差速器參考示例(共27頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)的任務(wù)：任務(wù)安排：凱越76kw/6000rmp142N.m/4000rmp3.543.23.8FF橫置已知條件： (1)假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大； (2)發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)系數(shù)； (3)車速度允許誤差為±3%； (4)工作情況：每天工作16小時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn); (5)工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀況，環(huán)境最高溫度為30度； (6)要求齒輪使用壽命為17年（每年按300天計(jì)）； (7)生產(chǎn)批量：中等； (8)半軸齒輪，行星齒輪齒數(shù)，可參考同類車型選定，也可自己設(shè)計(jì)； (9)差速器轉(zhuǎn)矩比-1.4之間選??； (10)安全系數(shù)為n=1.

2、2-1.35之間選??； (11)其余參數(shù)查相關(guān)手冊(cè)；專心-專注-專業(yè)第一章 主減速器齒輪設(shè)計(jì)1.1齒輪的材料汽車主減速器齒輪目前常用滲碳合金鋼制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和l 6SiMn2WMoV等。1.2主減速器齒輪主要參數(shù)的選擇主減速器齒輪的主要參數(shù)有主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)和、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑和端面模數(shù)主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬等。1.2.1選定主減速器從動(dòng)齒輪類型、精度及其材料1） 類型: 根據(jù)題目要求選用單級(jí)主減速器從動(dòng)齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2) 精度等級(jí)：家用轎車屬于輕型轎車，故選用7級(jí)精度。綜上所述主減速

3、器主動(dòng)齒輪選用滲碳合金鋼制造。在此，齒輪所采用的鋼為20CrMnTi，查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)表11-1有：熱處理方式：滲碳淬火，其洛式硬度為56 62HRC，接觸疲勞極限1500MPa，彎曲疲勞極限850MPa。1.2.2主減速器主動(dòng)齒輪的支撐方案選擇1.2.3主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)和選擇主、從動(dòng)錐齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：對(duì)于單級(jí)主減速器，當(dāng)較大時(shí)，則應(yīng)盡量使主動(dòng)齒輪的齒數(shù)取值小些，以得到滿意的驅(qū)動(dòng)橋離地間隙。當(dāng)6時(shí)，的最小值可取為5，但為了嚙合平穩(wěn)及提高疲勞強(qiáng)度，最好大于5。當(dāng)較小(如=3.55)時(shí)，引可取為712，但這時(shí)常常會(huì)因主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)太多、尺寸太大而不能保證所要求的橋下離地間隙

4、。為了磨合均勻，主、從動(dòng)齒輪的齒數(shù)，之間應(yīng)避免有公約數(shù)；為了得到理想的齒面重疊系數(shù)，其齒數(shù)之和對(duì)于載貨汽車應(yīng)不少于40，對(duì)于轎車應(yīng)不少于50。根據(jù)以上原則，查閱相關(guān)資料取：主動(dòng)輪齒數(shù)=16；從動(dòng)輪齒數(shù)=59；主傳動(dòng)比i=3.7；齒數(shù)比：u=59/16=3.6875；1.3 總體設(shè)計(jì)1.3.1 各參數(shù)的確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速=4000r/min變速箱輸出轉(zhuǎn)速（主減速器輸入轉(zhuǎn)速）主減速器輸出轉(zhuǎn)速各級(jí)功率：主減速器主動(dòng)齒輪的功率：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率：各級(jí)轉(zhuǎn)矩：主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩：1.3.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按機(jī)械設(shè)計(jì)公式（6-26）·····&#

5、183;（3）確定公式中各計(jì)算參數(shù)：1）因載荷有較重沖擊，由機(jī)械設(shè)計(jì)表（6-3）查得使用系數(shù)，故初選載荷系數(shù)2）主動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩3）螺旋角系數(shù)，由圖(6-28)查取：=0.90;為分度圓螺旋角一般選8°-20°從減小齒輪的振動(dòng)和噪音角度來考慮，目前采用大螺旋角，故取=15°)4) 重合度系數(shù)，由公式（6-13）其中端面重合度由公式（6-7）=其中端面重合度由公式（6-21）下式中=0.318×0.6×16×tan15°=0.8185）齒寬系數(shù)，由表（6-6）硬齒面且非對(duì)稱布置取=0.66）齒形系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒輪，變形系數(shù)X=0，

