托森差速器的设计与仿真（含CAD图纸及部分三维模型）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共39页)
编号：1182789
类型：共享资源
大小：18.84MB
格式：RAR
上传时间：2017-04-30
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
差速器
设计
仿真
cad
图纸
部分
部份
三维
模型
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 托森差速器的设计与仿真 摘 要 随着 世界 汽车行业的快速发展，汽车核心部件之一的差速器也在经历着巨大的变化，各式各样的差速器应运而生，相对国外差速器的发展与研究水平，国内相关设计与研究还处于追赶阶段。本次设计课题就主要来源于此，针对一款具体车型 作 托森差速器的设计与仿真。 本次设计的具体要求是设计出差速器的结构以及相应的尺寸，并进行三维建模以及运动仿真。针对此次设计，我做了以下工作，通过查阅大量的文献，分析了过内外差速器发展与研究现状，了解了差速器的结构，工作原理，以及种类。通过大量的对比分析出了每种差速器 的优点与缺点， 综合各方面的因素和实际情况 选择了托森差速器作为此次设计的方案。设计了托森差速器的主要结构以及相关 零件 的尺寸，运用 件 进行三维建模以及运动仿真。 关键词 ： 托森差速器 ; 三维建模 ; 运动仿真 ; 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I s we of as of of is A at to be is a to s of to a I a of a of of of I an of of to do I 3D 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘 要 . 1 章 前 言 .题的研究背景、及意义 . 3 内国外汽车差速器的研究发与展现状 . 3 外汽车差速器的研究发展现状 . 3 内汽车差速器的研究发展现状 . 4 速器的简介 . 5 车差速器的工作原理 . 错误 !未定义书签。 2 汽车差速器在汽车中的功用 . 错误 !未定义书签。 车差速器的分类 . 6 案选择 . 10 第 2 章 托森差速器的结构和工作原理 .森差速器的结构 . 11 动部分 . 12 动部分 . 12 速传动机构 . 12 森差速器的工作原理 . 12 森差速器的扭矩分配原理 . 13 第 3 章托森差速器的结构设计 . 错误 !未定义书签。 车型托森差速器的主要零部件结构及尺寸的设计 . 14 轮、蜗杆的设计 . 14 杆前后轴的设计 . 18 心轴的设计 . 19 齿圆柱齿轮设计 . 21 . 26 考车型数据 . 28 第 4 章差速器外壳的设计 .壳设计 . 29 车型托森差速器的主要零部件连接关系 . 29 零部件在整个壳体中的布局 . 29 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V 第 5 章托森差速器的建模及运动仿真 . 错误 !未定义书签。 模软件的介绍 . 31 件的功能介绍 . 31 课题主要用到的模块 . 31 动仿真 . 32 加伺服电机 . 32 真运动时间的设定 . 33 . 34 结论 .谢 .考文献 .买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第 1 章 前 言 题的研究背景、及意义 汽车差速器是由雷诺发明的，是汽车的众多零件的核心之一，有小零件大公用的美誉 2，雷诺是法国一家大型的汽车制造企业雷诺主要创始人之一。我们都知道，汽车在转弯时， 他的 左右 两侧车轮在相同时间内移动的距离是不同的，内轮移动的距离比外轮要小 3。差速器的功效就是 让汽车在转弯时左右两侧车轮的转速不同。 目前我国差速器的技术设计主要来自一些工业强国如美国日本等。虽然我国的差速器相比以往已经取得了很大的进步，但想要达到世界先进水品，还有一段很长的路要走，这影响了我过汽车产业的发展。 内国外汽车差速器的研究发与展现状 当前汽车的发展方向为经济性与动力性，如何实现经济性与动力性的相协调，就需要汽车的每一个部件发生变化。差速器作为核心部件，也在被不断的研究改进中 外汽车差速器的研究发展现状 国外的差速器研究水平遥遥领先国内，而且还在不断的进步中。伊顿集团是一家总部在美国 、 经营范围全球化的以汽车零部件的制造 与供应 为主营业务的 大型跨国公司 4。在这一领域居全球领先地位，他们用精密制造发来加工差速器的各个零部件。大众集团旗下的奥迪公司开发的托森差速器广泛的运用在旗下的高档四驱车里，广受市场欢迎。他们都很好的在越野性与安全性之间找到了一个完美的平衡点。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 1森差速器 内汽车差速器的研究发展现状 从目前来看，我国差速器也经过了长足的发展，但是现在 正处于汽车行业飞速发展的历史时刻，如果我们的差速器不能在这段时间内迅速提升，我们与世界的距离就会越拉越大。所以现在我们就要努力发展研究差速器。而我们现在最紧迫的任务就是提高其准确精度和安全性。中国汽车差速器市场在近几年发展迅速 ,随着国家政策鼓励，国有企业对其新的投资在不断增加，投资者对这一行业的关注度越来越高。差速器的类别也变得越丰富，作用也变得越来越完善。而目前国内由于制造业的整体水平与世界先进水品仍有差距，所以运用最为广泛，应用最多的是对整体工业水平要求不高的 对 称式锥齿轮差速器 5。差速器在过国内正在经历一段飞跃式的发展。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 1 称式锥齿轮差速器 速器的简介 汽车的差速器是汽车传动机构驱动桥中的一个核心部件。它的 功效 就是当汽车向两侧半轴传递发动机传递过来的动力的时候，能够让左右两侧的轴以不同的转速旋转 ，从而让左右两侧的车轮行驶的距离不同 。让两侧车轮能够尽最大可能的做纯滚动的转动，这样两侧车轮行驶的路程也就不想同了。