3 確定半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力(3-10)式中：為半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，=27078N·m；d為半軸桿部直徑，

38、d=56mm；取3.14，代入公式可得=639MPa。而半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500700MPa，639MPa在此范圍之內(nèi)，所以滿足強(qiáng)度要求。3.2.2.4 確定半軸扭轉(zhuǎn)角(3-11)式中：半軸承受的最大扭矩，=27078N·m。半軸的長(zhǎng)度，=900mm。的材料的剪切彈性模量，半軸材料選40Cr，上網(wǎng)查得其彈性模量為177GPa。半軸斷面的極慣性矩，。代入各個(gè)參數(shù)，可得=6.20º，而轉(zhuǎn)角宜在6º15º之間。3.2.2.5 進(jìn)行半軸花鍵強(qiáng)度校核根據(jù)半軸桿部直徑選取花鍵型號(hào)為：Z-D×d×b（16-65×56×5），參考

39、機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，上冊(cè)，。半軸在承受最大扭矩時(shí)其花鍵的剪切應(yīng)力與擠壓應(yīng)力的計(jì)算可按如下兩個(gè)公式計(jì)算:(3-12)（3-13）式中： 花鍵工作長(zhǎng)度，=80mm。載荷分布的不均勻系數(shù)，取0.75?；ㄦI齒數(shù)，在此=16?；ㄦI齒寬，=5mm。相配的花鍵孔內(nèi)徑，=56mm。半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，=27078N·m。半軸花鍵(軸)外徑，=65mm。把各個(gè)參數(shù)帶入其中，可得=70.5MPa，=184MPa。根據(jù)參數(shù)的要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大的時(shí)候，半軸花鍵的切向應(yīng)力是不應(yīng)超過(guò)72 MPa，而它的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)196 MPa，通過(guò)計(jì)算以上結(jié)果均滿足要求。半軸如下圖。圖3-11 半軸3.2.2.6 進(jìn)行半

40、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與確定材料選取為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加，通常取10齒(轎車半軸)至18齒(載貨汽車半軸)。半軸的破壞形式多為扭轉(zhuǎn)疲勞破壞，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量增大各過(guò)渡部分的圓角半徑以減小應(yīng)力集中。重型車半軸的桿部較粗，外端突緣也很大，當(dāng)無(wú)較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡(jiǎn)化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開(kāi)線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造，在此選取半軸材料為40Cr。其它如下圖所示。圖3-12 十字軸圖3-13 差速器殼圖3-14 總裝

41、配圖4 建立三維模型差速器的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本上采用的都是二維系統(tǒng)，然而它的缺點(diǎn)是零件的結(jié)構(gòu)形狀不能很好的進(jìn)行靈活改變，而且，零部件之間的裝配關(guān)系通過(guò)二維裝配圖表達(dá)使設(shè)計(jì)人員只能由二維圖想象零部件的三維安裝定位情況，實(shí)際裝配中若產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有誤差而無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的裝配時(shí)，那么常常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的重新設(shè)計(jì)，使開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)成本增加?，F(xiàn)代差速器設(shè)計(jì)采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，是一種使用參數(shù)快速構(gòu)造和修改幾何模型的造型方法，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期、降低了開(kāi)發(fā)成本。而基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的軟件一般都是三維建模軟件。在機(jī)械行業(yè)之中，三維建模的軟件有很多，高端的有UG NX、CATIA，中端的有Pro/E、SolidEdg等，低端的

42、有CAXA、Solid3000等。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之中，需要建立的差速器零件模型有行星齒輪、軸齒半輪、十字軸、差速器殼、半軸齒輪，在此選用Pro/E軟件進(jìn)行差速器的各個(gè)零件的建模及裝配。本文在差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，基于Pro/ E 軟件平臺(tái)，先將參數(shù)化技術(shù)引入差速器零件三維建模設(shè)計(jì)中，再將已建立三維實(shí)體的各零部件進(jìn)行虛擬裝配，其優(yōu)點(diǎn)是一旦發(fā)現(xiàn)干涉現(xiàn)象或存在尺寸問(wèn)題，可隨時(shí)修改相關(guān)零件尺寸，且零件和裝配件的相關(guān)部分自動(dòng)修改，并按比例自動(dòng)重新生成，能真實(shí)反映零部件的實(shí)際形狀和相互位置關(guān)系，便于確認(rèn)修改結(jié)果。4.1 Pro/E軟件簡(jiǎn)單介紹Pro/E是一個(gè)非常優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件，它以其易學(xué)易

