汽車-差速器設(shè)計(jì)

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1、- 目 錄 摘要I ABSTRACTII 1 引言1 1.1 差速器的作用1 1.2 差速器的工作原理1 1.3 差速器的方案選擇及構(gòu)造分析4 1.3.1 差速器的方案選擇5 1.3.2 差速器的構(gòu)造分析5 2 差速器齒輪的設(shè)計(jì)7 2.1 差速器設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)的來(lái)源與依據(jù)7 2.2 差速器齒輪的根本參數(shù)的選擇7 2.3 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算11 差速器直齒錐齒輪的幾何參數(shù)11 差速器齒輪的材料選用14 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算14 3 差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算16 3.1 行星齒輪軸的分類及選用16 3.2 行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)16 3.3 行星齒

2、輪軸材料的選擇16 3.4 差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算17 3.4.1 半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì)17 3.4.2 行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì)17 4 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用19 4.1 螺栓的選用和螺栓的材料19 4.2 螺母的選用和螺母的材料19 4.3 差速器軸承的選用19 4.4 十字軸鍵的選用19 4.5 差速器殼體設(shè)計(jì)19 5 差速器總成的裝配和調(diào)整21 5.1 差速器總成的裝配21 5.2 差速器總成的裝配21 完畢語(yǔ)22 參考文獻(xiàn)24 附錄26 .

3、 z - 解放CA1092型汽車差速器的設(shè)計(jì) 摘 要 文章首先根據(jù)差速器的構(gòu)造和工作原理，對(duì)差速器的設(shè)計(jì)方案選擇作出了選擇，最終確定選擇差速器的類型為對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。本文參照傳統(tǒng)差速器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)展了解放CA1092型載貨汽車差速器的設(shè)計(jì),根據(jù)經(jīng)歷公式進(jìn)展計(jì)算，參考圓錐行星齒輪差速器的構(gòu)造尺寸，確定出差速器齒輪的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，然后對(duì)差速器齒輪的強(qiáng)度進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，進(jìn)展一些標(biāo)準(zhǔn)件的選用和非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)，繼而根據(jù)裝配關(guān)系設(shè)計(jì)差速器殼體。在得到各個(gè)零件尺寸之后繪制出主要零件圖以及整體裝配圖，制作出差速器的裝配動(dòng)畫。 關(guān)鍵詞： 汽車；差速器；構(gòu)造設(shè)計(jì) LIB

4、ERATIONCA1092CARSDIFFERENTIALDESIGN ABSTRACT Firstly,according to the structureand working principle ofthe differentialonthe differentialdesignchoicesmadechoices, and ultimately determine the selectiondifferentialsymmetricalconetypeplanetarygear differential. This article refers tothe traditionald

5、ifferentialdesign methodsliberationCA1092-type truckdifferentialdesign,calculated according tothe empirical formula, the reference structure sizeconeplanetarygear differentialto determinethemain designparameters ofthe differentialgear, Then theintensity ofthe differentialgeardesign calculationsandve

6、rification,somenon-standarddesignselection andstandard parts, which in turn based onthe relationship betweendesigndifferential housingassembly. Draw the parts drawing and assembly drawing after getting the whole part size, makingadifferentialassemblyanimation. KEY WORDS: Automobile; Differential; D

7、esign . z - 1引言 在汽車行業(yè)開(kāi)展初期，法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾創(chuàng)造了汽車差速器，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(yù)為“小零件大功用〞。 汽車在行駛的過(guò)程中，左右車輪在同一時(shí)間所滾過(guò)的路程往往是不相等的，左右兩輪胎的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩車輪接觸的路面條件不同，行駛阻力不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪為剛性連接，則不管轉(zhuǎn)彎行駛或者直線行駛，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇

8、輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過(guò)性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車輪間都裝有輪間差速器[1]。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)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)，用來(lái)保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，防止輪胎與地面間打滑[2]。 1.1 差速器的作用 汽車差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件，簡(jiǎn)單說(shuō)它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。汽車在直線行駛時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)速幾乎一樣，而在轉(zhuǎn)彎時(shí)，左右車輪轉(zhuǎn)速不同，差速器能實(shí)現(xiàn)左右車輪轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，允許左右