从而减少轮胎与地面之间的摩擦阻力 6， ，改善汽车的行驶状况。因此才能够使汽车能够正常的转弯。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 车差速器的工作原理 图 1差速器工作原理 2 汽车差速器在汽车中的功用 汽车差速器有很多的零部件，但主要由以下几个部件构成： 1 左右半轴齿轮，2 两个行星齿轮 ,3 齿轮架。他是用来确保车子在转弯 的时候 或在路况恶劣的道路上 驾驶时 ，能够确保汽车左右两边车轮的转动 的 速度 是 不同 的 ，从而确保汽车的驱动轮不与地面打滑 7。汽车安装差速器是为了能够调整左右两侧车轮的转速的 ， 当汽车处于四轮驱动模式时，发动机驱动四个车轮，因此，汽车的四个车 轮就必须作为整体连接在一起。 如果装配在一起后 ，汽车在转弯的时候就百分之百不可能以相同的速度旋转，因此为了能够让汽车转弯时旋转速度大体不变，中央差速器就被添加了进来，他用来调整前后车轮转速的不等。 车差速器的分类 差速器一般大概分为开放式差速器，限滑式差速器，托森差速器，锁止式差速器。 a 开放式差速器的介绍 ： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 开放式差速器是一运用最为广泛的差速器，他向左右两侧驱动半轴分配的扭矩大小是相同的。 当汽车处于直线行驶的模式情况下，左边和右车轮受力并不存在不同，左右两半轴齿轮之间的转速是一样的 。 半轴齿 轮通相当直接与车轮相连，因此，在经过这样的动力传递之后，车轮得到的转速和最初从动齿圈的转速并没有发生变化。当车辆处于转弯模式情况下，内侧车轮的转速必须要比外内侧的转速低，这个时候就需要行星齿轮发生作用，他能够让左右两半轴齿轮出现轻微的转速差，而且在这个过程中，扭矩的传递并没有被中断。 缺点：差速器分配的动力有时会全部输出到阻力最小的车轮，造成空转。 图 1放式差速器 b 限滑差速器的介绍 因为开放式差速器有着很多的缺点，因此设计厂商又重新设计了新型的限滑购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 差速器。与开放差速器相比较，他增加了两个 零件，这两个零件分别是弹簧压盘和离合器组件。汽车在转弯的时候，配备有限滑差速器的车辆产生的力大到能够让半轴齿轮和离合器产生相对滑动。这样，左边和右边两驱动半轴的转速就不会相同。而分离离合器所在这个过程的扭矩分配是由弹簧组件的硬度和离合器材料的表面摩擦情况一起分配的。 优点：保证差速器在转动时不会发生空转。 图 1滑式差速器 c 锁止式差速器的介绍 锁止式差速器是开放式差速器发展过后的另一种系列，他的驱动桥实际上相当于一根实心轴，他的两半轴齿轮一般用电动气动或者是液压机构来锁止在一起的。一般配备锁止 式差速器的车辆都是越野车或者越野赛车，因为此类车型经常会在路面状况极差的环境下行驶，很多时候一侧车轮都会离开地面。而锁止式差速器因为他相当于一根实心轴，因此就相当于把两侧车轮给直接连接在一体，这样他们之间的转速也就完全一样。 d 托森差速器 的介绍 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 速器是限滑差速器（ 一种，其名字来源于 词几个字母的组合。意为牵引力自感应式扭矩分配，通俗来讲就是扭矩输出是根据各个车轮的实际需求来分配的。他的两大关键结构是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统， 正是 双蜗轮蜗杆的相互啮合互锁和扭矩单向的从蜗轮传到蜗杆齿轮的构造，从而成功的保证了差速器 的 锁止功能，保证车辆在行驶的时候不打滑 8。在弯道行驶车轮没有打滑时，如 果汽车 车向右转时， 内侧车轮快， 外侧车轮 慢。对于 托森差速器而言 ，左侧半轴驱动左侧蜗杆，并且 凭借 同步啮合齿轮 来 驱动车辆右侧的车轮，而当蜗杆驱动蜗轮时，他们两侧蜗杆就会自动的锁止。正是这一特性保 证了没有打滑的车轮它的牵引力是足够让汽车正常行驶的。 速器的特点：由于他是全时 4 驱， 4 个车轮都有牵引力的分配，汽车无论在各种路面上的性能都很好。实现了 随时随地的 扭矩管理， 并且在这一过程中不会中断也不会产生损失 。与其他的差速器相对比，托森差速器 在结构的设计中 并没有配备多片式离合器，因此在转动过程中就根本不会产生摩擦，因而不会对零件有任何的磨损，从而避免了我们维护的麻烦，他的可靠性是非常高的，他能够几乎所有的变速器、分配器正常一起的使用，能够与车辆的其他控制系统如安全控制系统等完美的 相兼容。 经典纯机械结构，他所独特线性锁止功能，是货真价实的全时四驱。 缺点：由于结构比较复杂，一方面导致加工制造难度十分大，所以整体成本过高，因此很多时候都只能够装备在高端车型上，另一方面造成整个汽车的自重过高，汽车加速性能相比其他没有配备托森的汽车加速性能逊色不少。托森差速器是纯机械设计的典范，但是因此需要非常高的加工精度、高强度的材料、制造工艺，造成成本非常高。所以一般我们见到运用的车型都是奥迪旗下的高端车里面，在普通车型里面很少配备。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 图 1森差速器 案选择 通过以上对比各 种类型差速器的优缺点，针对此次设计，选用托森差速器作为总体方案，接下来对托森差速器的工作原理进行详细的介绍说明。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 第 2 章 托森差速器的结构和工作原理 森差速器的结构 “托森 ”这个商标是 最早是 由格里森公司申请注册的， “意为转矩敏感式差速器 ”9。格里森公司是一家大型的汽车相关产业跨国公司，在汽车零部件的制造等方面处于也界领先地位。托森差速器主要由主动部分、从动部分以及连接两部分的差速传动机构构成。他 的作用类型一般分为两种，如图 A,B 所示。 A）左右两侧驱动轮转速相等 n1= b）左右两侧驱动轮转速不等（ n1 图 2间工作原理示意图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 图 2 森轴间差速器的结示意图 动部分 从示意图中可以看出空心轴 2、差速器外壳 3 组成他的主动部分。