差速器壳体工艺及镗工装设计.doc

梁平福：差速器壳体工艺及镗工装设计0差速器壳体工艺及镗工装设计摘要随着社会的发展，汽车在生产和生活中的越来越广泛，差速器是汽车中的重要部件，其壳体的结构及加工精度直接影响差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本次设计主要内容有：差速器的工作原理结构分析，差速器壳体的工艺编制，镗夹具的设计及加工中对定位基准的选择，镗工序工装设计中切削用量，夹紧力的计算等。关键词：差速器，壳体，夹具设计梁平福：差速器壳体工艺及镗工装设计0DifferentialDeviceCaseProcessandBoringSuitsDesignABSTRACTAlongwithsocialdevelopment,motorvehicleproductionandlifeinanincreasinglywidedifferentialdeviceisanimportantvehiclecomponents,anditsinteriorstructureandprocessingprecisiondifferentialdevicedirectlyaffectthenormalwork,studydifferentialdevicecaseprocessingmethodsandtechniquesofpreparationisnecessaryandmeaningful.Thecurrentdesignofthemainelements:differentialdevicestructuresoperatingprinciplesofanalysis,differentialdevicecasepreparationprocesses,designandsmooth-borejigforpositioningbaselineprocessingoptionssmooth-boredesignprocessessuitscuttingconsumption,increasedcomputingpower.Keyword:Differentialdevice,Case,Jigdesign2006届机械设计制造及其自动化专业毕业设计(论文)1第1章绪论.11.1课题的背景及意义.11.2差速器的主要分类.21.2.1开式差速器.21.2.2限滑差速器.31.3差速器结构.31.3.1对称式锥齿轮差速器中的运动特性关系式.41.3.2对称式锥齿轮差速器中的转矩分配关系式.51.4壳体的加工工艺.71.4论文主要内容.8第2章零件的作用及结构及工艺分析.102.1零件的作用及结构.102.2零件的工艺分析.11第3章工艺规程设计.133.1确定生产类型.133.2毛坯的选择.133.2.1毛坯种类及制造方法的形状及选择.133.2.2毛坯的精度等级.133.3基准的选择.143.3.1粗基准的选择.143.3.2精基准的选择.143.4工艺路线的制定.143.5确定个工序余量及工序尺寸极限偏差.163.6确定切削用量和切削.183.7确定工序单件工时.19第4章机床专用夹具设计镗工序的专用夹具设计.224.1工作量分析.234.2定位基准的选择.234.3夹紧力的计算.244.4定位误差分析.264.5结构特点.284.6使用方法和应注意的问题.28致谢.29参考文献.30梁平福：差速器壳体工艺及镗工装设计22006届机械设计制造及其自动化专业毕业设计(论文)1第1章绪论1.1课题的背景及意义对于整车的结构体系来说，差速器只是装在两个驱动半轴之间的一个小轴承。看似微不足道，但如果没有它，两个驱动半轴之间以刚性连接，左右车轮的转速保持一致，汽车将只能直线行驶，不能转弯。自从一百年前雷诺汽车公司的创始人路易斯·雷诺发明出差速器后，它就在汽车上发挥着巨大作用。现在每辆汽车上都装有差速器。顾名思义，差速器的作用就是使两侧车轮转速不同。当汽车转弯时，例如左转弯，弯心在左侧，在相同的时间内右侧车轮要比左侧车轮走过的轨迹要长，所以右侧车轮转的要更快一些。要达到这个效果，就得通过差速器来调节。差速器由差速器壳、行星齿轮、行星齿轮轴和半轴齿轮等机械零件组成。