主減速器于差速器的設(shè)計(jì)

差速器的設(shè)計(jì)3.1差速器的介紹差速器是個(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，避免輪胎與地面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。3.2差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇，應(yīng)從所設(shè)計(jì)汽車(chē)的類(lèi)型及使用條件出發(fā)，以滿(mǎn)足該型汽車(chē)在給定的使用條件下的使用行能的要求。差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種，而大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)輛，對(duì)于在公路上和市區(qū)行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著系數(shù)變化很小，因此幾乎都采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便的普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，結(jié)合本設(shè)計(jì)要求，在本設(shè)計(jì)中，采用普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。3.3差速器齒輪主要參數(shù)選擇3.3.1行星齒輪數(shù)行星齒輪數(shù)需根據(jù)承載情況來(lái)選擇，本設(shè)計(jì)中=2。3.3.2行星齒輪球面半徑的確定行星齒輪球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定(式3-1)式中：為行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.5~3.0，此處取2.5；=24389N·m。帶入數(shù)據(jù)得=72.5mm差速器行星齒輪球面半徑確定后，可初步根據(jù)下式確定節(jié)錐距（式3-2）取=37.62mm，取整得=72mm3.3.3行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇通常我們?nèi)ポ^大齒輪的模數(shù)使齒輪具有較高的強(qiáng)度，但尺寸會(huì)增大，于是又要求行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)取小些，但一般不小于10。半軸齒輪齒數(shù)應(yīng)在14~25選用，大多數(shù)汽車(chē)的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.5~2.0的范圍內(nèi)。為使2個(gè)行星齒輪能同時(shí)與2個(gè)半軸齒輪嚙合，2個(gè)半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒輪數(shù)整除，否則差速器齒輪不能裝配。本設(shè)計(jì)中，貨車(chē)的齒輪強(qiáng)度要求不高，可以選取行星齒輪齒數(shù)=12，半軸齒輪齒數(shù)初選為20，則=1.6，兩個(gè)半軸齒輪齒數(shù)和為32，能被行星齒輪數(shù)2整除，所以能夠保證裝配，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。3.3.4行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、及模數(shù)m行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、分別為（式3-3）（式3-4）錐齒輪大端端面模數(shù)m為（式3-5）帶入數(shù)據(jù)得===6.11mm，取整得m=6mm故行星齒輪分度圓直徑=72mm；半軸齒輪分度圓直徑=120mm3.3.5壓力角汽車(chē)差速齒輪大都采用壓力角為，某些總質(zhì)量較大的商用車(chē)采用壓力角，以提高齒輪強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)采用壓力角。3.3.6行星齒輪軸直徑d及支承長(zhǎng)度行星齒輪軸直徑與行星齒輪安裝孔直徑相同，行星齒輪在軸上的支承長(zhǎng)度也就是行星齒輪安裝孔的深度。行星齒輪軸直徑d為（式3-6）式中：為差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩，即=24389N·m；為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，=0.4=48mm；為支承面許用擠壓應(yīng)力，=98MPa帶入數(shù)據(jù)得=13.84mm，取整得d=14mm行星齒輪在軸上的支承長(zhǎng)度L為L(zhǎng)=1.1d（式3-7）帶入數(shù)據(jù)得L=1.1d=15.4mm，取整得L=15mm3.4差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算表3-1差速器齒輪的幾何參數(shù)Table3-1Theparametersofthedifferential序號(hào)注釋計(jì)算公式（結(jié)果）1行星齒輪齒數(shù)=122半軸齒輪齒數(shù)=203模數(shù)m=64齒面寬F=（0.25~0.30）;F10m，F(xiàn)=18mm5齒工作高=1.6m=9.6mm6齒全高h(yuǎn)=1.788m+0.051=10.779mm7壓力角8軸交角9節(jié)圓直徑=72mm；=120mm10節(jié)錐角=；11節(jié)錐距12周節(jié)t=3.14m=18.84mm13齒頂高=2.298mm=4.102mm14齒根高=3.050mm=4.854mm15徑向間隙=0.803mm16齒根角續(xù)表序號(hào)注釋計(jì)算公式（結(jié)果）17面錐角18根錐角19外圓直徑=76.58mm=122.67mm20節(jié)錐頂點(diǎn)到齒輪外緣距離=27.368mm=16.854mm21理論弧齒厚=72.057m（的取法見(jiàn)圖3-1）=5.737mm22齒側(cè)間隙B=0.102（取法見(jiàn)表3-2）23弦齒厚=71.032mm=5.686mm24弦齒高=31.622mm=2.366mm圖3-1汽車(chē)差速器直齒錐齒輪切向修正系數(shù)Fig.3-1Thetangentialcorrectioncoefficientsofgearsinthedifferential表3-2“格里森”制圓錐齒輪推薦采用的尺側(cè)間隙B（新標(biāo)準(zhǔn)）（單位：mm）Table3-2TherecommendingfeetsideclearanceofGrisen’sgear(newstandard)(unit:mm)端面模數(shù)m尺側(cè)間隙B端面模數(shù)m尺側(cè)間隙低精度高精度低精度高精度(AGMA4~6級(jí)）(AGMA7~13級(jí)）(AGMA4~6級(jí)）(AGMA7~13級(jí)）2.11~2.540.076~0.1270.051~0.1028.47~10.150.381~0.6350.254~0.3302.54~3.180.102~0.2030.076~0.12710.15~12.70.508~0.7620.305~0.4063.18~4.240.127~0.2540.102~0.15212.7~14.50.508~1.0160.356~0.4574.23~5.080.152~0.3300.127~0.17814.5~15.90.635~1.1430.406~0.5595.08~6.350.203~0.4050.152~0.20316.9~20.30.889~1.3970.457~0.6606.35~7.250.254~0.5080.178~0.22820.3~25.41.143~1.6510.508~0.7627.25~8.470.305~0.5590.203~0.279注：1本表適用于直齒錐齒輪和螺旋錐齒輪；2對(duì)于上表中模數(shù)m跨與兩行的齒輪，應(yīng)選擇上一行的數(shù)值（較小者）；3汽車(chē)主減速器齒輪的尺側(cè)間隙查上表的高精度一欄。3.5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，它不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動(dòng)狀態(tài)，只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或左、右行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才有嚙合傳動(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)度計(jì)算。輪齒彎曲應(yīng)力為（式3-8）式中：J為綜合系數(shù)，此處取0.257；為半軸齒輪寬，14mm；為半軸齒輪大端分度圓直徑，120mm；為尺寸系數(shù)，0.629；為載荷分配系數(shù)，1.0；為質(zhì)量系數(shù)，1.0；T為半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩，T=0.6,可按照一下兩種形式計(jì)算。(1)當(dāng)時(shí)，=980MPa;則=755.5MPa<=980MPa,故滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。(2)當(dāng)時(shí)，=210MPa;則=227MPa>=210MPa,超過(guò)了設(shè)計(jì)要求的8.1%，在采用較好的制造工藝和強(qiáng)度較大的材料后，亦能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。4半軸4.1半軸的結(jié)構(gòu)形式分析半軸根據(jù)車(chē)輪端支撐方式不同，可分為半浮式、浮式、全浮式三種形式。半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支撐軸位于半軸套筒外端的內(nèi)孔，車(chē)輪裝在半軸上。半浮式半軸除了傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車(chē)輪的反力所引起的全部力和力矩，半浮式半軸有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊，造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，但所受載荷復(fù)雜且較大，因此多用于質(zhì)量較小，使用條件較好，承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)、微型貨車(chē)或客車(chē)上。浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端僅有一個(gè)軸承并安裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管得端部，直接支撐車(chē)輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺栓連接，該形式半軸受載情況與半軸式相似，只是載荷有所減輕，一般僅用于轎車(chē)和微型貨車(chē)上。全浮式半軸理論上只承受傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩而不受到彎矩，而實(shí)際上由于加工零件的精度和裝配精度影響以及橋殼、軸承支撐剛度不足等原因，仍可使全浮式半軸受到一定彎矩，全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋外端結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用形狀復(fù)雜的且質(zhì)量及尺寸較大的輪轂，制造成本高，故小型車(chē)及轎車(chē)不必采用此種結(jié)構(gòu)，因而廣泛應(yīng)用于輕型以上各種載貨汽車(chē)、越野汽車(chē)和客車(chē)。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)采用全浮式半軸。4.2半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩及桿部直徑全浮式半軸的計(jì)算載荷可按主減速器從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)一步計(jì)算得到。即（式4-1）式中：為半軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩；為差速器轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，0.6；其他符號(hào)同前。帶入數(shù)據(jù)得=14633.4N·m桿部直徑按照下式進(jìn)行初選(式4-2)式中：為許用半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d為半軸桿部直徑。