这两部分通过一对花链接连接。 另一方面， 发动机输出的转矩主要由差速器的空心轴传递到差速器外壳上。 动部分 如图所示，前轴蜗杆 9 和后轴蜗杆 5,差速器齿轮轴 1 和驱动轴凸缘盘 4 构 成了 他 的从动部分 的整体结构 。前后轴蜗杆彼此不接触 10。 速传动机构 分布在差速器壳体上的 6 个尺寸和结构均相同的齿轮构成 他 的差 速传动机构 森差速器的工作原理 设前蜗杆传递转速为 差速器壳的转速为 . 前蜗杆轴驱动转矩为，后蜗杆驱动轴转矩为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 1 = 时，汽车行驶状态为直线。发动机的动力传递先由空心轴传递给蜗轮轴再传递给蜗轮最后传至蜗杆。前后蜗轮分别将 发动机传递过来的动力 传递至前后桥，由于他们两者的转速是一样的，所以蜗轮与蜗杆之间是相对静止的， =，所以转矩也平均分配 ,既有 =+。 2 时，汽车行驶状态为弯道行驶 ， 差速器壳体一直在旋转， 0，前后蜗杆也随差速器壳体旋转，两轴之间的转速差通过的圆 柱齿轮的相对转动来实现。 但这一过程是需要在一定条件下才能实现的， 只有当两轴速度差相差不致太大的情况下才能 进行 差速。 森差速器的扭矩分配原理 托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的内摩擦力矩来进行分配的，他的传动效率是由由他的蜗轮螺旋角和他的传动副摩擦系数来决定的。又因螺旋角是不变的，所以传动副的摩擦情况主要决定传动效率。故主要取决于两侧转速。当 n1，近时，两侧轴的转速差主要由直尺圆柱齿轮吸收。当 高时，差速器就会对该车轮的空转有较大抵制的作用，输入转矩很大一部分会被输出到后端输出轴上 ， 当 时，此时输入转矩就会全部输出到后轴蜗杆上，这时 他 根本不 会起 任何 作用，差速器 将会 自动的被锁死。 图 2矩分配图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 第 3 章 的结构设计 车型 托森差速器 的主要零部件结构及尺寸的设计 轮、蜗杆的设计 根据 10085推荐 ,采用渐开线蜗杆 (11。 此次设计蜗杆选择的材料为 40加工之前先进行淬火处理 ,他的硬度为48蜗轮的材料选择 造方式用金属膜铸造，齿圈的材料选择青铜 ,轮芯材料选择灰铸铁 工方式选用铸造。 按照闭式蜗杆传动的设计原则 ,我们进行设计时第一步按照齿面接触疲劳强度进行设计 ,之后再根据计算出来的数据校核齿根弯曲疲劳强度和传动中心矩：12 322 （式 3 其中： ：蜗杆传动的中心距； ：蜗轮的许用接触应力； 2 ：蜗轮传递的转矩； ：载荷系数； ：弹性影响系数； ：接触系数； 1) 按 1 =4,估取 = P=100 n=1500/3=500r/买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 106 =1719000 2) 因为工作载荷较稳定 ,因此选取载荷分布不均匀系数=1,根据 1表 11取使用系数 = K= v= 1 (式 3 其中： ：使用系数；：动载系数；v：载荷分布不均匀系数 3) 因此次设计选用的是 且它要和钢蜗杆相 匹 配 ,故由机械设计指导手册查的弹性影响系数 =160 )设定蜗杆分度圆直径 传动中心距 a 的比值 a= 1机械设计中图 11可查到接触系数=) 蜗轮材料为 造方式为金属膜铸造 ,蜗杆螺旋齿面硬度 45此可从 1机械设计指导手册表 11查到蜗轮的基本许用应力 =268要求寿命 120000h, 应力循环次数 : N=60h =60 1 500 120000=109 (式 3 寿命系数： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 K = 8 = = K =268= 3 其中： ：蜗轮基本许用接触应力； K ：寿命系数。 6) a 3 28中心距 a=64 从 1中表 11模数 m=8,蜗杆分度圆直径 32 a= 1图 11可查得接触系数 Z=为 Z Z。所以上述结果可以使用。 1)轴向齿距 : m=8=式 3 直径系数： q= m=4（式 3 齿顶圆直径： 2h*2+2 1 8=48 式 3 齿根圆直径 : 2(h*a m+c） =32 2 (8+4)=8 3 分度圆导程角： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 r= 15(式 3 2)蜗轮 齿数 12； 变位系数 0 ； 验算传动比： i = 12/4 =3(式 3 这时传动比误差为 (3 3)/3=0，允许 。 蜗轮分度圆直径： 812=96 3 蜗轮喉圆直径： 26+2 8=112 3 蜗轮齿根圆直径： 26 2 8(1+76 3 蜗轮咽喉母圆半径： a 124 12112=8 3 = F(式 3 其中： k ：载荷系数； Y：螺旋角影响系数； 形系数； F ：许购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 用弯曲应力； ：弯曲应力；2T传递的转矩。 当量齿数： 45 3 根据 1 图 11可查得齿形系数： 旋角系数： Y=114045=用弯曲应力： F = F 从 1机械设计表 11查得由 10 1p 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56寿命系数： F =56 = 71 9 0 =曲强度是满足的。 杆前后轴的设计 轴的材料为 40由 1中表 15得， 40 为 3555 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 9 速 500r/=10001297，由 1中式 15得 1297，由 7中式 15得 n(式 3 其中： ：功率； n ：转速； 积。 d d=63 1表 15得 : W 式 3 W 式 3 T=106 1719000500 nN 3 0 0 9 1 9 0 0W (式 3 合格。 