差速器設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)

《差速器設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《差速器設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)（47頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、摘 要汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的主要部件之一，其基本的功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)所要求的差速功能。汽車差速器位于驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)部，為滿足汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外側(cè)車輪或兩驅(qū)動(dòng)橋直接以不同角度旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩的需求，在傳遞扭矩時(shí)應(yīng)能夠根據(jù)行駛的環(huán)境自動(dòng)分配扭矩，提高了汽車通過(guò)性。其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。隨著汽車技術(shù)的成熟，輕型車的不斷普及，人們根據(jù)差速器使用目的的不同，設(shè)計(jì)出多種類型差速器。與國(guó)外相比，我國(guó)的車用差速器開發(fā)設(shè)計(jì)不論在技術(shù)上，還是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是目前興起的三維軟件設(shè)計(jì)方

2、面，缺乏獨(dú)立開發(fā)與創(chuàng)新能力，這樣就造成設(shè)計(jì)手段落后，新產(chǎn)品上市周期慢，材料品質(zhì)和工藝加工水平也存在很多弱點(diǎn)。本文認(rèn)真地分析了國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)橋中差速器設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，在論述汽車驅(qū)動(dòng)橋的基本原理和運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，提煉出了在差速器設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過(guò)性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等關(guān)鍵技術(shù)；闡述了汽車差速器的基本原理并進(jìn)行了系統(tǒng)分析；根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、安全可靠的設(shè)計(jì)原則和分析比較，確定了輕型車差速器總成及半軸的結(jié)構(gòu)型式；輕型車差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度計(jì)算運(yùn)用了理論分析成果；最后運(yùn)用CATIA軟件對(duì)汽車差速器進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，提升了設(shè)計(jì)水平，縮短了開發(fā)

3、周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)計(jì)完全合理，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。關(guān)鍵詞 ： 驅(qū)動(dòng)橋； 差速器； 半軸； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；AbstractAutomobile driving axle is one of the main components of cars, its basic function is increased by the transmission shaft or directly by coming from torque, again will torque distribution to drive wheels, and make about driving wheel has abo

4、ut vehicle movement required differential function. Auto differential drive to meet internal, located in car wheel or when turning inside and outside two axles directly with different point of view, and transfer the rotating torque transmission torque in demand, according to the environment should b

5、e driving torque, improve the automatic assignment car through sex. Its quality, performance will have a direct impact on the security of the vehicle, economy, comfort and reliability.As car technology maturity, the increasing popularity of small, people of different purposes according to differenti

6、al, the design gives a variety of types differential. Compared with foreign countries, Chinas automotive differential development design whether in technology, or in the cost control there are large gap, especially at present the rise of 3d software design, lack of independent development and innova

7、tion ability, thus causing design means backward, new products listed cycle slow, materials quality and craft processing level also has many weaknesses.This paper conscientiously analyzes the differential drive axle design at home and abroad in the present situation and development trend of automobi

8、le driven axle, this basic principle and operation mechanism, carry on the basis of the differential practiced a meet the design should be mastered in smooth and automobile driving through sexual, noise reduction technology application and parts of standardization, parts of generalization, serializa

9、tion of products, and other key technology; Expounds the basic principle and automotive differential system analysis; According to economic, applicable, comfortable, safe and reliable design principles and analysis comparison, determine the small differential assembly and half shaft structure type;

10、Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results; Finally using CATIA software modeling design of automotive differential, promoted design level, shorten the development cycle, improve the product quality, design completely reasonable, can achieve the desir

11、ed goals.Key words： Differential mechanism； Differential gear； Planetary gear； Semiaxis；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期

12、： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)

13、到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目 錄1 緒 論11.1 我國(guó)汽車驅(qū)動(dòng)橋的現(xiàn)狀分析11.2 我國(guó)汽車零部件的發(fā)展趨勢(shì)21.3 本文研究主要內(nèi)容22 汽車驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)與差速器分類32.1 汽車驅(qū)動(dòng)橋的總

