差速器設(shè)計(jì)3.31

1、差速器設(shè)計(jì)在車輛行駛過程中，會(huì)碰到多種情形的車況，導(dǎo)致左右車輪的行走的里程不同，即左右車輪會(huì)以不同的速度行駛，即會(huì)有左右車輪的轉(zhuǎn)速不同。例如：（1） 汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)的車輪要經(jīng)過更多的路程，速度要比內(nèi)側(cè)車輪速度大；（2） 當(dāng)車輛上的貨物裝的左右不均勻時(shí)，兩側(cè)車輪也會(huì)產(chǎn)生速度差；（3） 當(dāng)兩側(cè)車輪的氣壓不相等時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車輪外徑大小不同，導(dǎo)致速度差；（4） 當(dāng)一側(cè)車輪碰到有阻礙，另一側(cè)沒有阻礙或是兩側(cè)車輪都碰到阻礙，但阻礙的情況不同時(shí)，也會(huì)有速度差；（5） 當(dāng)兩側(cè)車輪的磨損狀況不同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致車輪大小不同，或者是受到的摩檫力矩大小不同，產(chǎn)生速度差；所以從上述列出的幾種情況中可以得出這樣一個(gè)結(jié)

2、論，即使是在直線道路上行駛，左右車輪也會(huì)不可避免地出現(xiàn)速度差。如果此時(shí)兩側(cè)車輪是由一根驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，那么傳給兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速一樣，那么無論是在什么路況下行駛，必然會(huì)發(fā)生車輪的滑移或者滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在這種情況下，輪胎的損耗將比正常情況下的損耗劇烈，同時(shí)也使得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率得不到充分的發(fā)揮。另一方面也會(huì)使得車輛不能按照預(yù)訂的要求行駛，可能造成危險(xiǎn)。為了使車輪相對(duì)地面的滑磨盡量減少，因此在驅(qū)動(dòng)橋中安裝有差速器，并通過兩側(cè)半軸驅(qū)動(dòng)車輪，使得兩側(cè)的車輪可以以不同的速度行駛，使車輪接近純滾動(dòng)。差速器按結(jié)構(gòu)可分為齒輪式、凸輪式、渦輪式和牙嵌式等多種型式。在一般用途的汽車上，差速器常選擇對(duì)稱錐齒輪式差速器。它的特點(diǎn)是，

3、左右兩個(gè)半軸齒輪大小相同，然后將轉(zhuǎn)矩分配給左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。因此此次設(shè)計(jì)選用對(duì)稱式錐齒輪式差速器。差速器結(jié)構(gòu)： P147圖差速器殼由左右兩半組成，用螺栓固定在一起整個(gè)殼體的兩端以錐形滾柱軸承支承在主傳動(dòng)殼體的支座內(nèi)，上面用螺釘固定著軸承蓋。兩軸承的外端裝有調(diào)整圈，用以調(diào)整軸承的緊度。并能配合主動(dòng)齒輪軸軸承殼與殼體之間的調(diào)整墊片，調(diào)整主動(dòng)，從動(dòng)錐齒輪的嚙合間隙和嚙合印痕。為了防止松動(dòng)，在調(diào)整圈外緣齒間裝有鎖片，鎖片用螺釘固定在軸承蓋上。十字軸的4個(gè)軸頸分別裝在差速器殼的軸孔內(nèi)，其中心線與差速器的分界面重合。從動(dòng)齒輪固定在差速器殼體上，當(dāng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便帶動(dòng)差速器殼體和十字軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。4個(gè)行星齒輪

4、分別活動(dòng)地裝在十字軸軸頸上，兩個(gè)半軸齒輪分別裝在十字軸的左右兩側(cè)，與4個(gè)行星齒輪常嚙合，半軸齒輪的延長套內(nèi)表面制有花鍵，與半軸內(nèi)端部用花鍵連接，這樣就把十字軸傳來的動(dòng)力經(jīng)4個(gè)行星齒輪和2個(gè)半軸齒輪分別傳給兩個(gè)半軸。行星齒輪背面做成球面，以保證更好地使半軸齒輪正確嚙和以及定中心。行星齒輪和半軸齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其背面和差速器殼體會(huì)造成相互磨損，為減少磨損，在它們之間要裝有止推墊片，那么就可用墊片的磨損來減少差速器和半軸的磨損，當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，只需更換墊片即可，這樣既延長了主要零件的使用壽命，又便于維修。另外，差速器工作時(shí)，齒輪又和各軸頸及支座之間有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證它們之間的潤滑，在十字軸上銑有