6、且按當(dāng)量齒數(shù)由圖（6-19）查得=2.92，=2.24 當(dāng)量齒數(shù)： 和均大于17，滿足不根切條件。7）修正應(yīng)力系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖（6-20）查得=1.53，=1.74由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)表11-1查得主動(dòng)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限MPa由公式（6-16）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力式中彎曲疲勞強(qiáng)度極限，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)表11-1查得MPa彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)，按應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由圖（6-21）滲碳淬火合金鋼查得=0.90 =0.91其中由公式（6-21）有=彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的最小系數(shù)，對(duì)于普通齒輪和多數(shù)工業(yè)用齒輪，按一般可靠度要求，取=1.25代入上述確定參數(shù)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 計(jì)算小、大齒輪的

7、并加以比較 小齒輪數(shù)值大將上述確定參數(shù)代入式（3）計(jì)算（按小齒輪設(shè)計(jì)模數(shù)）=3.828按7級(jí)精度 由圖（6-7）查得動(dòng)載系數(shù)=1.12；由圖（6-10）查得齒向載荷分布系數(shù)=1.08；由表（6-4）按7級(jí)精度查得齒間載荷分布系數(shù)=1.2；由公式（6-1）K=×××=1.5×1.12×1.08×1.2=2.17728修正：=3.938由表（6-1），選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4中心距取a=156確定螺旋角=15°5633齒輪主要幾何尺寸：分度圓直徑 =66.56 =245.44驗(yàn)證最小離地間隙 h=車輪滾動(dòng)半徑r 大齒輪分度圓半

8、徑 =361-245.44/2=238.28mm>190mm(圖4-2-3)合格齒寬 取 （為保證輪齒有足夠的齒合寬度）1.3.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定公式中各計(jì)算參數(shù)：1）彈性系數(shù)，按鍛鋼由表（6-5）查得=189.8 2）接觸強(qiáng)度重合度系數(shù)，按端面重合度由圖（6-13）查得=0.82 3）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，按螺旋角且標(biāo)準(zhǔn)齒輪變位系數(shù)X=0由圖（6-14）查得=2.41 4）螺旋角系數(shù)，=0.981 5）前面已求得 =2.835， = 40，=66.56 由公式（6-11）接觸疲勞許用應(yīng)力式中：由圖（6-15）按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.91，=0.92試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞

9、極限，由表（11-1）查得=1500MPa接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，對(duì)于普通齒輪和多數(shù)工業(yè)用齒輪，按一般可靠度要求，取=1計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 =1365MPa =1380MPa 將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得所以接觸強(qiáng)度滿足。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。1.3.4 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪主要幾何尺寸：表1-3-1名稱及代號(hào)公式及說明計(jì)算結(jié)果法面模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，并取標(biāo)準(zhǔn)值M=4齒數(shù)比U=U=當(dāng)量齒數(shù) 為分度圓螺旋角一般選8°-20°=15°5633大端分度圓直徑 =6

10、6.56MM =245.44MM中心距AA=156MM齒寬系數(shù)硬齒面齒寬系數(shù)=0.3-0.6=0.6齒頂高=M=4MM齒根高=·M=1.25·M=5MM全齒高=+=2.25·M=9MM頂隙CC=-=0.25·MC=1MM齒頂圓直徑74.56MM齒根圓直徑=56.56MM=235.44MM第二章 差速器的設(shè)計(jì)2.1 差速器的功能原理2.2差速器總體設(shè)計(jì)2.2.1傳動(dòng)比的分配一檔變比：主傳動(dòng)比： 總傳動(dòng)比： 2.2.2各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)行星動(dòng)齒輪的扭矩： 半軸齒輪扭矩： 差速器轉(zhuǎn)矩比為、動(dòng)載荷影響取安全系數(shù)n=1.5； ···

11、83;·······（2-2-1）····（2-2-2）聯(lián)立（2-2-1）（2-2-2）式得，=773.69N·m; 為半軸齒輪所接收的轉(zhuǎn)矩較高轉(zhuǎn)矩半軸齒輪許用安全轉(zhuǎn)矩為：差速器殼收到的轉(zhuǎn)速半軸齒輪轉(zhuǎn)速 即 2.2.3 選定差速器從動(dòng)齒輪類型、精度及其材料1） 類型: 根據(jù)題目要求選用單級(jí)主減速器從動(dòng)齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪，有較大的沖擊載荷故加工成齒面。2) 精度等級(jí)：由于差速器輪輪齒要求精度低，輕型汽車所用的齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍為58，故選用7級(jí)精度。3）材料： 差速器齒

12、輪與主減速器齒輪一樣，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、22CrMnTi和20CrMo等，故齒輪所采用的鋼為20CrMnTi，查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)表11-1有：熱處理方式：滲碳淬火，其洛式硬度為56 62HRC，接觸疲勞極限1500MPa，彎曲疲勞極限850MPa。2.2.3.1行星齒輪差速器的確定1）行星齒輪數(shù)目的選擇依照汽車工程手冊(cè)，轎車多用2個(gè)行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)轎車用個(gè)行星齒輪；根據(jù)已知條件，本設(shè)計(jì)取2個(gè)行星齒輪。2）行星齒輪球面半徑的確定差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來確定，其中，行

13、星齒輪球面半徑系數(shù)=2.522.99，對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用車取小值，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的轎車及有四個(gè)行星齒輪的越野車和礦用車取大值；本設(shè)計(jì)有兩個(gè)行星齒輪的轎車取大值，取=2.99.。主減速器從動(dòng)齒輪所傳遞的扭矩，=1779.4872=2.99=36.23mm 3）預(yù)選其節(jié)錐距 mm4）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為了得到較大的模數(shù)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)取1425；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.52范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。取行星齒輪=15 半軸齒輪=245）行星齒輪分度圓錐

14、角、模數(shù)和分度圓直徑的初步確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下：當(dāng)量齒數(shù)： 滿足不根切條件 合理6）大端模數(shù)及分度圓直徑的計(jì)算 由表（6-1），選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3mm分度圓直徑， mm mm7）壓力角 過去汽車差速器齒輪都選用壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在大都選用的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減少至10,所以初定壓力角為8) 行星齒輪安裝孔直徑及其深度的確定 根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1205公式（4-9-35）： mm23mm式中注解： 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；=1779.4875 N.m 行星齒輪數(shù)；n=2 為行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯xmm（=28.8m

15、m，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而=57.6mm）； 20CrMnTi鋼支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為69N/mm。2.2.3.2 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表2-2-3-1 序號(hào)名稱及代號(hào)計(jì)算公式及說明計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)，應(yīng)盡量取小值2半軸齒輪齒數(shù)且需滿足轉(zhuǎn)條件3傳動(dòng)比i=i=1.64模數(shù)mm=35分度圓錐角32°58°6分度圓直徑dmm45mm7外錐距R42.458齒寬系數(shù)9齒面寬b取10齒頂高=3mm11齒根高=3.6mm12壓力角一般汽車壓力角為22°3022°3013齒全高h(yuǎn)14頂隙CC=0.6mm15軸交角標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪=90

16、76;16齒頂圓直徑=50.09mm=75.18mm17齒根圓直徑=38.89mm=68.18mm18齒頂角4.04°=4.04°19齒根角4.85°=4.85°20根錐角=27.15°=53.15°=27.15°=53.15°21頂錐角=36.04°=62.04°=36.04°=62.04°2.2.3.3 差速器直齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)疲勞壽命則不予考慮，這是因?yàn)樾行驱X輪在工作中經(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)行星齒輪與半

