普通錐齒輪式汽車差速器的設(shè)計車輛工程帶CAD圖紙

1、設(shè)計題目：差速器設(shè)計及驅(qū)動半軸設(shè)計目 錄 TOC o 1-5 h z 1根本數(shù)據(jù) 3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2普通圓錐齒輪差速器設(shè)計3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 對稱式圓錐行星齒輪差速器的構(gòu)造 4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計和計算 4 HYPERLINK l bookma

2、rk14 o Current Document 差速器齒輪的根本參數(shù)的選擇 4 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 差速器齒輪的幾何計算 7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 差速器齒輪的強(qiáng)度計算 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 差速器齒輪的材料 10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3驅(qū)動半軸的設(shè)計 10構(gòu)造形式分析 10半浮式半軸桿部半徑確實定10 HYPERLINK l bookmar

3、k42 o Current Document 半軸花鍵的強(qiáng)度計算 12 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 半軸其他主要參數(shù)的選擇12 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 半軸的構(gòu)造設(shè)計及材料與熱處理 13 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 4.參考文獻(xiàn) 13差速器設(shè)計及驅(qū)動半軸設(shè)計.所設(shè)計車輛根本參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位車輛前后軸距2620mm前輪距1455mm后輪距1430mm總質(zhì)量2100Kg取大功率76.0Kw最大扭矩158Nm最局車速140Km

4、/h.普通圓錐齒輪差速器設(shè)計汽車在行駛過程中，左右車輪在同一時間所滾過的路程往往不等。例如，在 轉(zhuǎn)彎時外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)的車輪滾過的路程大于側(cè)車輪；汽 車在不平的路面上行駛，由于輪胎氣壓，輪胎負(fù)荷，胎面磨損程度不同以及 制造誤差等影響，也會引起左右車輪因滾動半徑的不同而使左右車輪行程不 等。如果驅(qū)動橋的左右車輪剛性連接，那么行駛時不可防止的會產(chǎn)生驅(qū)動輪 在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗，而且 可能導(dǎo)致操縱性能惡化。為防止這類現(xiàn)象發(fā)生，汽車在左右驅(qū)動輪間裝有輪 間差速器，從而保證驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等的情況下具有不同角速度， 滿足了汽車行駛時的運(yùn)動要求。

5、差速器用來在兩軸之間分配轉(zhuǎn)矩，保證兩輸出軸有可能以不同角速度轉(zhuǎn)動。 差速器有多種形式，在此設(shè)計普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理圖2-1差速器差速原理如圖2-1所示，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。因為它又與主減速器從動齒輪 6周連在 一起，周為主動件，設(shè)其角速度為 “；半軸齒輪1和2為從動件，具角速度 為,和21。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(zhuǎn)軸線的距離均為 史。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，顯然，處在同一半徑至上的

6、A B、C三點的圓周速度都相等圖2-1，其值為回上。于是可區(qū)幽,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以角速度回自轉(zhuǎn)時圖，嚙合點A的圓周速度為習(xí)！=回看+.標(biāo)，嚙合點B的圓周速度為 但看=醞口4 于是四+入=回口 +砧+3W-習(xí)，)2-1即習(xí)+ 11=22假設(shè)角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，那么12-2式2-2為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動特征方程式， 它說明左右兩側(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)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在

7、地面上滾動而無滑動。有式(2-2還可以得知：當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時，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 動器制動傳動軸時，假設(shè)一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，那么另一側(cè) 半軸齒輪即以一樣的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。對稱式圓錐行星齒輪差速器的構(gòu)造普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒 輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成。由于其具有構(gòu)造簡 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，故廣泛用于各 類車輛上。對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計和計算由于在差速器殼上裝著主減速器從動齒輪，所以在確定主減速器從動齒輪尺