9、車輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 汽車差速器是汽車傳動(dòng)中的最重要的部件之一，它有三大作用：首先是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳輸?shù)杰囕喩?；其次，將主減速器已經(jīng)增加的扭矩一分為二的分配給左右兩根半軸；最后，擔(dān)任汽車主減速齒輪，在動(dòng)力傳輸至車輪前將傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)速減下來(lái)，將動(dòng)力傳到車輪上，同時(shí)允許兩側(cè)車輪以不同的輪速轉(zhuǎn)動(dòng)[3]。差速器對(duì)提高汽車行駛平穩(wěn)性和其通過(guò)性有著獨(dú)特的作用，是汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。 1.2 差速器的工作原理 差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理〞，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢谩?/p>

10、位能〕，它自動(dòng)選擇靜止〔動(dòng)能最小〕而不會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速[4]。 當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于“最小能耗原理〞，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。 驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪假設(shè)用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以一樣的角度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：由于外側(cè)車輪要比側(cè)車輪移動(dòng)過(guò)的距離大，所以將使外側(cè)車

11、輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)；即使是汽車直線行駛，也會(huì)因?yàn)槁访娌黄交螂m然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等〔輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等等問(wèn)題〕而引起車輪的滑動(dòng)或滑拖。 車輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會(huì)使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng)，在構(gòu)造上必須保證各車輪能以不同的角度轉(zhuǎn)動(dòng)。 差速器采用對(duì)稱式圓錐齒輪構(gòu)造，其原理如下列圖所示： 圖1-1 差速器差速原理圖 1、2－半軸齒輪 3－差速器殼 4－行星齒輪 5－行星齒輪軸 6－從動(dòng)齒輪 如上圖所示，對(duì)稱式圓錐齒輪差速器是一種行星齒輪構(gòu)造。差速器殼3與行星齒輪

12、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連在一起，故為主動(dòng)件，假設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為和。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)。行星齒輪的中點(diǎn)為C，A、B、C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。 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。于是，即差速器起不到差速的作用，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以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為。于是便有 即 〔1-1〕 如果角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)表示，則 〔1

13、-2〕 上式為兩半軸齒輪直徑的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它說(shuō)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(wú)關(guān)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或者其它行駛的情況下，也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(wú)滑動(dòng)[5]。 由式〔1-2〕還可以得知：①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；②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)〕，另一側(cè)半軸齒輪受其它外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪即以一樣的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)[6]。 對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的轉(zhuǎn)矩分配：由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)由差速器殼、行星齒輪軸

14、和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于一個(gè)等臂杠桿，而兩個(gè)半軸齒輪的半徑也是相等的。因此，當(dāng)行星齒輪沒(méi)有自轉(zhuǎn)時(shí)，總是將轉(zhuǎn)矩平均分配給左、右兩個(gè)半軸齒輪，即。 當(dāng)兩半軸齒輪以不同的轉(zhuǎn)速朝一樣的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速大于右半軸轉(zhuǎn)速，則行星齒輪將按順時(shí)針的方向繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)。此時(shí)行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(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩方向與行星齒輪的轉(zhuǎn)向相反，此摩擦力矩使行星齒輪分別對(duì)左、右驅(qū)動(dòng)車輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，，，左、右車輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器的摩擦力矩。 為了衡量差速器摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性，常以鎖緊系數(shù)表示，計(jì)算公式如下： 〔1-3〕 差速器

15、摩擦力矩和其輸入轉(zhuǎn)矩〔差速器殼體上的力矩〕之比定義為差速器鎖緊系數(shù)?？炻胼S的轉(zhuǎn)矩之比定義為轉(zhuǎn)矩比，所以 〔1-4〕 目前廣泛使用的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的摩擦力矩很小，其鎖緊系數(shù),轉(zhuǎn)矩比，可以認(rèn)為無(wú)論左、右驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速是否相等，其轉(zhuǎn)矩根本上總是平均分配的。這樣的分配比例對(duì)于汽車在較好的路面上直線或者轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，都是令人滿意的。但是當(dāng)汽車在較壞的路面行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響了通過(guò)能力[7]。例如，當(dāng)汽車的一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪接觸到泥濘或冰雪路面的時(shí)候，在泥濘路面上的車輪原地滑轉(zhuǎn)，而在好的路面上的車輪靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能囕啽仍诤玫穆访嫔系能囕喤c路面之間的附著力小，路面只能對(duì)半軸作用很小的反作用