帶入數(shù)據(jù)得=78mm根據(jù)初選d，應(yīng)按應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。4.2.2半軸強(qiáng)度校核計(jì)算半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（式4-3）式中：為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；其他符號(hào)同前。帶入數(shù)據(jù)得=613.72MPa半軸的扭轉(zhuǎn)角（式4-4）式中：為扭轉(zhuǎn)角；G為材料剪切彈性模量；為半軸斷面極慣性矩；（式4-5）帶入數(shù)據(jù)得=44840.77=由于半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜在500~700MPa，轉(zhuǎn)角宜在，故計(jì)算符號(hào)要求總結(jié)主減速器以及差速器是驅(qū)動(dòng)橋和動(dòng)力傳遞重要的部件，對(duì)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力、可靠保證動(dòng)力傳輸和提高轎車(chē)使用壽命都有很大的影響。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成載貨汽車(chē)主減速器、差速器總成的設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括其主要零部件尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和材料的選擇等。（1）根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋工作條件的要求，進(jìn)行了齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的所有齒輪可以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。（2）對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行校核，主減速器和差速器在運(yùn)行過(guò)程中處于較高速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)符合溫度與疲勞強(qiáng)度。主減速器及差速器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，具有很好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，主減速器、差速器及零部件的設(shè)計(jì)能盡量滿(mǎn)足零件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和產(chǎn)品的系列化，同時(shí)滿(mǎn)足以下要求，如修理、保養(yǎng)方便，機(jī)件工藝性好，制造容易等。本次設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)，剛著手的時(shí)候?qū)τ诨镜臄?shù)據(jù)也難以尋找，對(duì)于課堂上所學(xué)的東西也基本空白一片。經(jīng)過(guò)上網(wǎng)、圖書(shū)館查閱，查閱來(lái)大量的資料，鞏固了驅(qū)動(dòng)橋有關(guān)知識(shí)，心中才逐步得了解了設(shè)計(jì)的步驟，也初步確定了設(shè)計(jì)和計(jì)算的主要內(nèi)容。在一步一步進(jìn)行粗算、精算、驗(yàn)算、畫(huà)圖、修改后，我的設(shè)計(jì)最終完成。致謝我的設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師陳來(lái)榮。本設(shè)計(jì)從選題的確定、設(shè)計(jì)思路的確定、設(shè)計(jì)方法的確定到計(jì)算、畫(huà)圖、修改的全過(guò)程中，****老師均給予了認(rèn)真耐心的指導(dǎo)。同時(shí)，我也要感謝設(shè)計(jì)撰寫(xiě)過(guò)程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)與老師。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)，讓我認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐中的差距，只有實(shí)踐才會(huì)出真知，所以缺少實(shí)踐的我在認(rèn)識(shí)方面不夠深入透徹，我會(huì)在未來(lái)的道路上不斷學(xué)習(xí)。最后，我要感謝每一位辛勤授業(yè)的老師，他們的每一堂課、每一次課后的交流都能對(duì)我的學(xué)習(xí)提供有益的啟發(fā)，為我今后的工作與學(xué)習(xí)提供幫助。謝謝大家參考文獻(xiàn)[1]莫思劍.淺析我國(guó)商用車(chē)車(chē)橋的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].裝備制造技術(shù),2005，4(增刊)：12-16.[2]成大先.論現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車(chē)與社會(huì)，2009，1（1）：40-41.[3]中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司.紅旗（中國(guó)轎車(chē)叢書(shū)）[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1998:9-15.[4]G.BoothroydandP.Dewhurst.ProductDesignforManufactureandassembly[M].Manuf.Eng.,2000：42-47.[5]劉惟信.驅(qū)動(dòng)橋（汽車(chē)設(shè)計(jì)叢書(shū)）[M].北京：人民交通出版社，1987:95-102.[6]劉惟信.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994:137-145.[7]LiuWeixin.StudyofOpticalMatchingBetweenAutomobileTranmissionParametersandEngine,TransportationSystems-1990-,AMD-Vol.108[R].TheWinterAnnualme