14、體結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)介32.2 汽車驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)要求52.3 差速器的組成與工作原理52.4 差速器的分類62.4.1 對(duì)稱錐齒輪式差速器72.4.2 滑塊凸輪式差速器102.4.3 蝸輪式差速器112.4.4 牙嵌式自由輪差速器113 普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)133.1 普通圓錐齒輪式差速器的差速原理133.2 普通圓錐齒輪式差速器的結(jié)構(gòu)143.3 普通圓錐齒輪式差速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算143.3.1 行星齒輪數(shù)目的選擇153.3.2 行星齒輪球面半徑的確定153.3.3 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)選擇173.3.4 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173.3.5 壓力角183.3.6 行星齒

15、輪安裝孔的直徑及其深度183.3.7 差速器齒輪的幾何計(jì)算193.3.8 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算213.4 差速器的材料223.5 差速器殼體設(shè)計(jì)223.5.1 差速器殼參數(shù)設(shè)計(jì)234 半軸的設(shè)計(jì)254.1 結(jié)構(gòu)形式分析254.2 半浮式半軸桿部半徑的確定254.3 半軸花鍵設(shè)計(jì)274.3.1 半軸的工作條件和性能要求294.3.2 選擇用鋼294.3.3 熱處理工藝分析305 基于CATIA的差速器建模315.1 CATIA軟件的介紹315.2 CATIA V5版本和應(yīng)用領(lǐng)域介紹315.2.1 CATIA V5版本特點(diǎn)315.2.2 CATIA V5應(yīng)用領(lǐng)域325.4 差速器的建模335.4.

16、1 差速器零件建模345.4.2 差速器的裝配38總 結(jié)39參考文獻(xiàn)40致 謝41411 緒 論自改革開放以來(lái)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，成為了我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)。與之配套的汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)更是像雨后春筍一樣不斷涌現(xiàn)，呈現(xiàn)出欣欣向榮的境象，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比規(guī)模小，生產(chǎn)效率低、技術(shù)都較落后。缺乏自己的核心技術(shù)，缺乏創(chuàng)新能力，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中還沒(méi)有任何優(yōu)勢(shì)可言，因此，我國(guó)汽車及汽車零部件企業(yè)必須加快步伐，自主創(chuàng)新，積極迎接挑戰(zhàn)，不斷提升產(chǎn)品技術(shù)含量，努力提高生產(chǎn)管理水平，降低產(chǎn)品制造成本，走出強(qiáng)企之路。1.1 我國(guó)汽車驅(qū)動(dòng)橋的現(xiàn)狀分析汽車驅(qū)動(dòng)橋是汽車的主要部件之一，其質(zhì)量、性能的好壞直接影響整車的安全性、經(jīng)濟(jì)

17、性、舒適性，雖然我國(guó)車橋制造企業(yè)眾多，但與國(guó)外相比差距較大，沒(méi)有形成自已的核心競(jìng)爭(zhēng)力，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）技術(shù)含量較低我國(guó)汽車車橋制造企業(yè)除少數(shù)企業(yè)規(guī)模較大外，普遍規(guī)模較小，生產(chǎn)能力強(qiáng)弱不均，技術(shù)力量參差不齊。不論是大中型企業(yè)還是小型企業(yè)其產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平和工藝制造水平都相對(duì)落后，產(chǎn)品不能很好地與整車相匹配，不能完全滿足使用要求。2）開發(fā)模式落后我國(guó)汽車車橋制造企業(yè)的開發(fā)模式主要由測(cè)繪、引進(jìn)、自主開發(fā)三種組成。在中小企業(yè)中，測(cè)繪市場(chǎng)銷路較好的產(chǎn)品是它們的主要開發(fā)模式。特別是一些小型企業(yè)或民營(yíng)企業(yè)。這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與原配套企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品相比其質(zhì)量較差，容易發(fā)生故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起車毀人亡

18、的重大事故。3）技術(shù)創(chuàng)新能力不夠我國(guó)汽車零部件企業(yè)長(zhǎng)期沒(méi)有重視技術(shù)創(chuàng)新能力，大中型企業(yè)普遍存在技術(shù)引進(jìn)經(jīng)費(fèi)占技術(shù)開發(fā)經(jīng)費(fèi)的比例較高的問(wèn)題。多數(shù)車橋企業(yè)對(duì)引進(jìn)的技術(shù)只停留在消化階段，尤其對(duì)軟件消化吸收的速度很慢，對(duì)引進(jìn)的硬件設(shè)備只停留在使用上。4）CAD應(yīng)用落后計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD：Computer Aided Design)技術(shù)一般指以計(jì)算機(jī)作為輔助工具的各種應(yīng)用技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，包括二維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造型設(shè)計(jì)、有限元分析(FEA)及優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程(NCP)、仿真模擬及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)等內(nèi)容。汽車工業(yè)是最先用CAD技術(shù)的行業(yè)之一，目前在發(fā)達(dá)國(guó)家的汽