43、用、功能強(qiáng)大和互聯(lián)互通的特點(diǎn)，推動(dòng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)中個(gè)人效率和過(guò)程效率的提高。它既能節(jié)省時(shí)間和成本，有能提高產(chǎn)品質(zhì)量。該版本構(gòu)建于Pro/E野火版的成熟技術(shù)之上，包括了400多項(xiàng)增強(qiáng)功能和許多新增功能，使CAD系統(tǒng)的互連互通性能又上了一個(gè)新的臺(tái)階。PTC公司率先在機(jī)械電子行業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中提出了參數(shù)化的概念，成功的開(kāi)發(fā)了以參數(shù)化為基礎(chǔ)，以三維造型為設(shè)計(jì)模式的Pro/E系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀念，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。參數(shù)化的設(shè)計(jì)模式，不僅能夠清楚的表達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)象的幾何尺寸，而且具有實(shí)際的物理意義。Pro/E三維實(shí)體造型可以將使用者的設(shè)計(jì)概念，以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)出來(lái)，隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品

44、的面積、體積、質(zhì)心、重量、慣性矩等屬性，解決復(fù)雜產(chǎn)品之間的干涉，提高效率，降低成本，便于設(shè)計(jì)人員之間的交流。它避免了傳統(tǒng)二維下的點(diǎn)、線、面設(shè)計(jì)的不足。三維實(shí)體模式設(shè)計(jì)形象、逼真、直觀，而二維設(shè)計(jì)需要用戶進(jìn)行空間想象。Pro/E是一個(gè)基于特征的實(shí)體建模工具，以特征為組成模型的基本單元，實(shí)體模型是通過(guò)特征完成設(shè)計(jì)的，即實(shí)體模型是特征的疊加。例如，可以通過(guò)使用拉伸特征生成零件主體，使用切除材料等特征形成最終零件。Pro/E是一個(gè)參數(shù)化的系統(tǒng)，根據(jù)參數(shù)創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型，幾何形狀的大小都由尺寸參數(shù)控制，用戶在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的所有尺寸參數(shù)與物理參數(shù)都在于單一的數(shù)據(jù)中，可以隨時(shí)修改這些參數(shù)，并可對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)

45、行簡(jiǎn)單的分析，計(jì)算出模型的體積、質(zhì)量和慣性矩等。特征之間存在著相互依賴的關(guān)系，使得某一單獨(dú)特征的修改，會(huì)牽動(dòng)其他特征的改變。用戶還可以使用數(shù)學(xué)運(yùn)算方式建立各特征的位置。體現(xiàn)其參數(shù)化的特點(diǎn)。Pro/E創(chuàng)建的三維模型可以隨時(shí)生成二維工程圖，而且自動(dòng)標(biāo)注尺寸。它們之間具有雙向關(guān)聯(lián)的特征，采用單一的數(shù)據(jù)管理。不論在3D或2D圖形上做尺寸修改，同時(shí)裝配、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，可確保資料的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性，確保工程數(shù)據(jù)的完整與設(shè)計(jì)修改的高效。4.2 進(jìn)行差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其零部件三維建模的基礎(chǔ)，必須綜合考慮匹配車型、動(dòng)力總成特性參數(shù)、汽車通過(guò)性參數(shù)（如地隙）、平均路面條件等

46、。為此，將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和思路簡(jiǎn)述如下： 一般需依據(jù)汽車設(shè)計(jì)規(guī)范，查閱設(shè)計(jì)公式圖表進(jìn)行差速器齒輪（包括行星齒輪、半軸齒輪）基本參數(shù)（包括各齒輪齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、行星齒輪安裝尺寸等）選擇，再進(jìn)行差速器齒輪幾何尺寸計(jì)算與強(qiáng)度校核。由于行星齒輪在差速器工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左、右車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和半軸齒輪間才有相對(duì)滾動(dòng)，故對(duì)差速器齒輪可不考慮其疲勞壽命，僅進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核即可，強(qiáng)度校核中差速器錐齒輪的材料可選為40CrMnTi、20CrMoTi 和20CrMo 等。 差速器殼是裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故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。差速器殼的輪廓尺寸也受