16、轉(zhuǎn)矩，雖然另一車輪與好的路面之間的附著力較小，但是由于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器具有轉(zhuǎn)矩平均分配的特性，使這一個(gè)車輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)車輪上的很小的轉(zhuǎn)矩相等，致使總的驅(qū)動(dòng)力缺乏以克制行駛阻力，汽車便不能前進(jìn)[8]。 當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，此時(shí)行星齒輪軸將轉(zhuǎn)矩平均分配給兩半軸齒輪，兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速恒等于差速器殼的轉(zhuǎn)速，傳遞給左右車輪的轉(zhuǎn)矩也是相等的，所以此時(shí)左右車輪的轉(zhuǎn)速也相等。而當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，其中一個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角，兩半軸的轉(zhuǎn)矩就得不到平均的分配，必然會(huì)出現(xiàn)一個(gè)轉(zhuǎn)速大，另一個(gè)轉(zhuǎn)速小的現(xiàn)象，此時(shí)汽車就平穩(wěn)地完成了轉(zhuǎn)彎行駛[9]。 1.3 差速器的方案選擇及構(gòu)造分析 差速器按其構(gòu)造特征

17、可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 普通汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器分圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種[10]。 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。 1.3.1 差速器的方案選擇 對(duì)稱式錐齒輪差速器構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，廣泛應(yīng)用于一般使用條件的汽車驅(qū)動(dòng)橋上，根據(jù)解放CA1092型載貨汽車的類型，初步選定差速器

18、的種類為行星錐齒輪差速器，安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間，通過(guò)兩個(gè)半軸把動(dòng)力傳給車輪。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下： 圖1-2 差速器構(gòu)造方案圖 1－差速器左殼 2－半軸齒輪 3－行星齒輪 4－差速器右殼 5－十字軸 如上圖1-2所示，對(duì)稱式行星錐齒輪主要是由差速器左、右殼1和4，兩個(gè)半軸齒輪2，四個(gè)行星齒輪3，十字軸5組成。動(dòng)力傳輸?shù)讲钏倨鳉?，差速器殼帶動(dòng)十字軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，十字軸又帶動(dòng)安裝在它四個(gè)軸頸上的行星齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，由于行星齒輪與半軸齒輪相互嚙合，所以行星齒輪又將轉(zhuǎn)矩傳遞給半軸齒輪，半軸齒輪又與半軸相連，于是傳給半軸，半軸又將動(dòng)力傳送給驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成汽車的行駛[11]。 1.3.2

19、差速器的構(gòu)造分析 〔1〕行星齒輪3的反面大都做成球面，與差速器殼1配合，保證行星齒輪具有良好的對(duì)中性，以利于和兩個(gè)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(dòng)，在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)。為減少齒輪和差速器殼之間的磨損，在半軸齒輪反面與差速器殼相應(yīng)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(dāng)汽車行駛到一定的里程，墊圈磨損后可以通過(guò)更換墊圈來(lái)調(diào)整齒輪的嚙合間隙，以此來(lái)提高差速器的壽命。 〔3〕在中、重型汽車上由于需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，所以要安裝四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸也要用十字軸。

20、 〔4〕為了保證行星齒輪和十字軸之間有良好的潤(rùn)滑，在十字軸的軸頸銑出了一個(gè)平面，以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油潤(rùn)滑齒輪反面[12]。 2 差速器齒輪的設(shè)計(jì) 2.1 差速器設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)的來(lái)源與依據(jù) 本次設(shè)計(jì)選用的是解放CA1092載貨汽車作為課題設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)的來(lái)源和依據(jù)。從解放CA1092開(kāi)場(chǎng)投產(chǎn)就在不斷的改良和提高技術(shù)性能、節(jié)源性能和穩(wěn)定性能，到現(xiàn)在解放CA1092載貨汽車全面完成了向一個(gè)新的高質(zhì)量水平、高性能水平的過(guò)渡和轉(zhuǎn)換。汽車載重量是汽車最根本、最重要的技術(shù)參數(shù)之一，是汽車整體設(shè)計(jì)的根本依據(jù)，在汽車可靠性和經(jīng)濟(jì)性的根底上，載重量將起到主導(dǎo)作用。解放CA1092型汽車規(guī)定的載重量為4350千克。參