5、平面，并在齒輪的齒間鉆有小孔，供潤滑油循環(huán)進(jìn)行潤滑。在差速器殼上還制有窗孔，以確保殼中的潤滑油能進(jìn)出差速器。差速器工作原理 P148差速器的基本構(gòu)造，以及兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速相同和轉(zhuǎn)速不同的情況如上述三幅圖中所示，當(dāng)車輛在直路上沿直線行駛時(shí)，兩端的半軸齒輪的轉(zhuǎn)速相等，而行星輪則是跟隨差速器殼轉(zhuǎn)動(dòng)，并沒有發(fā)生自轉(zhuǎn)，此時(shí)有。在圖c中，車輛此時(shí)向左轉(zhuǎn)彎，令左右驅(qū)動(dòng)半軸的齒輪的齒數(shù)分別為，而行星齒輪的齒數(shù)則設(shè)置為。在行駛時(shí)，主減速器從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為（即差速器殼的轉(zhuǎn)速為），左半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為，右半軸齒輪轉(zhuǎn)速為，而行星齒輪的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速由此時(shí)的行駛狀況可知，為，則左右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為：由于選用對(duì)稱式差速器，所以

6、有。從而可以得出 上式被稱為是普通錐齒輪式差速器的特征方程。從上式中可知，無論在何種行駛情況下，差速器殼的轉(zhuǎn)速就等于左右半軸轉(zhuǎn)速和的一半。從特征方程中，我們可以得出幾種特殊路況時(shí)的各部件的轉(zhuǎn)速關(guān)系。當(dāng)一側(cè)的車輪陷入坑中打滑，而另一側(cè)的車輪靜止時(shí)，此時(shí)大化的車輪的轉(zhuǎn)速將是差速器殼的兩倍，即。當(dāng)采用中央制動(dòng)器緊急制動(dòng)時(shí)，此時(shí)=0，當(dāng)時(shí)，那么就會(huì)有。由于此時(shí)兩側(cè)車輪受力的方向不同，可能會(huì)造成偏轉(zhuǎn)甩尾的情況。差速器齒輪的參數(shù)選擇與確定 因?yàn)椴钏倨魍鈿な茄b在主傳動(dòng)器的從動(dòng)錐齒輪上的，所以在確定從動(dòng)錐齒輪的尺寸時(shí)，要考慮差速器的安裝。也就是說，在確定差速器尺寸時(shí)，也要考慮主減速器的尺寸以及安裝。所以不能獨(dú)

7、立地設(shè)計(jì)差速器或者是主減速器。差速器行星齒輪數(shù)選擇由于此次設(shè)計(jì)的是輕型運(yùn)輸車，故而此次設(shè)計(jì)的差速器行星齒輪的數(shù)字選為4個(gè)。行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)選擇為了保證齒輪的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)不該太大，又因?yàn)橛?個(gè)行星齒輪要參與同時(shí)嚙合，所以當(dāng)行星齒輪選為4的時(shí)候，選取的半軸齒輪的齒數(shù)必須是偶數(shù)，否則將完成不了差速器的安裝。預(yù)選行星齒輪的齒數(shù)為10，半軸齒輪齒數(shù)和行星齒輪齒數(shù)的比值有一個(gè)范圍，約為1.62。所以把半軸齒輪的齒數(shù)初步定為18。行星齒輪球面半徑的確定差速器結(jié)構(gòu)的大小，一般是行星齒輪的背面的球面半徑?jīng)Q定的。其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下： 上式中; 一 行星齒輪的球面半徑系數(shù)，當(dāng)行星齒輪數(shù)為4個(gè)時(shí)，取值范