8、寸時，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齒輪軸承支 承座及主動齒輪導(dǎo)向軸承座的限制差速器齒輪的根本參數(shù)的選擇.行星齒輪數(shù)目的選擇載貨汽車采用2個行星齒輪。.行星齒輪球面半徑回確實定圓錐行星齒輪差速器的構(gòu)造尺寸，通常取決于行星齒輪的反面的球面半徑 上,它就是行星齒輪的安裝尺寸，實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。球面半徑尸可按如下的經(jīng)歷公式確定：mm mm(2-3)式中：兇行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取 2.522.99,對于有2個行星齒 輪的載貨汽車取小值；T計算轉(zhuǎn)矩，取 回和目的較小值，N m.計算轉(zhuǎn)矩的計算日 2-4式中一一車輪的滾動

9、半徑，W 變速器量高檔傳動比。叵根據(jù)所選定的主減速比忸值，就可根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(yīng)。把 I 1, L= I , I - I ,三代入2-4計算出Lid從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩 回 2-5式中：W一計算轉(zhuǎn)矩，Nm；發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Lxn一計算驅(qū)動橋數(shù)，1;區(qū)一變速器傳動比，=;i I主減速器傳動比，二=5.91;“一變速器傳動效率，4=0.96;k液力變矩器變矩系數(shù)，K=1;代入式2-5，有：習(xí)=3320.4 Nm主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩T=896.4Nm根據(jù)上式 回=2.7 - x I =40mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距=

10、=40mm.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1425,大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比目/可在1.52.0的圍。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(shù)時，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) 回，習(xí)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，否那么，差速器將無法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為：國1(2-6)式中：區(qū)， 左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說區(qū)二習(xí)叵一一行

11、星齒輪數(shù)目;在止匕山同一一任意整數(shù)。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 司，日回再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)查閱文獻(xiàn)取m=4mm.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(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22.5的壓力角。.行星齒輪安裝孔的直徑性及其深度L行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的

12、名義尺寸一樣，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，通常取:LHJ式中：耳差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N m；在此取3320.4N m恒一一行星齒輪的數(shù)目；在此為 4行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x，mm, B=0.5d, W為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而 q=0.8目；支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 MPa根據(jù)上式=0.8*80 =64mm _=0.5X 64=32mm差速器齒輪的幾何計算表3-1汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表序 號工程計算公式計算結(jié)果1行星齒輪 齒數(shù)叵10,應(yīng)盡量取最小值3=122半軸齒輪 齒數(shù)舊二1425,且需滿足式1-43=203模數(shù)川=4mm4齒面

13、寬b二(0.25 0.30)A;b10m20mm5工作齒高回刊=6.4mm6全齒高7.2037壓力角22.58軸交角二二90909節(jié)圓直徑?y F10節(jié)錐角目11 X 川二30.96,1 X 111節(jié)錐距_jL=40mmx1112周節(jié)8二3.1416亙=12.56mm13齒頂局1 A1;”=4.14mm=2.25mmJE14齒根高百二1.788，回回上：=1.788 J -勺=3.012mm;pr I一 =4.9mm15徑向間隙亶二圓! =0.18841+0.051J =0.803mm16齒根角回二回;氏198=4.32 舊=6.17面錐角Idw=35.28 0=66.01 01 X ILK

14、J?18根錐角1 X 1LX 1回回=26.64 0=52.05 0mm19 外圓直徑 mm節(jié)圓頂點一1 X 1mm20至齒輪外 緣距離1 T1 1 1mm21理論弧齒 厚一1 X 1 1可=5.92 mm=6.63 mm22齒側(cè)間隙= =0.2450.330 mm=0.250mm差速器齒輪的強(qiáng)度計算差速器齒輪的尺寸受構(gòu)造限制，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，或一 側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時，差速器齒輪才能有嚙合傳動的相對運(yùn)動。因此對于差 速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)展彎曲強(qiáng)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度I山為I X IMPa(3-6)式中：差速器一個行

15、星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式在此旦為498.06N - m；叵差速器的行星齒輪數(shù)；回一一半軸齒輪齒數(shù)；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，,在此=0.629二I-載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時，3=1.001.1;其他方式支承時取1.101.25。支承剛度大時取最小值。質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高時，可取1.0；習(xí)一一計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖可查得 =0.225彎曲計算用綜合系數(shù)根據(jù)上式二=478.6MPa980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。此節(jié)容圖表參考了著作文獻(xiàn)1中差速器設(shè)