21、考的數(shù)據(jù)有： 〔1〕發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為99kw〔當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min〕； 〔2〕發(fā)動(dòng)機(jī)額定扭矩為373 Nm〔當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1300r/min〕； 〔3〕變速器的傳動(dòng)效率； 〔4〕變速器傳動(dòng)比：7.64；4.834；2.856；1.895；1.337；1.0； 倒檔：7.107； 2.2 差速器齒輪的根本參數(shù)的選擇 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)齒輪軸承支撐座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。 〔1〕行星齒輪數(shù)目的選擇 行星齒輪數(shù)目需要根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下可以

22、取2個(gè)，反之則取4個(gè)。解放CA1092采用4個(gè)行星齒輪。 〔2〕 行星齒輪球面半徑〔mm〕確實(shí)定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常取決于行星齒輪的反面的球面半徑，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，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度[13]。 球面半徑可按如下的經(jīng)歷公式確定： 〔2-1〕 式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.5～2.99，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的載貨汽車取最小值； ——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取和的較小值，N·m. 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 〔2-2〕 〔2-3〕 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；= 373 N·m； ——變速器最低檔傳動(dòng)比； —— 主減速一級(jí)傳

23、動(dòng)比 1.93； ——分動(dòng)器傳動(dòng)比，在此無(wú)； ——上述傳動(dòng)局部的效率，取=0.9； ——超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動(dòng)的各類汽車取； ——液力變矩器變矩系數(shù)，在此無(wú)； ——該車的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目；該車采用發(fā)動(dòng)機(jī)后置后驅(qū)為1； ——汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，對(duì)后橋來(lái)說(shuō)還應(yīng) 考慮到汽車加速時(shí)的負(fù)荷增大量60769N〔參考解放CA1092車型〕； ——負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)取1.1； ——輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，?。粚?duì)越野汽車?。粚?duì)于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級(jí)轎車?。回涇嚍橐话愎酚密嚾?；

24、——車輪的滾動(dòng)半徑，0.4064m〔輪胎型號(hào)：8.25-R16〕； ，——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效 率和減速比〔例如輪邊減速器等〕,=0.9，=3。 代入式〔2-2〕〔2-3〕，有： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩的值取和的較小值，所以N·m。 根據(jù)式〔2-1〕可得到： 取整為=38mm。 確定后，即可根據(jù)以下公式預(yù)選節(jié)錐距： 〔2-4〕 在此取 〔3〕行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)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)比在1.5～2.0的圍[14]

25、。在此選取行星齒輪齒數(shù)=12，半軸齒輪齒數(shù)=20。 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，左右兩個(gè)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)滿足的條件公式為： 〔2-5〕 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)，=； n——行星齒輪數(shù)目； I——任意整數(shù)。 所以，=12，=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，

26、 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值取為3mm。 于是可得到齒輪的節(jié)圓直徑 〔5〕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，所以可以用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。在此選22.5°的壓力角[15]。 〔6〕行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L 行星齒輪安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸一樣，而行星齒輪的安裝孔的深度L就是行星齒輪在其安裝軸上的支撐長(zhǎng)度，通常都是

27、根據(jù)以下公式進(jìn)展計(jì)算： 〔2-6〕 〔2-7〕 〔2-8〕 式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；根據(jù)CA1092型汽車查得 N·m； ——行星齒輪數(shù)； ——行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm。，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，； ——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取為69MPa。 根據(jù)上式可得mm mm mm 所以，行星齒輪安裝孔的直徑為17 mm，深度L為19 mm。 2.3 差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 2.3.1 差速器直齒錐齒輪的幾何參數(shù) 表2-1 差速器齒輪參數(shù)表 序號(hào) 工程 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 1 行星齒輪齒數(shù) 應(yīng)盡量取最小值 2 半軸

28、齒輪齒數(shù) 且滿足=1.5～2.0 3 模數(shù) mm 4 齒面寬 mm 5 齒工作高 mm 6 齒全高 mm 7 壓力角 8 軸交角 9 節(jié)圓直徑 ； mm；mm 10 節(jié)錐角 =arc tan； ； 11 節(jié)錐距 mm 12 周節(jié) mm 13 齒頂高 mm mm 14 齒根高 mm mm 15 徑向間隙 mm 16 齒根角 ； 17 面錐角 ； ； 18 根錐角 ； ； 19 外圓直徑 mm mm 20 節(jié)錐頂點(diǎn)至