心轴的设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 轴的材料为 40由 7中表 15得 40 为 3555 速 1500 r/I 档传动比为 n= =901297，由 1中式 15得 n; 4 8901 1 2 3 ; 为 72 72100对于直径 d 小与或等于 100轴，有一个键槽时， 在不影响加工和精度的情况下，轴 增大 5%7%，因此 d 取为 d=77。 由 1表 15得 = W 1 4 )= =1 4 )= 式 3 合格。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 因为 据机械设计指导手册查表 9： 62 82 小径 d 取为 72用中系列，其规格为 NDB=10727812， C=0.6，r=考 d a =配形式为固定，公差采用一般用公差带，外花键中的 d 的公差是 D 的公差是 11， B 的公差是 齿圆柱齿轮设计 输入功率 100 0齿轮转速 n=1500r/数比 u=1 工作寿命为 120000 小 时。 度、材料及齿数。 1）选用的传动齿轮的类别为圆柱齿轮； 2）选用 7 级精度； 3）材料选择 ,齿轮材料依据机械设计指导手册 采用 40质 )， 他的 硬度为280 4）选择齿数 24。 由设计计算公式进行计算，即 321 1 式 3 其中： 度圆直径； 荷系数； 齿轮传递的扭矩； u ：齿数比； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 Z ：材料的弹性影响系数； H：接触疲劳许用应力； 宽系数； 05 n=05 90/05 N （ 3）由 1中表 10取齿宽系数 1。 （ 4）由 1中表 10料的弹性影响系数 Z = （ 5）由 1中图 10得齿轮的接触疲劳强度极限 600 （ 6）计算应力循环次数 N=60 =6013601120000 =09 (式 3 （ 7）由 1中图 10得接触疲劳寿命系数 ； （ 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1， 5521 S L i m 3 2)（ 1）试算齿轮分度圆直径 5 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 （ 2）计算圆周速度 V V= 36029100060 1 nd tm/s （ 3）计算齿宽 b 62611 td 4)计算齿宽与齿高之比 模数 mt=z=29/24=高 h=29/ 5）计算载荷系数 据 V=7 级精度，由 1中图 10轮相对支撑费对称布局时动载系数 齿轮： 1机械设计 中表 10得使用系数 K =1， 当他的精度等级为 7 级，齿轮相对支承非对称布置时， K= 2d 03 b = 2 )12 03 =K= 1中图 10 查得 KF=载荷系数 : 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 K=K 10 3 其中： 载系数； K ：使用系数； K、 齿间载荷分配系数。 （ 6） 根据 实际计算所得的载荷系数来校正所算得的分度圆直径， d=7 1 3 3 （ 7）计算模数 m M=弯曲强度的设计公式为 公式 ： m 3 212 F (式 3 其中： M：模数； Z：齿数； 转矩； 1) （ 1）由 1中图 10得齿轮的弯曲疲劳强度极限 500F （ 2）由 1中图 10得弯曲疲劳寿命系数 KF= （ 3）计算弯曲疲劳许用力 取安全系数 S=购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 0 S = 3 （ 4）计算载荷系数 K K=K =1 3 （ 5）由 1中表 10取齿行系数 6）由 1中表 10取应力校正系数 7）计算齿轮的 =)m 整后取 m=2为 d=29=d/m=29/2= 15。 ： 1) d=52=30) b=30=30) a=( ,咨询 6 4 2 0 0 030 3 140030/42000 b F t N/00N/ 3 合适。 ，转速 n,转矩 T P=1000KW n=1500r/=05 05 N齿轮的分度圆直径为： 30 d T N 3342N 蜗轮的分度圆直径为 2t= d T F 2r =32 520s i n i n c 1141 11 2a=4s 1411 N 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 选取 45 号钢，调质。根据 1中表 15 12， d=3 150 090112 套筒的直径为 191)如图所示的装配方案 2)1）因为齿轮与蜗轮是周向定位的方式，所以我们选用套筒 ,因此 186521 ll 166521 dd （ 2） b=30以 145432 215432 （ 3）由于蜗轮长度为 82以 8243 4043 （ 4）轴总长 1 4 818158215186554433221 3)图 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 8 根据定位准则， 齿轮、蜗轮 和 轴的周向定 位 全部选择 花键联接，由机械设计指导手册表 4得平键截面 bh=8键槽用键槽铣刀加工，长 度是 14齿轮轮毂与轴的配合为 7/ 6轮与轴的配合选用44b h m m m m ，蜗轮轮毂与轴的配合为 7/ 6的直径尺寸公差为 4)取轴端倒角为 145。 5) 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度 13。根据 机械设计指导手册表 15 a=的应力为 22221332 7 0 9 3 8 0 . 6 5 7 8 0 0 0 3 9 . 80 . 1 4 8c a a aM a T M P M 轴的材料 采用的是 45 钢，根据机械设计指导手册表 15得 1 60 ,故 1，因此轴的强度满足实际需要， 因此此方案合格。 考车型数据 最大功率： 100最大转矩： 1300 主减速器传动比： 高车速： 120速器传动比： 分动传动比： 高档： 低挡： 纸和说明书 ,咨询 9 第 4 章差速器外壳的设计 壳设计 用半径为 115度为 160圆柱体。