19、車行業(yè)中，CAD技術(shù)已得到了普遍應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新的轎車產(chǎn)品的開發(fā)周期已縮短至23年，汽車CAD系統(tǒng)的軟硬件都已達(dá)到較高水平，并仍在向智能化，集成化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。然而，我國(guó)汽車零部件企業(yè)的CAD應(yīng)用大部分只是停留在計(jì)算機(jī)繪圖階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)還局限于幾何尺寸設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)軟件及在三維建模的基礎(chǔ)上對(duì)汽車車橋的有限元分析、動(dòng)態(tài)仿真還極為落后。從某些方面來(lái)說(shuō)這成了制約企業(yè)快速發(fā)展的主要因素。因此，CADCAMCAEPDM的應(yīng)用就顯得尤為重要。1.2 我國(guó)汽車零部件的發(fā)展趨勢(shì)隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使汽車零部件設(shè)計(jì)技術(shù)飛躍發(fā)展，設(shè)計(jì)過(guò)程將完全

20、改觀。汽車零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)及陛能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，強(qiáng)度核算與壽命預(yù)測(cè)，產(chǎn)品有關(guān)方而的模擬計(jì)算或仿真分析、設(shè)計(jì)方案的選擇及定型，設(shè)計(jì)圖紙的繪制均可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。采用電子計(jì)算機(jī)作分析計(jì)算手段，由于其計(jì)算速度很快且數(shù)據(jù)容量很大，就可采用較為準(zhǔn)確的多自由度的數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬汽車零部件在各種工況下的運(yùn)動(dòng)，采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，可取得較準(zhǔn)確的結(jié)果，這就為設(shè)計(jì)人員分析各種方案和進(jìn)行創(chuàng)造性的工作提供了很大的方便。今后CAD將與CAM、CAT(Computer Aided Test，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試)結(jié)合成CADMAT系統(tǒng)，更將顯示出其巨大的作用。我國(guó)在驅(qū)動(dòng)橋的開發(fā)水平上與國(guó)外同類企業(yè)相比還比較落后

21、，不適應(yīng)新的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)只局限于二維制圖，對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品不能進(jìn)行建模和CAE分析，致使產(chǎn)品設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)大，成本高，效率低。1.3 本文研究主要內(nèi)容(1)分析驅(qū)動(dòng)橋國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，分析驅(qū)動(dòng)橋的基本原理及運(yùn)行機(jī)理提煉出驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)；(2)根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則和分析比較，確定輕型車驅(qū)動(dòng)橋的差速器及半軸的結(jié)構(gòu)型式，并且對(duì)其差速器的主、從齒進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核以滿足強(qiáng)度和降噪要求。(3)運(yùn)用CATIA軟件對(duì)驅(qū)動(dòng)橋的差速器及半軸進(jìn)行建模分析，并驗(yàn)證差速器設(shè)計(jì)的合理性。2 汽車驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)與差速器分類2.1 汽車驅(qū)動(dòng)橋的總體結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)介汽車的驅(qū)動(dòng)后橋位于傳動(dòng)系

22、的末端1，其基本功用是增大由傳動(dòng)軸或直接由變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪，并使左、右驅(qū)動(dòng)車輪具有汽車行駛運(yùn)動(dòng)所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動(dòng)后橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。一般的驅(qū)動(dòng)后橋由主減速器總成，差速器總成，橋殼總成及半軸總成等零部件組成，如圖2-1所示。圖2-1 汽車后橋示意圖1-主減速前軸承；2-主動(dòng)齒輪；3-主減速器后軸承；4一差速器；5-行星、半軸齒輪副6-半軸；7-制動(dòng)器及制動(dòng)鼓；8-半軸軸承；9-橋殼；10一差速器軸承：11一從動(dòng)齒輪12一主減速器殼：13一凸緣驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動(dòng)車輪的懸架結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)。當(dāng)車輪采用