16、計一節(jié)。2.3.4差速器齒輪的材料差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，根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。3.驅(qū)動半軸的設(shè)計驅(qū)動半軸位于傳動系的末端，其根本功用是承受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其 傳給車輪。對于非斷開式驅(qū)動橋，車輪傳動裝置的主要零件為半軸；對于斷 開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，車輪傳動裝置為萬向傳動裝置。構(gòu)造形式分析根據(jù)課題要求確定半軸采用半浮式半軸構(gòu)造，具體構(gòu)造采用以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接。半浮式半軸桿部半徑確實定

17、半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計與計算時首先應(yīng)合理地確定其計算載荷。半軸的計算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況：1縱向力X2最大時(X2= Z也)，附著系數(shù)預(yù)取0.8,沒有側(cè)向力作用；2側(cè)向力Y2最大時，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時，為 Z23中，側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)3 ,在計算中取1.0,沒有縱向力作用；3垂向力Z2最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其值 為(Z2-gw)kd, kd是動載荷系數(shù)，這時沒有縱向力和側(cè)向力的作用。由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，故縱向力X2最大時不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力Y2最大時也不會有縱向力作用 初步確定半軸直徑

18、在0.040m該值參考文獻(xiàn)2半浮式半軸設(shè)計應(yīng)考慮如下三種載荷工況：1縱向力 對最大，側(cè)向力 w為0:此時垂向力10500N縱向力最大值，計算時上I可取1. 2,9取0. 8得 1 =6300N =5040N半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為式中，a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離，a取0.06m=77.08Mpa區(qū)=199.63Mpax I合成應(yīng)力門=11=406Mpa側(cè)向力力最大，縱向力司=0,此時意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力 叵。和輪上的垂直反力分別為目式中，勺為汽車質(zhì)心高度參考一般計算方法取 738.56mm；回為輪距 回=1430m二為側(cè)滑附著系數(shù)，計算時可取1.0。外輪上側(cè)向力

19、巴和輪上側(cè)向力w分別、外車輪上的總側(cè)向力這樣，外輪半軸的彎曲應(yīng)力 臼和輪半軸的彎曲應(yīng)力分別為Id=565.1mpa=666.4 mpa(3)汽車通過不平路面，垂向力最大，縱向力時垂直力最大值為:式中，是為動載系數(shù),轎車:1 xJ半軸彎曲應(yīng)力，為=87.7mpa故校核半徑取0.040m滿足合成應(yīng)力在600mpa -750mpa圍半軸花鍵的強(qiáng)度計算在計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時還應(yīng)該校核具花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力半軸花鍵的剪切應(yīng)力為目3-1半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為3-1式中T半軸承受白最大轉(zhuǎn)矩，T=3320.4Nm；| - 半軸花鍵（軸）外徑，網(wǎng)=44mm；回相配的花鍵孔徑，=40mm；z花鍵齒數(shù)，在此取

20、20;Lp花鍵工作長度，Lp=55mm；b花鍵齒寬，b=3.75 mm；司一一載荷分布的不均勻系數(shù)，取0.75。將數(shù)據(jù)帶入式3-1、3-2得： =51.1Mpa 叵=95.8 MPa根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時，半軸花鍵的切應(yīng)力不應(yīng)超過71.05 MPa, 擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過196 MPa,以上計算均滿足要求。上述花鍵局部主要參考著作圖書文獻(xiàn)3表4-3半軸其他主要參數(shù)的選擇花鍵參數(shù)：齒數(shù)：20齒，模數(shù)：1.5,油封外圓直徑：60,65半軸長度：744.5法蘭參數(shù)：5-16.2B10,分布圓 120十孔位置度0.23. 5半軸的構(gòu)造設(shè)計及材料與熱處理為了使半軸的花鍵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