8、圍是2.522.99 一 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算扭矩，通常以發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的額定轉(zhuǎn)矩與按地面附著系數(shù)決定的扭矩中較小的值作為計(jì)算扭矩 ，此時(shí)取為5749.2 代入數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算可知：45.153.5 ，所以此時(shí)將球面半徑取為50 。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)相關(guān)書籍的節(jié)錐距的選取方法有： 所以將取為49 差速器相關(guān)齒輪模數(shù)的確定以及半軸齒輪節(jié)圓直徑的確定1） 確定行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角，上式中： 一 行星齒輪的個(gè)數(shù)，值為10 一 半軸齒輪的個(gè)數(shù)，值為18代入數(shù)據(jù)可得：代入數(shù)據(jù)可得：2） 圓錐齒輪大端模數(shù)的確定由汽車設(shè)計(jì)相關(guān)書籍，可得圓錐齒輪大端模數(shù)的選擇公式有：式中各參數(shù)在上面公式中都有定義而且都求出來了，故代入數(shù)

9、據(jù)可得：由于強(qiáng)度要求取整為5所以行星齒輪的節(jié)圓半徑，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得，同理半軸齒輪的節(jié)圓半徑，代入數(shù)據(jù)可得壓力角的選擇以前由于技術(shù)條件的限制，車輛的差速器的壓力角不能選得過大，只能選為，在這個(gè)壓力角的限制下，最少齒數(shù)要達(dá)到12，此時(shí)的尺高系數(shù)是1。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在汽車的差速器的壓力角可以取得大一些，如果不是特殊的車型，壓力角取為，若是要求特高，比如重型機(jī)械，差速器的壓力角可得更大，最大可以取。當(dāng)壓力角為時(shí)，最少齒數(shù)還可以減少為10，還可以通過特定的方法使得相接觸的行星齒輪和半軸齒輪強(qiáng)度接近相等。結(jié)合此次設(shè)計(jì)的是輕型運(yùn)輸車，且行星齒輪的齒數(shù)選為10，所以壓力角定為。、行星齒輪安裝孔直徑的計(jì)算以

10、及安裝孔深度的的確定行星齒輪安裝孔直徑的大小與行星齒輪名義直徑相同，也就是說求出了安裝孔的直徑就求到了行星齒輪的名義直徑。而行星齒輪安裝孔的深度L 就是行星齒輪在其軸上的支承長度。參考相關(guān)的設(shè)計(jì)書籍有：在上式中有： 一 差速器傳遞的扭矩，取為 一 行星齒輪的個(gè)數(shù)，此次設(shè)計(jì)的取為4 一 行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，； 一 支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為的確定公式如下：，是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，它的計(jì)算方法是，代入數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得：差速器齒輪的相關(guān)幾何計(jì)算 差速器齒輪幾何計(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)，為減少尺寸，取小值102半軸齒輪齒數(shù)的取值范圍是（1.62）

11、，且183端面模數(shù)54齒面寬；13.55工作齒高8.056全齒高8.997壓力角8軸交角9節(jié)圓直徑509010節(jié)錐角11節(jié)錐距51.4812周節(jié)15.7113齒頂高5.332.7214齒根高3.616.2215徑向間隙0.9416齒根角17面錐角18根錐角19齒頂圓直徑59.3292.6420節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪外緣距離42.4122.6221理論弧齒厚查圖得（弧齒厚系數(shù)）取-0.5011.434.2722弧齒厚23齒側(cè)間隙B=0.2450.3300.3024齒弦高差速器齒輪一般不需進(jìn)行單位齒長上圓周力，齒面接觸強(qiáng)度校核，也不用進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。因?yàn)橹挥性谧笥覂绍囕喫俣炔煌瑫r(shí)，行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)，才會(huì)產(chǎn)生較大的相互作用，所以差速器齒輪只需進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。參考相關(guān)書籍，得出齒輪的彎曲應(yīng)力計(jì)算公式是：上式中： 一 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩， 一 半軸齒輪個(gè)數(shù) ，此處取為2 一 各參數(shù)的意義如以上解釋 一 計(jì)算汽車差速器彎曲應(yīng)力要用的綜合系數(shù)，查圖得 的計(jì)算：式中：