23、非獨(dú)立懸架時(shí)，采用的非斷開式(整體式)驅(qū)動(dòng)橋。普通的非斷開式驅(qū)動(dòng)后橋的橋殼相當(dāng)于一根聯(lián)接左、右驅(qū)動(dòng)車輪的剛性空心梁，而主減速器，差速器及半軸都裝在其中。非斷開式驅(qū)動(dòng)后橋的橋殼多采用整體式(如沖焊結(jié)構(gòu)，鑄造結(jié)構(gòu))，也可以采用可分式的，但由于后者在維修，調(diào)整主減速器時(shí)拆裝的不便，故已很少采用。有些汽車為了提高其行駛平順性，舒適性而采用獨(dú)立懸架時(shí)，則采用斷開式驅(qū)動(dòng)橋。這種驅(qū)動(dòng)橋無(wú)剛性整體橋殼，如德國(guó)梅賽德斯奔馳200型轎車，左、右兩段橋殼僅由一銷軸相聯(lián)，且僅有一側(cè)的半軸為分段式的，可相對(duì)的主減速器做上、下擺動(dòng)和雙鉸節(jié)式，如德國(guó)Audi 80 Quattro的后驅(qū)動(dòng)橋左、右兩半軸均可相對(duì)主減速器做上、

24、下擺動(dòng)。汽車傳動(dòng)系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。在一般汽車的機(jī)械式傳動(dòng)中，有了變速器還不能完全解決發(fā)動(dòng)機(jī)特性與汽車行駛需求間的矛盾和結(jié)構(gòu)布置上的問(wèn)題。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳動(dòng)給左、右驅(qū)動(dòng)輪，必須由驅(qū)動(dòng)橋的主減速器改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動(dòng)橋的差速器來(lái)解決左、右驅(qū)動(dòng)車輪的差速要求及轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題。其次是因?yàn)樽兯倨鞯闹饕蝿?wù)僅在于通過(guò)選擇適應(yīng)的排擋數(shù)目及各擋傳動(dòng)比，以使內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性能適應(yīng)汽車在各種行駛阻力下對(duì)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性要求，而驅(qū)動(dòng)橋主減速器(有時(shí)還有輪邊減速器)的功用則在于當(dāng)變速器處于最高擋位(通常為直接擋，

25、有時(shí)還有超速擋)時(shí)，使汽車有足夠的牽引力，適當(dāng)?shù)淖罡哕囁俸土己玫娜剂辖?jīng)濟(jì)性，為此，需將經(jīng)過(guò)變速器、傳動(dòng)軸傳來(lái)的動(dòng)力，通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋的主減速器作進(jìn)一步增大轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速的變化。困此，為了使汽車傳動(dòng)系設(shè)計(jì)得合理，首先必須選擇好傳動(dòng)系的傳動(dòng)比，并恰當(dāng)?shù)貙⑵浞峙浣o變速成器和驅(qū)動(dòng)橋。當(dāng)變速器處于直接擋位時(shí)，汽車的動(dòng)力性及燃料經(jīng)濟(jì)性主要取決于主減速器比。在汽車的總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車的工作條件及發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、輪胎等的有關(guān)參數(shù)，選擇合適的主減速比來(lái)保證汽車具有良好的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法使傳動(dòng)系各傳動(dòng)比與發(fā)動(dòng)性能參數(shù)作最佳匹配，可得到最佳效果。汽車在行駛過(guò)程中所遇到的道路情況是千變?nèi)f化的，此外

26、，汽車本身在空、滿載之間軸負(fù)荷變化非常大，為了擴(kuò)大汽車對(duì)這些不同使用條件的適用范圍，除了常見的具有唯一固定主減速比的單速主減速器外，在某些重型汽車上有時(shí)將主減速做成雙速的。雙速主減速器具有兩個(gè)固定的主減比，并可根據(jù)汽車行駛條件來(lái)選擇檔位。最簡(jiǎn)單常見的是由一對(duì)螺旋錐齒輪或雙曲齒輪組成的單級(jí)減速器。在大型汽車上，為了得到大的主減速器比同時(shí)又不減小離地間隙，常采用另加一對(duì)斜齒(或人字形齒)圓柱齒輪或行星輪系的雙級(jí)主減速器的方法。有的重型汽車為了進(jìn)一步增大驅(qū)動(dòng)橋的減速比還增設(shè)了輪邊減速器。微型汽車驅(qū)動(dòng)橋采用的是雙曲面齒輪。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行駛時(shí)，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程是不相等的，因