差速器的外壳分成两部分，这两部分 是 用螺栓来联接 的 。在外壳中我们还需要添加一个套筒，此套筒是用来连接差速器的外壳和空心轴的。套筒的直径为 80度为 15 片 是 加在外壳与前、后蜗杆轴的联接处 的 ， 他的 作用是降低他们的摩擦。在蜗杆与差速器壳处也用垫片。 图 4速器外壳设计 车型 托森差速器 的主要零部件连接关系 零部件在整个壳体中的布局 托森差速器安装在变速器的后端盖处 ,他主要用来平衡转速和传递功率 ,托森差速器的零部件 连接关系，以及结构如图所示。两个蜗杆置于差速器壳体内，并分别与和齿轮轴驱动轴相连接。每个蜗杆与 3 个蜗轮相配合 ,构成了 6 对蜗轮。每个蜗轮轴上装有两个圆柱直尺齿轮，涡轮轴沿着差速器的断面平均距离安装 ,同一处的 2 个蜗轮轴上的直齿圆柱齿轮彼此啮合。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 图 4件布局图 1 差速器齿轮轴 2 空心轴 3 差速器外壳 4 驱动轴 5 驱动轴杆 6 直尺圆柱齿轮 7 涡轮轴 8 前轴蜗杆 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 第 5 章 的建模及运动仿真 模软件的介绍 此次毕业设 计建模及仿真用到的软件主要就是 软件的功能介绍 我们在平时的设计过称重运用 计软件可以实现各种各样的功能。 体建模。使用 计软件中的 3D 实体建模功能，可以省去很多不必要的步骤，加快项目的进程，将节省出来的时间用到其他步骤上，缩短产品的开发周期，节约人力物力财力，提高我们的效率。 2 大型装配体设计。 理可包含 1 万 多个零件的设计，因此节约了很多单独的设计，化繁为简，提升设计效率。 用此软件能够快速高效地创建钣金件设计，缩短设计周期，具有很强的灵活性与同用性。 用 计，焊件的结构等都可以进行很大的简化，十分方便。 5 塑料与铸造零件设计。我们在进行塑料盒铸造零件的设计过程中，如果运用此软件，开发满足性能与稳定性安全性可靠性要求的塑料或铸造零件设计的效率是很高的，花费很少的时间就可以完成很大的工作内容。 6 模具设计。运用此软件进行模具设计的时候，我们能够随时随地的对设计方案，设计过程中修改，并且每一次的修改都会马上生效。 7入导出。 运用此软件我们可以 据转换为各种满足需求的格式数据，缩短整个设计的周期，节约时间与金钱。 供了各种各样的转换程序， 据可以与 据相互转换，免去了很多不必要的麻烦。 课题主要用到的模块 此次设计主要运用到的模块如下： 图绘制模块 当我在创建托森差速器的各个零件时，通过 插件 2D 纸和说明书 ,咨询 2 来生成各个零件的截面 14。 件和特征模块 最常用的块和零件的特征编辑也是在这个模块中进 行完成的，零件的属性的自定义也都是在这个模块里进行编辑的 。 我们最常用的实体和曲面建模都是在这个模块里完成的。 配模块 在进行仿真的时候，我们都是把多个零件装配在一个整体之后才能进行仿真的，运用 装配模块就能实现这一功能。比如我们将蜗轮蜗杆齿轮等装配在一起构成差速器就需要此模块。除此之外，我们还可以添加装配体的零部件。进行子配体的操作等一系列功能。 级模块 运动仿真（ 块包括以下功能。 A 动画：装配体的仿真可以通过动 画来检验。 B：基本运动： C：运动分析（可在 M 插件中使用）。 动仿真 加伺服电机 伺服电机的添加入下两图所示 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 图 5服电机的添加 图 5服电机的添加 真运动时间的设定 下图为仿真运动时间的设定 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 图 5动时间的设定 以上步骤之后可以进行差速器的运动仿真，将差速器运动仿真的动画导出保存在电脑上。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 结论 经过几个月的 努力，我终于大致完成了此次设计，在这段期间，遇到了很多问题，但也解决了很多问题 。上学期期末的时候，通过与指导老师的沟通，选择了论文课题托森差速器的设计与仿真。为了写好这个题目，我在学校的图书馆和网上查阅饿了大量的资料，并进行了分类归纳总结，撰写了文献综述报告，完成了论文任务书。通过这些前期放面的准备，我大体了解了我此次论文的主要任务以及如何撰写论文。此次论文的难点主要是对差速器结构的设计以及相关零件的尺寸计算，还有就是运用 件对其进行三维建模和运动仿真。由于之前我对这一软件的使用并不是 很熟悉，花费了大量的时间去去学，还好，通过查阅资料或是向老师和同学请教，基本上能够熟练的使用此软件。通过前期的准备，我基本了解了差速器国内外的发展与研究现状，各种差速器的优缺点以及工作原理，选择了托森差速器作为此次设计的方案。在进行具体的零件结构和设计过程中， 尤其是相关轴承的选择，以及齿轮的设计，蜗轮蜗杆如何进行啮合。在此次设计过程中 遇到了很多难题，但是自己都能够一一克服，大体上完成了此次毕业论文，达到了这次毕业设计的目的，对大学四年来学习的知识再一次温习了一遍，又学到了很多以前没有学到的知识， 这些知识是完 全可以用在以后的学习生活或者是工作中的。 在这个过程中，我也 体会 了很多。我现有的知识是完全不够的，必须 不 断的学习，无论我们处于一个什么样的水平中。还有就是做事一定要合理安排时间，做好规划，才能事半功倍。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 致谢 最初拿到论文题目时，我自己感觉真的很茫然，感觉无从下手，像一个无头苍蝇一般查阅各种资料，但是很多都成都理工大学 我们毕业啦 其实是答辩的标题地方 托 森差速器的设计与仿真 答辩人 指导老师 王明波 刘思颂 选题背景 结构及原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结 题背景 1 差速器是汽车的核心部件之一 ， 国内在这方面的研究与世界先进水平还有很大的差距 。 