发动机的动力经变速器从动轴进入差速器后，直接驱动差速器壳，再传递到行星齿轮，带动左、右半轴齿轮，进而驱动车轮，左右半轴的转速之和等于差速器壳转速的两倍。当汽车直线行驶时，行星齿轮，左、右半轴齿轮和驱动车轮三者转速相同。当转弯时，由于汽车受力情况发生变化，反馈在左右半轴上，进而破坏差速器原有的平衡，这时转速重新分配，导致内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加，重新达到平衡状态，同时，汽车完成转弯动作。差速器就是一种将发动机输出扭矩一分为二的装置，允许转向时输出两种不同的转速。在现代轿车或货车，包括许多四轮驱动汽车上，都能找到差速器。这些四轮驱动车的每组车轮之间都需要差速器。同样，其两前轮和两后轮之间也需要一个差速器。这是因为汽车转弯时，前轮较之后轮，走过的距离是不相同的。差速器有三大功用：把发动机发出的动力传输到车轮上；充当汽车主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来；将动力传到车轮梁平福：差速器壳体工艺及镗工装设计2上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。当汽车转向时，车轮以不同的速度旋转。在转弯时，每个车轮驶过的距离不相等，即内侧车轮比外侧车轮驶过的距离要短。因为车速等于汽车行驶的距离除以通过这段距离所花费的时间，所以行驶距离短的车轮转动的速度就慢。对于后轮驱动型汽车的从动轮，或前轮驱动型汽车的从动轮来说，不存在这样的问题。由于它们之间没有相互联结，它们彼此独立转动。但是两主动轮间相互是有联系的。因此一个引擎或一个变速箱可以同时带动两个车轮。如果车上没有差速器，两个车轮将不得不固定联结在一起，以同一转速驱动旋转。这会导致汽车转向困难。此时，为了使汽车能够转弯，一个轮胎将不得不打滑。对于现代轮胎和混凝土道路来说，要使轮胎打滑则需要很大的外力，这个力通过车桥从一个轮胎传到另一个轮胎，这样就给车桥零部件产生很大的应力。1.2差速器的主要分类1.2.1开式差速器开式差速器的结构，是典型的行星齿轮组结构，只不过太阳轮和外齿圈的齿数是一样的。在这套行星齿轮组里，主动轮是行星架，被动轮是两个太阳轮。通过行星齿轮组的传动特性我们知道，如果行星架作为主动轴，两个太阳轮的转速和转动方向是不确定的，甚至两个太阳轮的转动方向是相反的。车辆直行状态下，这种差速器的特性就是，给两个半轴传递的扭矩相同。在一个驱动轮悬空情况下，如果传动轴是匀速转动，有附着力的驱动轮是没有驱动力的，如果传动轴是加速转动，有附着力的驱动轮的驱动力等于悬空车轮的角加速度和转动惯量的乘积。车辆转弯轮胎不打滑的状态下，差速器连接的两个半轴的扭矩方向是相反的，给车辆提供向前驱动力的，只有内侧的车轮，行星架和内侧的太阳轮之间由等速传动变成了减速传动，驾驶感觉就是弯道加速比直道加速2006届机械设计制造及其自动化专业毕业设计(论文)3更有力。开式差速器的优点就是在铺装路面上转行行驶的效果最好。缺点就是在一个驱动轮丧失附着力的情况下，另外一个也没有驱动力。开式差速器的适用范围是所有铺装路面行驶的车辆，前桥驱动和后桥驱动都可以安装。1.2.2限滑差速器限滑差速器用于部分弥补开式差速器在越野路面的传动缺陷，它是在开式差速器的机构上加以改进，在差速器壳的边齿轮之间增加摩擦片，对应于行星齿轮组来讲，就是在行星架和太阳轮之间增加了摩擦片，增加太阳轮与行星架自由转动的阻力力矩。限滑差速器提供的附加扭矩，与摩擦片传递的动力和两驱动轮的转速差有关。在开式差速器结构上改进产生的LSD，不能做到100的限滑，因为限滑系数越高，车辆的转向特性越差。LSD具备开式差速器的传动特性和机械结构。优点就是提供一定的限滑力矩，缺点是转向特性变差，摩擦片寿命有限。LSD的适用范围是铺装路面和轻度越野路面。通常用于后驱车。前驱车一般不装，因为LSD会干涉转向，限滑系数越大，转向越困难。1.3差速器结构当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时。两侧主轮走过的曲长短也不相等即伸路面非平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