27、此其轉(zhuǎn)速也應(yīng)不同2。另外，即使汽車在平坦路面上直線行駛左、右輪行程相同，但有時(shí)也會(huì)由于輪胎外徑的制造誤差，輪胎磨損程度，輪胎氣壓或輪胎負(fù)荷的不同，而引起它們的滾動(dòng)半徑不相等，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速也不相同。因此，要求驅(qū)動(dòng)橋在傳遞轉(zhuǎn)矩給左、右驅(qū)動(dòng)車輪的同時(shí)，能使它們以適應(yīng)上述運(yùn)動(dòng)系要求的不同角速度旋轉(zhuǎn)。這一要求是由差速器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，在各種汽車上都得到了廣泛的應(yīng)用，微型車驅(qū)動(dòng)橋就是采用的該種差速器。如果不計(jì)其不大的內(nèi)摩擦，則這種差速器是將轉(zhuǎn)矩平均地分配到左、右半軸上，因此，裝用這種簡(jiǎn)單的對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器的汽車，當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪與道路的附著系數(shù)不

28、同是一個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪滑轉(zhuǎn)而失去牽引力時(shí)，另一個(gè)附著驅(qū)動(dòng)車輪也得喪失牽引功能?，F(xiàn)在有些汽車生產(chǎn)廠家為了提高汽車的通過(guò)性，增加其產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力，采用差速鎖將左、右半軸鎖在一起，或采用具有高摩擦副的凸輪式，蝸輪式和帶有摩擦片的齒輪式以及自動(dòng)輪式等自鎖式差速器，以便使驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)矩盡可能多地傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)車輪，以充分利用這一驅(qū)動(dòng)車輪的附著力來(lái)產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能夠繼續(xù)行駛。在普通的驅(qū)動(dòng)橋上，如果驅(qū)動(dòng)車輪不是轉(zhuǎn)向輪，則車輪直接由聯(lián)接差速器和輪轂的半軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。這時(shí)，半軸由于其外端支承的不同而承受不同的載荷。根據(jù)所承受載荷的不同半軸分為全浮式、半浮式和34浮式三種。全浮式半軸的外端和用兩個(gè)軸承支承于橋殼上的

29、輪轂相聯(lián)。由于引起彎矩的所有載荷都經(jīng)過(guò)這些軸承傳遞，因此半軸只承受轉(zhuǎn)矩，但實(shí)際上由于加工精度及裝配精度的影響及橋殼、軸承等的支承剛度不足等原因，使全浮式半軸在使用條件下仍可能承受不大的、可忽略不計(jì)的彎矩。具有全浮式半軸的外端支承在位于橋殼內(nèi)的軸承上。因此，它不僅承受轉(zhuǎn)矩，而且承受作用車輪與路面間的鉛垂力、縱向力、橫向力所引起的彎矩。34浮式半軸的支承關(guān)系與全浮式是一樣的，只是輪轂用個(gè)軸承支承在橋殼上，這時(shí)由于輪轂的支承剛度較差，因此半軸不僅承受轉(zhuǎn)矩，而且承受部份彎矩。微型車后橋采用半浮式半軸。驅(qū)動(dòng)橋不僅是汽車的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，而且也是汽車的行使機(jī)構(gòu)，還起著支承汽車荷重的作用。2.2 汽車驅(qū)動(dòng)橋的

30、設(shè)計(jì)要求驅(qū)動(dòng)橋是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中主要總成之一。驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好環(huán)。因此，設(shè)計(jì)中要保證：所選擇的主減速比應(yīng)保證汽車在給定使用條件下有最佳的動(dòng)力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性：(1)當(dāng)左、右兩車輪的附著系數(shù)不同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋必須能合理的解決左右車輪的轉(zhuǎn)矩分配問(wèn)題，以充分利用汽車的牽引力；(2)具有必要的離地間隙以滿足通過(guò)性的要求：(3)驅(qū)動(dòng)橋的各零部件在滿足足夠的強(qiáng)度和剛度的條件下，應(yīng)力求做到質(zhì)量輕，特別是應(yīng)盡可能做到非簧載質(zhì)量，以改善汽車的行駛平順性；(4)能承受和傳遞作用于車輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩：(5) 齒輪及其它傳動(dòng)部件應(yīng)工作平穩(wěn)，噪聲小；(6)對(duì)傳動(dòng)件應(yīng)進(jìn)行良好的潤(rùn)滑，傳動(dòng)效率要高