如今很多高档 2 奥迪 3 选题背景 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结 选题背景 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结 主要研究内容 国内外现状分析 差速器的分类 托森差速器 工作原理 功能分析 结构设计 运动仿真 结构原理 It of it of it of it of 选题背景 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结 结构分析 主动部分：空心轴 2、差速器外壳 3 从动部分：前轴蜗杆 9和后轴蜗杆 5,差速器齿轮轴 1和驱动轴凸缘盘 4 传动机构：周布在差速器壳体上的 6个相同齿轮 结构核心；蜗轮蜗杆 的相互啮合 选题背景 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 论文总结 工作原理 n1= 直线行驶，蜗轮与蜗杆转速相同，扭矩 2 弯道行驶，前后蜗杆随差速器壳体旋转， 两轴的转速差通过圆柱齿轮的相对转动实现 结构设计 It of it of it of it of 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 选题背景 论文总结 蜗轮 蜗杆 蜗杆：渐开线， 40先进行淬火处理。 蜗轮： 属模铸造；齿圈：青铜 轮芯： 造 蜗杆蜗轮设计 322 齿面接触疲劳强度 齿根弯曲强度 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 选题背景 论文总结 蜗轮轴 材料： 45号钢，调制处理 齿轮、蜗轮和轴的周向定位全部选择花键联接 22221332 7 0 9 3 8 0 . 6 5 7 8 0 0 0 3 9 . 80 . 1 4 8c a a aM a T M P M 弯矩合成应力校合轴的强度 外壳设计 It of it of it of it of 结构原理 结构设计 外壳设计 运动仿真 选题背景 论文总结 杆与差速器壳之间都采用垫片。 垫片用来降低摩擦 运动仿真 It of it of it of it of 运动仿真 外壳设计 结构原理 结构设计 选题背景 论文总结 仿真软件： 维图 在软件中添加伺服电机，进行运动时间 的设定之后就可以生成动画。 运动仿真 外壳设计 结构原理 结构设计 选题背景 论文总结 爆炸图 仿真动画 论文总结 It of it of it of it of 运动仿真 外壳设计 结构原理 结构设计 论文总结 A B C 选题背景 对差速器的现状，以及各种差速器的 工作原理以及结构有了较为清晰的认识。 完成了托森差速器的结构设计、运动仿真 绘制出了零件图以及装配图。 基本达成设计要求，达到设计目的。 但由于水平有限，还有许多不足之处。 成都理工大学本科毕业设计（论文） I 托森差速器的设计与仿真 作者姓名：王明波 专业班级：机械 3 班 指导教师： 刘思颂 摘 要 随着 世界 汽车行业的快速发展，汽车核心部件之一的差速器也在经历着巨大的变化，各式各样的差速器应运而生，相对国外差速器的发展与研究水平，国内相关设计与研 究还处于追赶阶段。本次设计课题就主要来源于此，针对一款具体车型 作 托森差速器的设计与仿真。 本次设计的具体要求是设计出差速器的结构以及相应的尺寸，并进行三维建模以及运动仿真。针对此次设计，我做了以下工作，通过查阅大量的文献，分析了过内外差速器发展与研究现状，了解了差速器的结构，工作原理，以及种类。通过大量的 对比分析出了每种差速器的优 点与 缺点， 综合各方面的因素和实际情况 选择了托 森差速器作为此次设计的方案。设计了托森差速器的主要结构以及相关 零件 的尺寸，运用 件 进行三维建模以及运动仿真。 关键词 ： 托森差速器 ; 三维建模 ; 运动仿真 ; 都理工大学本科毕业设计（论文） s we of as of of is A at to be is a to s of to a I a of a of of of I an of of to do I 3D 都理工大学本科毕业设计（论文） 录 摘 要 . 1 章 前 言 .题的研究背景、及意义 . 2 内国外汽车差速器的研究发与展现状 . 2 外汽车差速器的研究发展现状 . 2 内汽车差速器的研究发展现状 . 3 速器的简介 . 4 车差速器的工作原理 . 5 2 汽车差速器在汽车中的功用 . 5 车差速器的分类 . 5 案选择 . 9 第 2 章 托森差速器的结构和工作原理 .森差速器的结构 . 10 动部分 . 11 动部分 . 11 速传动机构 . 11 森差速器的工作原理 . 11 森差速器的扭矩分配原理 . 12 第 3 章托森差速器的结构设计 .车型托森差速器的主要零部件结构及尺寸的设计 . 13 轮、蜗杆的设计 . 13 杆前后轴的设计 . 17 心轴的设计 . 18 齿圆柱齿轮设计 . 20 . 25 考车型数据 . 27 第 4 章差速器外壳的设计 .壳设计 . 28 车型托森差速器的主要零部件连接关系 . 28 零部件在整个壳体中的布局 . 28 第 5 章托森差速器的建模及运动仿真 .模软件的介绍 . 30 成都理工大学本科毕业设计（论文） 软件的功能介绍 . 30 课题主要用到的 模块 . 30 动仿真 . 31 加伺服电机 . 31 真运动时间的设定 . 32 . 33 结论 .谢 .考文献 .都理工大学本科毕业设计（论文） 2 第 1 章 前 言 题的研究背景、及意义 汽车差速器是由雷诺发明的， 是汽车的众多零件的核心之一，有小零件大公用的美誉 2，雷诺是法国一家大型的汽车制造企业雷诺主要创始人之一。 我们都知道，汽车在转弯时，他的 左右 两侧车轮在相同时间内移动的距离 是不同的，内轮移动的距离比外轮要小 3。差速器的功效就是 让汽车在转弯时左右两侧车轮的转速不同。 目前我国差速器的技术设计主要来自一些工业强国如美国日本等。虽然我国的差速器相比以往已经取得了很大的进步，但想要达到世界先进水品，还有一段很长的路要走，这影响了我过汽车产业的发展。 内 国 外汽车差速器的研究发 与 展现状 当前汽车的发展方向为经济性与动力性，如何实现经济性与动力性的相协调，就需要汽车的每一个部件发生变化。