47、到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承支座的限制。差速器殼體的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有殼體厚度、殼體外部直徑、內(nèi)部直徑、長(zhǎng)度及半軸直徑等。差速器殼體的內(nèi)部直徑主要由行星齒輪和半軸齒輪的直徑?jīng)Q定，差速器的外部直徑則有殼體厚度和內(nèi)部直徑?jīng)Q定。差速器殼沿驅(qū)動(dòng)軸方向的長(zhǎng)度與半軸齒輪、行星齒輪及半軸齒輪內(nèi)部花鍵的長(zhǎng)度有關(guān)。殼體的厚度主要決定因素是差速器殼體強(qiáng)度，在滿足強(qiáng)度和足夠的安全系數(shù)條件下，殼體厚度應(yīng)盡量減小，以減輕重量，節(jié)約成本。 同時(shí)差速器殼體的結(jié)構(gòu)參數(shù)還與半軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，特別是與半軸的直徑關(guān)系最密切。如半軸與差速器連接處的花鍵的齒數(shù)、模數(shù)及直徑直接決定了差速器殼沿驅(qū)動(dòng)軸方向的長(zhǎng)度。4.3 差速器各零件三維實(shí)體

48、建模差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，就可以使用各零件的結(jié)構(gòu)參數(shù)在Pro/E 軟件中進(jìn)行其三維實(shí)體精確建模了。對(duì)于十字軸、差速器左（右）半殼、墊片等零件，如圖4-1和圖4-2 所示。其中十字軸可利用拉伸和旋轉(zhuǎn)特征生成，差速器殼利可用拉伸、旋轉(zhuǎn)以及孔、筋、陣列和倒角等特征生成。圖4-1 十字軸圖4-2 差速器殼對(duì)于依據(jù)基本結(jié)構(gòu)參數(shù)，如各齒輪齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、行星齒輪安裝尺寸等進(jìn)行行星齒輪和半軸齒輪的三維實(shí)體建模，主要建模流程簡(jiǎn)述如下：因?yàn)辇X輪齒廓是復(fù)雜曲線漸開(kāi)線，可以通過(guò)曲線選項(xiàng)中的曲線方程來(lái)擬合輪齒漸開(kāi)線，即采用“自方程創(chuàng)立基準(zhǔn)曲線”的方式，通過(guò)直接輸入漸開(kāi)線方程創(chuàng)建一個(gè)齒槽兩側(cè)漸開(kāi)線，再利用掃描混合特

49、征生成該漸開(kāi)線齒，最后，通過(guò)陣列特征完成全部齒輪齒廓的三維建模。行星齒輪三維建模效果如圖4-3。半軸齒輪的三維建模與行星齒輪基本相同，半軸齒輪三維建模效果如圖4-4。圖4-3 行星齒輪 圖4-4 半軸齒輪4.4 差速器三維裝配模型建立 在Pro/E 環(huán)境中，建立差速器各零件的三維實(shí)體模型后，可定義各零部件之間的裝配配合關(guān)系，進(jìn)而建立差速器總成三維實(shí)體模型。經(jīng)過(guò)一系列的裝配后可得出以下三維圖。圖4-5 差速總成器裝配圖4.5 結(jié)語(yǔ)以基于特征的參數(shù)化建模方法，可以建立汽車差速器各零件的三維實(shí)體模型，從而為差速器各零件的虛擬裝配、數(shù)控加工提供精確的數(shù)字化模型信息。將虛擬裝配技術(shù)引入差速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，

50、有助于發(fā)現(xiàn)并在設(shè)計(jì)階段及時(shí)解決零部件干涉等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，縮短了差速器產(chǎn)品的研發(fā)周期，加快了汽車產(chǎn)品對(duì)不斷變化的客戶需求進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)的速度，降低了設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。結(jié)論對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、質(zhì)量較小、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器能把扭矩大致平均的分配給半軸，并允許車輪有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器經(jīng)過(guò)選型、參數(shù)計(jì)算與選擇、強(qiáng)度校核及三維建模等多個(gè)過(guò)程，最終能夠滿足題目所要求設(shè)計(jì)的TY1250型載貨汽車差速器的各個(gè)參數(shù)要求，如最高車速、最大爬坡度、最大載質(zhì)量等等。 對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車在壞路上行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響通過(guò)能力。例如當(dāng)汽車的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘路面時(shí)，雖然另一驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進(jìn)（俗稱打滑）。而更強(qiáng)的越野性和安全性”，當(dāng)然這也是其最終目標(biāo)。致 謝 我設(shè)計(jì)（論文）期間都是在王慶安老師全面、具體指導(dǎo)下完成進(jìn)行的。我的導(dǎo)師王老師在這段時(shí)間對(duì)我傾注了大量的心血，從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問(wèn)題，都嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。王老師淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使我受益非淺，并終生難忘。沒(méi)有王老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就