31、；(7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝調(diào)整方便：(8)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量滿足“三化”。即產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求。2.3 差速器的組成與工作原理普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成3。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。 汽車在行駛過(guò)程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往不等。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有

32、滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)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，內(nèi)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，提高車子的通過(guò)性。驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過(guò)的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)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)因路面不平或雖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）而引起

33、車輪的滑動(dòng)。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)，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輪能以不同的角度轉(zhuǎn)動(dòng)。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)碗內(nèi)，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茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?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。差速器用來(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)，差速器構(gòu)造有多種形式。2.4 差速器

34、的分類差速器結(jié)構(gòu)形式有多種，它分為對(duì)稱錐齒輪式差速器，滑塊凸輪式差速器，渦輪式差速器，對(duì)稱錐齒輪式差速器又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，齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種，汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。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。普通的對(duì)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

35、)，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(jiǎn)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。2.4.1 對(duì)稱錐齒輪式差速器汽車上廣泛采用的差速器為對(duì)稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。他又可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等1)普通錐齒輪式差速器由于普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠，所以廣泛應(yīng)用于一般使用條件的汽車驅(qū)動(dòng)橋中。圖2-2為其示意圖，圖中為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器的內(nèi)

36、摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩。圖2-2 差速器工作示意圖根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可得 (2-1)顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)力矩平衡可得 (2-2)差速器性能常以鎖緊系數(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 (2-3)結(jié)合式(22)可得 (2-4)定義快慢轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比kb=T2/T1,則kb與k之間有 ; (2-5)普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)是;一般為005015，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb=111135，這說(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)矩大致相等，

37、這樣的分配比例對(duì)于在良好路面上行駛的汽車來(lái)說(shuō)是合適的。但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路面上行駛，一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)很小時(shí)，盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不得不隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，無(wú)法發(fā)揮潛在牽引力，以致汽車停駛。2)摩擦片式差速器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(圖23)。兩根行星齒輪軸5互相垂直，軸的兩端制成V形面4與差速器殼孔上的V形面相配，兩個(gè)行星齒輪軸5的V形面是反向安裝的。每個(gè)半軸齒輪背面有壓盤3和主、從動(dòng)摩擦片2，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。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，差速器殼通過(guò)斜面對(duì)行星齒輪軸產(chǎn)

38、生沿行星齒輪軸線方向的軸向力，該軸向力推動(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Tr，與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩丁。成正比，可表示為示為 (2-6)式中，為摩擦片平均摩擦半徑；為差速器殼V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線的距離；為摩擦因數(shù)；為摩擦面數(shù)；為V形面的半角。摩擦片式差速器的鎖緊系數(shù)可達(dá)0.6，可取4。這種差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過(guò)性。3）強(qiáng)制鎖止式差速器當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪處于附著系數(shù)較小的路面時(shí)，可通過(guò)液壓或氣動(dòng)操縱，嚙合接合器(即差速鎖)將差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器不起作用，這樣可充分利用地面的附著系數(shù)，

39、使?fàn)繉?duì)于裝有強(qiáng)制鎖止式差速器的42型汽車，假設(shè)一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù)甲的路面上，另一驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù)的路面上，這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (2-7)式中，為驅(qū)動(dòng)橋上的負(fù)荷。如果差速器完全鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (2-8)可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高倍，從而提高了汽車通過(guò)性。當(dāng)然，如果左、右車輪都處于低附著系數(shù)的路面，雖鎖住差速器，但牽引力仍超過(guò)車輪與地面間的附著力，汽車也無(wú)法行駛。強(qiáng)制鎖止式差速器可充分利用原差速器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。目前，許多使用范圍比較廣的重型貨車上都裝用差速鎖。2.4.2 滑塊凸輪式差速

40、器圖24為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。差速器的主動(dòng)件是與差速器殼1連接在一起的套，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，可用圓弧曲線代替。 滑塊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，對(duì)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。2.4.3 蝸輪式差速器蝸輪式差速器(圖25)也是一種高摩擦自鎖差速器。蝸桿2、