差速器作为核心部件，也在被不断的研究改进中 外汽车差速器的研究发展现状 国外的差速器研究水平遥遥领先国内，而且还在不断的进步中。伊顿集团是一家 总部在 美国 、 经营范围 全球化的 以 汽车零部件 的制造 与供应 为主营业务的 大型跨国公司 4。在这一领域居全球领先地位，他们用精密制造发来加工差速器的各个零部件。大众集团旗下的奥迪公司开发的托森差速器广泛的运用在旗下的高档四驱车里，广受市场欢迎。他们都很好的在越野性与安全性之间找到了一个完美的平衡点。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 3 图 1森差速器 内汽车差速器的研究发展现状 从目前来看，我国差速器也经过了长足的发展，但是现在正处于汽车行业飞速发展的历史时刻，如果我们的差速器不能在这段时间内迅速提升，我们与世界的距离就会越拉越大。所以现在我们就要努力发展研究差速器。而我们现在最紧迫的任务就是提高其准确精度和安全性。中国汽车差速器市场在近几年发展迅速 ,随着国家政策鼓励，国有企业对其新的投资在不断增加，投资者对这一行业的关注度越来越高。差速器的类别也变得越丰富，作用也变得越来越完善。而目前国内 由于制造业的整体水平与世界先进水品仍有差距，所以运用最为广泛， 应 用最多的是对 整体工业水平要求 不高的 对 称式锥齿轮差速器 5。差速器在过国内正在经历一段飞跃式的发展。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 4 图 1 称式锥齿轮差速器 速器的简介 汽车的差速器是 汽车传动机构 驱动桥 中 的 一个 核心部件。它的 功效 就是当汽车 向两侧 半轴传递 发动机传递过来的 动力的时候，能够让左右两侧的轴 以不同的转速旋转 ，从而让左右两侧的车轮行驶的距离不同 。 让两侧车轮能够尽最大可能的做纯滚动的转动，这样两侧车轮行驶的路程也就不想同了。从而减少轮胎与地面之间的摩擦阻力 6， ，改善汽车的行驶状况。 因此才能够使汽车能够正常的转弯。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 5 车差速器的工作原理 图 1差速器工作原理 2 汽车差速器在汽车中的功用 汽车差速器有很多的零部件，但主要由以下几个部件构成： 1 左右半轴齿轮，2 两个行星齿轮 ,3 齿轮架。他是用来确保 车子在 转弯 的时候 或在路况 恶劣的道路上 驾驶时 ，能够确保汽车左右 两边 车轮的转动 的 速度 是 不同 的 ，从而确保 汽车的驱动轮不与地面打滑 7。汽车安装差速器是为了能够调整左右两侧车轮的转速的 ，当汽车处于四轮驱动模式时，发动机驱动四个车轮，因此，汽车的四个车轮就必须作为整体连接在一起。 如果装配在一起后 ，汽车在转弯的时候就百分之百不可能以相同的速度旋转，因此为了能够让汽车转弯时旋转速度大体不变，中央差速器就被添加了进来，他用来调整前后车轮转速的不等。 车差速器的分类 差速器一般大概分为开放式差速器，限滑 式 差速器，托森差速器，锁止式差速器。 a 开放式差速器的介绍 ： 成都理工大学本科毕业设计（论文） 6 开放式差速器是一运用最为广泛的差速器，他向左右两侧驱动半轴分配的扭矩大小是相同的。 当汽车处于直线行驶的模式情况下， 左边和右车轮受力并不存在不同，左右两半轴齿轮之间的转速是一样的 。 半轴齿轮通相当直接与车轮相连，因此，在经过这样的动力传递之后，车轮得到的转速和最初从动齿圈的转速并没有发生变化。当车辆处于转弯模式 情况下 ， 内 侧车轮的转速 必须 要 比外 内侧 的转速 低 ，这个时候就需要行星齿轮发生作用，他能够让左右两半轴齿轮出现轻微的转速差，而且在这个过程中，扭矩的传递并没有被中断。 缺点：差速器分配的动力有时会全部输出到 阻力最小的车轮，造成空转。 图 1放式差速器 b 限滑差速器的介绍 因为开放式差速器有着很多的缺点，因此设计厂商又重新设计了新型的限滑成都理工大学本科毕业设计（论文） 7 差速器。与开放差速器相比较，他增加了两个零件，这两个零件分别是弹簧压盘和离合器组件。汽车在转弯的时候，配备有限滑差速器的车辆产生的力大到能够让半轴齿轮和离合器产生相对滑动。这样，左边和右边两驱动半轴的转速就不会相同。而分离离合器所在这个过程的扭矩分配是由弹簧组件的硬度和离合器材料的表面摩擦情况一起分配的。 优点：保证差速器在转动时不会发生空转。 图 1滑 式差速器 c 锁止式差速器的介绍 锁止式差速器是开放式差速器发展过后的另一种系列，他的驱动桥实际上相当于一根实心轴，他的两半轴齿轮一般用电动气动或者是液压机构来锁止在一起的。一般配备锁止式差速器的车辆都是越野车或者越野赛车，因为此类车型经常会在路面状况极差的环境下行驶，很多时候一侧车轮都会离开地面。而锁止式差速器因为他相当于一根实心轴，因此就相当于把两侧车轮给直接连接在一体，这样他们之间的转速也就完全一样。 d 托森差速器 的介绍 成都理工大学本科毕业设计（论文） 8 速器是限滑差速器（ 一种，其名字来源于 词几个字母的组合。意为牵引力自感应式扭矩分配，通俗来讲就是扭矩输出是根据各个车轮的实际需求来分配的。他的两大关键结构是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统， 正是 双蜗轮蜗杆的相互啮合互锁和扭矩单向的从蜗轮传到蜗杆齿轮的构造，从而成功的保证了差速器 的 锁止功能，保证车辆在行驶的时候不打滑 8。在弯道行驶车轮没有打滑时，如 果汽车 车向右转时， 内侧车轮快， 外侧车轮 慢。对于 托森差速器而言 ，左侧半轴驱动左侧蜗杆，并 且 凭借 同步啮合齿轮 来 驱动车辆右侧的车轮， 而当蜗杆驱动蜗轮时，他们两侧蜗杆就会自动的锁止。正是这一特性保证了没有打滑的车轮它的牵引力是足够让汽车正常行驶的。 速器的特点：由于他是全时 4 驱， 4 个车轮都有牵引力的分配，汽车无论在各种路面上的性能都很好。实现了 随时随地的 扭矩管理， 并且在这一过程中不会中断也不会产生损失 。 与其他 的差速器相 对比 ，托森差速器 在结构的设计中 并没有 配备 多片式离合器， 因此在转动过程中就根本不会产生 摩擦，因而不会对零件有任何的磨损， 从而避免了我们维护的麻烦，他的可靠性是非常高的，他能够几乎所有的变速器、分配器正常一起的使用，能够与车辆的其他控制系统如安全控制系统等完美的 相兼容。 