29、齒輪外緣距離 mm mm 21 理論弧齒厚 mm mm 22 齒側(cè)間隙 mm 23 弦齒厚 mm mm 24 弦齒高 mm mm 齒輪零件圖如下列圖所示： 圖 2-1 行星齒輪 圖 2-2 半軸齒輪 2.3.2 差速器齒輪的材料選用 差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，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多為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的工藝已被廣泛用到加工中[16]。 2.3.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪主要進(jìn)

30、展彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不予考慮，這是由于行星齒輪在差速器的工作中經(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)行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力計(jì)算公式為 MPa 〔2-9〕 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)算公式，在此 N·m〔——差速器的行星齒輪數(shù)〕； ——端面模數(shù)，； ——?jiǎng)虞d系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車，?。? ——尺寸系數(shù)，反響材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)，當(dāng)時(shí)，，在此； ——載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)，；其他方式支承時(shí)取。支承剛度大時(shí)取最小值；

31、 ——質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于汽車驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動(dòng)精度高時(shí)，可?。? ——計(jì)算齒輪的齒面寬； ——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由下列圖查得 圖 2-3 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù) 根據(jù)上式 MPa MPa 所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。 3 差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 行星齒輪軸的分類及選用 差速器行星齒輪軸的作用是將轉(zhuǎn)矩傳給行星齒輪，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩分配，從而使車輪實(shí)現(xiàn)差速運(yùn)轉(zhuǎn)。 行星齒輪軸的種類有很多，而差速器齒輪軸的種類也很多，最常見(jiàn)的是一字軸和十字軸，在小型汽車上由于其轉(zhuǎn)矩不大，所以要用一字軸，而載貨的大質(zhì)量的汽車傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，為了軸的使

32、用壽命以及提高軸的承載能力，常用十字軸，由四個(gè)軸軸頸來(lái)分配轉(zhuǎn)矩。為保證行星齒輪和行星齒輪軸之間有良好的潤(rùn)滑，故在其軸頸上銑有平面供潤(rùn)滑用，可以有效的提高軸的使用壽命[17]。此次設(shè)計(jì)選用的是行星齒輪十字軸。其構(gòu)造如下列圖所示: 圖 3-1 十字軸的構(gòu)造方案圖 3.2 行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì) 由行星齒輪的支承長(zhǎng)度為 mm，根據(jù)安裝時(shí)候的方便選擇軸頸的長(zhǎng)度為20 mm；而行星齒輪安裝孔的孔徑 mm，所以軸頸的直徑預(yù)選為17 mm。 3.3 行星齒輪軸材料的選擇 軸的選擇要滿足強(qiáng)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(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中敏感性比合金

33、鋼低，應(yīng)用較為廣泛，對(duì)重要或者承受較大的軸，宜選用35、40、45和50等優(yōu)質(zhì)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[18]。 3.4 差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 墊圈是墊在連接件與螺母間的零件，一般為扁平形的金屬環(huán)，用來(lái)保護(hù)被接件的外表不受螺母擦傷，分散螺母對(duì)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、聚甲醛塑料[19]。 在差速器傳遞轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，行星齒輪和半軸齒輪都要受到很大的軸向力，而齒輪和差速器之間又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以要用墊圈來(lái)減少磨損。差速器要用到兩個(gè)墊圈，一個(gè)墊圈是半軸齒輪支承墊圈，選取為圓形平墊圈，其中一

34、個(gè)是軟質(zhì)地的，一個(gè)是硬質(zhì)地的，其主要作用是增大接觸面積，分散壓力，防止壓壞。另一個(gè)是差速器行星齒輪支承墊圈，根據(jù)相關(guān)要求選取為球面墊圈，墊圈將行星齒輪和行星十字軸固定在一起傳遞轉(zhuǎn)矩[20]。 3.4.1 半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 如下列圖所示：為平墊圈的構(gòu)造方案簡(jiǎn)圖 圖 3-2 平墊圈 參考解放CA1092型載貨汽車的半軸直徑的數(shù)據(jù)為50 mm，如下圖，按照裝配關(guān)系可選擇半軸齒輪平墊圈的安裝孔直徑D要大于50 mm，初步預(yù)選安裝孔直徑為50.5 mm，由圖根據(jù)安裝的簡(jiǎn)易程度選取墊圈的厚度為8 mm，選用的材料是65Mn。 3.4.2 行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 圖 3-3 球面