41、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。 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。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。當(dāng)把降到265300，降到045050時(shí)，可提高該差速器的使用壽命。由于這種差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，因而限制了它的應(yīng)用。2.4.4 牙嵌式自由輪差速器牙嵌式自由輪差速器(圖2-6)是自鎖式差速器的一種。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時(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

42、、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)，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，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。 牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比是可變的，最大可為無(wú)窮大。該差速器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復(fù)雜。3 普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)汽車在行駛過(guò)程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往不等，例

43、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(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過(guò)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(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩

44、，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。3.1 普通圓錐齒輪式差速器的差速原理6圖3-1 差速器差速原理 如圖3-1所示，對(duì)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w0；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)。行星齒輪的中心點(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，處在同一半徑上的A、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖3-1）

45、，其值為。于是,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 （3-1）即 （3-2） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （3-3）式（3-3）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)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(wú)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(wú)滑動(dòng)。有式（3-3）還可以得知：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

46、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(lái)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)。3.2 普通圓錐齒輪式差速器的結(jié)構(gòu)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，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成7。如圖3-2所示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)，故廣泛用于各類車輛上。圖3-2 普通圓錐齒輪式差速器1-軸承；2-差速器左殼；3-鎖止墊片；4-半軸齒輪；5行星齒輪墊片； 6-行星齒輪；7-減速器齒輪； 8-差速器右殼；9-十字軸；10-螺栓3.3 普通圓錐齒輪式差速器的設(shè)計(jì)

47、和計(jì)算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。本設(shè)計(jì)中選擇的汽車基本參數(shù)如下表3-1所示：表3-1 汽車的基本參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位汽車布置方式前置后驅(qū)總長(zhǎng)4320mm寬1750mm軸距2620mm前輪距1455mm后輪距1430mm整備質(zhì)量1480kg總質(zhì)量2100kg發(fā)動(dòng)機(jī)型式汽油直列四缸排量1.6L最大功率76.0/5200KW最大轉(zhuǎn)矩158/4000NM壓縮比8.7:1離合器摩擦式離合器變速器檔數(shù)五檔手動(dòng)輪胎類型與規(guī)格185R14km/h轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向前輪制

48、動(dòng)器盤后輪制動(dòng)器鼓前懸架類型雙叉骨獨(dú)立懸架后懸架類型螺旋彈簧最高車速140km/h3.3.1 行星齒輪數(shù)目的選擇行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來(lái)選擇，在承載不大的情況下n可以取兩個(gè)，由于輕型轎車的承載較小，因此，采用2個(gè)行星齒輪。3.3.2 行星齒輪球面半徑的確定 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。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： mm (3-4) 式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.522.99，對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的輕型汽車取大值，=2.99； 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取和的較

49、小值，計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 （3-5） 式中車輪的滾動(dòng)半徑， =0.398m 變速器量高檔傳動(dòng)比, =1根據(jù)所選定的主減速比值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)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=5200r/n , =140km/h , =0.398m , =1代入（3-5）計(jì)算出 =5.91從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （3-6） 式中：計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； =158 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，=1；變速器傳動(dòng)比，=3.704；主減速器傳動(dòng)比，=5.91；變速器傳動(dòng)效率，=0.96；液力變矩器變矩系數(shù)，=1；由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，=1；變速器最低擋

50、傳動(dòng)比，=1；代入式（4-6），有： =3320.4 Nm主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩=896.4Nm根據(jù)上式=2.99=44.6mm （3-7） 所以預(yù)選其節(jié)錐距=43mm3.3.3 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)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/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

51、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： (3-8) 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； 任意整數(shù)。在此=12，=18，滿足以上要求。3.3.4 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， =33.69 （3-9） =90-=56.31 （3-10） 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m， m=4.16 （3-11） 查閱文獻(xiàn)3， 取m=4mm，得 =48mm， =418=72mm3.3.5 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

52、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。3.3.6 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度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(zhǎng)度，通常?。?（3-12） （3-13） （3-14）式中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm；在此取3320.4Nm， 行星齒輪的數(shù)目；在此為2， 行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，0.5，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而0.8； -支承面