17、軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)的緣故。根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1207公式（4-9-36）差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為： （N/mm） 式中： 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， N.m； N.m 主減速從動(dòng)輪所傳遞的扭矩；=1779.4875 N.m 行星齒輪數(shù)目；n=2 半軸齒輪齒數(shù)；=24 超載系數(shù)，一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車，以及液力傳動(dòng)的各類汽車均?。?質(zhì)量系數(shù)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋齒輪可??；據(jù)汽車工程手冊(cè)P1195公式（4-9-15式中注解） 尺寸系數(shù)，當(dāng)端面模數(shù)mm時(shí)，取；據(jù)汽車工程手冊(cè)P1195公式（4-9-15式中注解） 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個(gè)齒輪均為騎馬式支撐時(shí)， ??；據(jù)汽車工程手冊(cè)P1196

18、公式（4-9-15式中注解） 、分別為計(jì)算齒輪的齒面寬（mm）b=13mm、和模數(shù)m=3； 汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算用的綜合系數(shù)；見下圖2-2-3-1查得J=0.262圖2-2-3-1許用彎曲應(yīng)力為980N/mm；據(jù)汽車工程手冊(cè)P1207公式（4-9-36式中）將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入彎曲應(yīng)力公式，得 N/mm<980N/mm 即滿足要求 第三章 半軸設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 結(jié)構(gòu)形式分析3.2 半軸計(jì)算半軸的主要尺寸是它的直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)對(duì)使用條件和載荷情況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)他進(jìn)行強(qiáng)度核算。（1）半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩及

19、桿部直徑本設(shè)計(jì)選全浮式半軸根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1209公式（4-9-37） 式中：      個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力， 單位為N輪胎的滾動(dòng)半徑，單位為m差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于圓錐行星齒輪差速器可取0.6；傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比，傳動(dòng)系效率，根據(jù)任務(wù)已知條件有=0.96根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1213公式（4-9-50）桿部直徑可按照下式進(jìn)行初選。 選22mm 式中，許用半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；=490-588MPad初選半軸桿部直徑，mm。半軸桿部直徑計(jì)算結(jié)果應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)向上進(jìn)行圓整。根據(jù)初選的，按應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。（2）半浮

20、式半軸強(qiáng)度校核計(jì)算根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1211公式（4-9-44）半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為  =490-588MPa式中，半軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa；d半軸直徑，mm。根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1212公式（4-9-47）半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為               式中，最大扭轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)角；半軸長度；mm由凱越車型初選800mmG材料剪切彈性模量，N·選45號(hào)鋼G=335MPa查工程材料與成行技術(shù)基礎(chǔ)P93表（4-9）；半軸斷面極慣性矩， 半軸計(jì)算

21、時(shí)的許用應(yīng)力與所選用的材料、加工方法、熱處理工藝及汽車的使用條件有關(guān)。當(dāng)采用40Cr，40MnB，40MnVB，40CrMnMo，40號(hào)及45號(hào)鋼等作為全浮式半軸的材料時(shí)，其扭轉(zhuǎn)屈服極限達(dá)到784MPa左右。在保證安全系數(shù)在1.31.6范圍時(shí)，半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力可取為490588MPa。3.3 半軸花鍵設(shè)計(jì)計(jì)算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,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)無較大鍛造設(shè)備時(shí)可采用兩端均為花鍵

22、聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，且取相同花鍵參數(shù)以簡化工藝。在現(xiàn)代汽車半軸上，漸開線花鍵用得較廣，但也有采用矩形或梯形花鍵的。本設(shè)計(jì)半軸和半軸齒輪采用漸開線花鍵連接，對(duì)花鍵應(yīng)進(jìn)行剪切應(yīng)力和花鍵擠壓應(yīng)力驗(yàn)算。1）根據(jù)汽車工程手冊(cè)P1211公式（4-9-45）半軸花鍵的剪切應(yīng)力                                 式中：    T半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，為1067.6925N·m 據(jù)國標(biāo)GB/3478.1-1983漸開線花鍵花鍵尺寸:選30度平齒根，m=1，Z=25  &