35、墊圈 由行星齒輪十字軸軸頸的直徑為17 mm，根據(jù)裝配關(guān)系選擇球型墊圈的安裝孔，直徑為17 mm，厚度為7mm，選用的材料是Q235A。 4 差速器標(biāo)準(zhǔn)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(jī)械及其他相關(guān)行業(yè)的開(kāi)展，對(duì)螺栓的要求也越來(lái)越高，既要要求螺栓具有較高的強(qiáng)度又要其精細(xì)度高。目前常見(jiàn)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[21]。而查解放CA1092型載貨汽車數(shù)據(jù)得連接螺栓為，細(xì)牙螺紋，擰緊力矩為137.2~156.8 N·m，即為GB/T 5782 。 現(xiàn)在生產(chǎn)螺栓的原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)

36、度，此次選用的是碳素鋼。 4.2 螺母的選用和螺母的材料 我們所學(xué)的螺母有六角薄螺母、六角開(kāi)槽螺母。在機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的開(kāi)展，螺母的種類和型號(hào)也越來(lái)越齊全。根據(jù)差速器已選定的尺寸為的螺栓，所以由裝配關(guān)系選擇差速器螺母應(yīng)該為的，性能等級(jí)為8級(jí)的，不經(jīng)過(guò)外表處理的六角螺母，即：GB/T 6170。符合解放CA1092型載貨汽車的螺栓要求。現(xiàn)在一般生產(chǎn)的螺母原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度，此次選用的是碳素鋼。 4.3 差速器軸承的選用 軸承是支撐軸的零件，同時(shí)可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件。根據(jù)裝配關(guān)系和連接零件的形狀來(lái)選用軸承，在

37、此選擇的軸承為圓錐滾子軸承[22]。由差速器的計(jì)算數(shù)據(jù)，參考資料取差速器軸承外徑為130 mm，徑為75 mm。參考?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?，選取的圓錐滾子軸承的型號(hào)是30215GB/T297-1994。 4.4 十字軸鍵的選用 鍵主要用作軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞扭矩，此處行星齒輪與十字軸的固定選擇普通平鍵[23]。由十字軸的半徑要求，參考?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?GB/T1096-2003，選取平鍵的尺寸為mm，鍵的長(zhǎng)度為20mm，材料選擇45鋼。 4.5 差速器殼體設(shè)計(jì) 為制造和加工方便，差速器的殼體采用鑄造制成，材料為HT200，構(gòu)造為剖分式構(gòu)造。具體尺寸根據(jù)裝配進(jìn)展設(shè)計(jì)。

38、 圖4-1 差速器上殼 圖4-2 差速器下殼 5 差速器總成的裝配和調(diào)整 5.1 差速器總成的裝配 設(shè)計(jì)完差速器的組成部件就要對(duì)差速器進(jìn)展裝配。工業(yè)上裝配的步驟如下： 〔1〕用壓力機(jī)將軸承的圈壓入左右差速器的半軸軸頸上； 〔2〕把差速器殼放在工作臺(tái)上，在與行星齒輪和半軸齒輪相配合的工作面上涂抹機(jī)油，將半軸齒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(duì)準(zhǔn)殼體上的合件標(biāo)記，從右向左插入螺栓，在螺栓左端套上鎖片，用螺母左端套上鎖片，用螺母

39、緊固，半軸齒輪支撐斷面與支承墊圈間的間隙應(yīng)不大于0.5 mm。 〔3〕將從動(dòng)錐齒輪裝到差速器左殼上，用螺栓鎖緊[24]。 5.2 差速器總成的裝配 齒輪嚙合間隙的調(diào)整方法：正確的齒輪嚙合間隙圍應(yīng)該為0.15~0.4 mm，而一對(duì)齒輪的齒輪間隙變動(dòng)為0.15 mm。如：一對(duì)嚙合齒輪的最小齒輪間隙為0.15 mm，則最大間隙只能為0.30 mm，假設(shè)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(diào)整可用移動(dòng)差速器軸承的調(diào)整螺母到達(dá)。由于差速器軸承的預(yù)緊度已經(jīng)預(yù)先調(diào)好，因此調(diào)整嚙合間隙時(shí)，一側(cè)的調(diào)整螺母松或者是緊多少，另一側(cè)的調(diào)整螺母也要松或者是緊多少，以便差