53、的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa，根據(jù)上式， （3-15） （3-16）3.3.7 差速器齒輪的幾何計(jì)算8 差速器直齒錐齒輪的計(jì)算按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求計(jì)算如下表3-2：表3-2 汽車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行星齒輪齒數(shù)，應(yīng)盡量取最小值2半軸齒輪齒數(shù)=1425，且需滿足式（3-6）3模數(shù)4齒面寬;10m5工作齒高6全齒高7壓力角8軸交角=909節(jié)圓直徑； ; 10節(jié)錐角，11節(jié)錐距12周節(jié)13齒頂高; 14齒根高;15徑向間隙16齒根角; 17面錐角；; 18根錐角；; 19外圓直徑；;20節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離,;21理論弧齒厚 ；;22齒側(cè)間隙23弦齒厚

54、；24弦齒高；3.3.8 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)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度為： (3-17) 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 在此 =498.06Nm； 差速器的行星齒輪數(shù)； 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(shí)，在此0.629 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)，1.001.1；其他方式支承時(shí)取1.101.

55、25。支承剛度大時(shí)取最小值。 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)，可取1.0; 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由3-3 ,可查得=0.225圖3-3 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)根據(jù)上式=478.6MPa980 MPa所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。3.4 差速器的材料差速器齒輪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。汽車驅(qū)動(dòng)橋內(nèi)差速器齒輪的工作條件是相當(dāng)惡劣的，與傳動(dòng)系其它齒輪比較，具有工作作用時(shí)間長(zhǎng)、變化多、有沖擊等特點(diǎn)。因此，傳動(dòng)系中的差速器齒輪往往是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。

56、差速器齒輪的材料應(yīng)滿足以下的要求： 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較高的耐磨性； 2）輪齒心部應(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）使用的鋼材鍛造性能、切削加工性能及熱處理性能良好，熱處理變形小或者變形規(guī)律易控制。 汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造【9】。常用的鋼號(hào)有20CrMnTi，22CrMnMo，20MnVb和20MnVn2TiB。滲碳合金銅的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量很高的硬化層，有相當(dāng)高的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，有較好的韌性。因此，這種材料的抗彎強(qiáng)度、表面接觸強(qiáng)度和承受沖擊的能力都較高。由于鋼本身的含碳

57、量較低，所以其鍛造性能及切削加工性能均較好。滲碳合金鋼的主要缺點(diǎn)是熱處理費(fèi)用較高，表面硬化層以下的基底較軟，在承受很大壓力時(shí)可能產(chǎn)生塑性變形，如果滲透層與心部的含碳量相差過(guò)多，便會(huì)引起表面硬化層的剝落。 近年來(lái)，采用精鑄、精鍛的錐齒輪在汽車驅(qū)動(dòng)橋中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無(wú)切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是齒形精度較差。為改善新齒輪的磨合狀況防止其在運(yùn)行初期出現(xiàn)早期磨損、擦傷、膠合或咬死，錐齒輪副(或僅是大齒輪)在熱處理及精加工(如磨齒或配對(duì)研磨)后均作厚度為0.0050.020mm的磷化處理或鍍銅、鍍錫。這種鍍層不能用來(lái)補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不取代潤(rùn)滑。齒面噴九處理有可能提高壽命2

58、5。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪可進(jìn)行滲硫處理，以提高其耐磨性。由于滲硫處理溫度較低，所以齒輪不會(huì)產(chǎn)生變形。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。 綜上所述，差速器齒輪選用材料為20CrMnTi，它的工藝流程為：下料鍛造正火機(jī)械加工調(diào)制切齒輪。 3.5 差速器殼體設(shè)計(jì) 差速器殼體位于減速器的中心，相對(duì)于減速器意義重大，其一，差速器支撐主減速器的從動(dòng)錐齒輪，動(dòng)力經(jīng)過(guò)主動(dòng)錐齒輪后，傳遞到從動(dòng)錐齒輪，接著傳遞到差速器，一般會(huì)將從動(dòng)錐齒輪與差速器殼體連接在一起，這樣既可以節(jié)省主減速器空間，有能夠提高傳遞效率，將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化；其二，差速器殼體可以當(dāng)做行星支架，在差速器中，有半軸齒輪，行星齒輪，十字軸和行星支架，差速器殼體將其他零件包裝起來(lái)，保護(hù)其內(nèi)部行星齒輪與半軸齒輪，向它們提供支撐，差速器殼體作為