40、速器軸承的預(yù)緊度保持不變[25]。 完畢語(yǔ) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以解放CA1092型汽車差速器作為研究對(duì)象，對(duì)差速器的構(gòu)造和作用進(jìn)展分析后，對(duì)差速器零部件進(jìn)展設(shè)計(jì)及計(jì)算，繪制各個(gè)零部件圖紙及裝配圖，最后繪制出三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)畫。同時(shí)自己也設(shè)計(jì)出了比擬理想的汽車差速器，可以滿足汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)左右車輪速度和轉(zhuǎn)矩的相關(guān)對(duì)應(yīng)要求。主要完成如下任務(wù)： （1） 差速器半軸齒輪的設(shè)計(jì)及材料選擇。 （2） 差速器行星齒輪的設(shè)計(jì)及材料選擇。 （3） 差速器十字軸的設(shè)計(jì)及材料選擇。 （4） 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用。 （5） 差速器外殼的選擇。 此設(shè)計(jì)屬一般性難度，適宜作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。但是本設(shè)計(jì)還有待完

41、善，只是根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)歷公式一步步推算，對(duì)于創(chuàng)新方面還需要有提高。 致 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)根本已經(jīng)完畢了，回憶整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程,我覺(jué)得受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對(duì)大學(xué)幾年學(xué)習(xí)情況的綜合檢測(cè)，也是畢業(yè)之前理論與實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)強(qiáng)化過(guò)程，對(duì)即將踏入工作階段學(xué)習(xí)的我具有很大的幫助，也能讓我們學(xué)到很多。在此畢業(yè)設(shè)計(jì)中，是對(duì)以前的知識(shí)初步回憶，彌補(bǔ)了自己以前沒(méi)有學(xué)好的課程，尤其加深了對(duì)減速器的理解。 本次差速器的設(shè)計(jì)主要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段。第一階段是實(shí)習(xí)即資料收集階段，第二階段是整理資料,第三階段是正式設(shè)計(jì)階段。在第一階段我們充分利用圖書館及互聯(lián)網(wǎng)，以及之前通過(guò)金工實(shí)習(xí)和外出實(shí)習(xí)等其他渠道的學(xué)習(xí)，對(duì)所

42、設(shè)計(jì)課題有了初步的了解，首先使我對(duì)課題有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，獲得了很多關(guān)于差速器的資料，這些資料在我的整個(gè)設(shè)計(jì)中起到很大的作用。第二階段是重點(diǎn)整理分析所收集的資料，分析和掌握差速器的工作原理及特點(diǎn)等，大致構(gòu)思出本次的設(shè)計(jì)思路。第三階段進(jìn)展設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制草圖和計(jì)算機(jī)圖樣，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 除了學(xué)習(xí)到與差速器相關(guān)的大量知識(shí)外，應(yīng)特別說(shuō)明的是，本次設(shè)計(jì)的完成，極鍛煉了我的實(shí)際動(dòng)手能力，包括機(jī)械設(shè)計(jì)的根本步驟，方案確實(shí)定，工具書的查找，機(jī)械制圖能力的考驗(yàn)，計(jì)算機(jī)繪圖能力的加強(qiáng)等等，這為我以后在工作階段的機(jī)械設(shè)計(jì)打下了良好的根底，這樣一來(lái)我就能在以后的設(shè)計(jì)中很好的去適應(yīng)這個(gè)過(guò)程，這一點(diǎn)對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)人員來(lái)

43、說(shuō)是十分重要的。 在此要特別感建偉教師對(duì)我的指導(dǎo)和教導(dǎo)，他不辭辛苦，在百忙中抽出時(shí)間來(lái)對(duì)我的設(shè)計(jì)分析，給予難點(diǎn)、疑點(diǎn)的講解，并指出了我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，讓我能在有限的時(shí)間里做出修改，得到有效的成果。在教師這么多年的教學(xué)經(jīng)歷和科研成果的引導(dǎo)下，更讓我學(xué)習(xí)做到知識(shí)、學(xué)問(wèn)務(wù)必追求嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)識(shí)到成績(jī)是踏踏實(shí)實(shí)做出來(lái)的。在教師的幫助和自己的努力下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以圓滿完成，對(duì)教師表示衷心地感。 參考文獻(xiàn) [1]余志生.汽車?yán)碚揫M].:機(jī)械工業(yè),1981:98-141. [2]惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].:清華大學(xué),2001:165-171. [3]候運(yùn)豐,雨.托森差速器的傳動(dòng)特性分

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