经典纯机械结构，他所独特线性锁止功能，是货真价实的全时四驱。 缺点：由于结构比较复杂，一方面导致加工制造难度十分大，所以整体成本过高，因此很多时候都只能够装备在高端车型上，另一方面造成整个汽车的自重过高，汽车加速性能相比其他没有配备托森的汽车加速性能逊色不少。托森差速器是纯机械设计的典范，但是因此需要非常高 的加工精度、高强度的材料、制造工艺，造成成本非常高。所以一般我们见到运用的车型都是奥迪旗下的高端车里面，在普通车型里面很少配备。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 9 图 1森差速器 案选择 通过以上对比各种类型差速器的优缺点，针对此次设计，选用托森差速器作为总体方案，接下来对托森差速器的工作原理进行详细的介绍说明。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 10 第 2 章 托森差速器的结构和工作原理 森差速器的结构 “托森 ”这个商标是 最早是 由格里森公司申请 注册的 ， “意为转矩敏感式差速器 ”9。 格里森公司是一家大型的汽车相关产业跨国公司，在汽车零部件的制造等方面处于也界领先地位。 托森差速器 主要 由主动部分、从动部分以及连接两部分的差速传动机构构成。他 的作用类型一般分为两种，如图 A,B 所示。 A）左右两侧驱动轮转速相等 n1= b）左右两侧驱动轮转速不等（ n1 图 2间 工作原理 示意图 成都理工大学本科毕业设计（论文） 11 图 2 森轴间差速器的结示意图 动部分 从示意图中可以看出 空心轴 2、差速器外壳 3 组成他的主动部分。这两部分通过一对 花链接连接。 另一方面， 发动机 输出 的 转矩 主要 由 差速器的 空心轴传递到差速器外壳 上 。 动部分 如图所示，前轴蜗杆 9 和后轴蜗杆 5,差速器齿轮轴 1 和驱动轴凸缘盘 4 构 成了 他 的从动部分 的整体结构 。前后轴蜗杆彼此不接触 10。 速传动机构 分 布在差速器壳体上的 6 个尺寸和结构均相同的齿轮构成 他 的差速传动机构 森差速器的工作原理 设前蜗杆传递转速为 0. 前蜗杆轴驱动转矩为 蜗杆驱动轴转矩为 0. 成都理工大学本科毕业设计（论文） 12 1 车行驶状态为直线。发动机的动力传递 先由空心轴传递给 蜗轮 轴再传递给 蜗轮 最后传至 蜗杆。前后蜗轮分别将 发动机传递过来的动力 传递至前后桥，由于 他们两者的转速是一样的，所以 蜗轮与蜗杆之间 是相对静止的 ，a1=0，所以转矩也平均分配 ,既有 1+ 2 a1车行驶状态为弯道行驶 ， 差速器壳体一直在旋转， ，前后蜗杆也随差速器壳体旋转，两轴之间的转速差通过的圆柱齿轮的相对转动来实现。 但这一过程是需要在一定条件下才能实现的， 只有当两轴速度差相差不致太大的情况下才能 进行 差速。 森差速器的扭矩分配原理 托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的内摩擦力矩来进行分配的，他的传动效率是由由他的蜗轮螺旋角和他的传动副摩擦系数来决定的。又因螺旋角是不变的，所以传动副的摩擦情况主要决定传动效率。故主要取决于两侧转速。当 侧轴的转速差主要由直尺圆柱齿轮吸收。当 高时，差速器就会对 该车轮的空转有较大 抵制 的作用 ，输入转矩很大一部分会被输出 到后端输出轴上 ， 当 时，此时输入转矩就会 全部输出 到后轴蜗杆上，这时 他 根本不 会 起任何 作用，差速器 将会 自动的被锁死。 图 2矩分配图 成都理工大学本科毕业设计（论文） 13 第 3 章 托森差速器 的结构设计 车型 托森差速器 的主要零部件结构及尺寸的设计 轮、蜗杆的设计 根据 10085推荐 ,采用渐 开线蜗杆 (11。 此次设计 蜗杆选择的 材料为 40加工之前先 进行淬火处理 ,他的硬度为48蜗轮 的材料选择 造方式用金属膜铸造， 齿圈的材料选 择 青铜 ,轮芯 材料选择 灰铸铁 工方式选用铸造 。 计准则 进行设计 按照 闭式蜗杆传动的设计 原则 ,我们进行设计时第一步按照齿面接触疲劳强度进行设计 ,之后再根据计算出来的数据校核齿根弯曲疲劳强度和传动中心矩：12 322 （式 3 其中： ：蜗杆传动的中心距； ：蜗轮的许用接触应力； 2 ：蜗轮传递的转矩； ：载荷系数； ：弹性影响系数； ：接触系数； 1) 按 1 =4,估取 = P=100 n=1500/3=500r/都理工大学本科毕业设计（论文） 14 106 =1719000 2) 因为工作载荷较稳定 ,因此选取载荷分布不均匀系数=1,根据 1表 11取使用系数 = K= v= 1 (式 3 其中： ：使用系数；：动载系数；v：载荷分布不均匀系数 3) 因 此次设计 选用的是 且它要和 钢蜗杆相 匹 配 ,故 由机械设计指导手册查的 弹性影响系数 =160 )设定 蜗杆分度圆直径 传动中心距 a 的比值 a= 1机械设计中图 11可查到接触系数=) 蜗轮材料为 造方式为金属膜铸造 ,蜗杆螺旋齿面硬度 45此 可从 1机械设计指导手册 表 11查到蜗轮的基本许用应力 =268要求寿命 120000h, 应力循环次数 : N=60h =60 1 500 120000=109 (式 3 寿命系数： 成都理工大学本科毕业设计（论文） 15 K = 8 = = K =268= 3 其中： ：蜗轮基本许用接触应力； K ：寿命系数。 6) a 3 28中心距 a=64 从 1中表 11模数 m=8,蜗杆分度圆直径 32 a= 1图 11可查得接触系数 Z=为 Z Z。所以上述结果可以使用。 1)轴向齿距 : m=8=式 3 直径系数： q= m=4（式 3 齿顶圆直径： 2h*2+2 1 8=48 式 3 齿根圆直径 : 2(h*am+c） =32 2 (8+4)=8 3 分度圆导程角： 成都理工大学本科毕业设计（论文） 16 r=15(式 3 2)蜗轮齿数 12； 变位系数 0 ； 验算传动比： i = 12/4 =3(式 3 这时传动比误差为 (3 3)/3=0，允许。 蜗轮分度圆直径： 812=96 3 蜗轮喉圆直径： 26+2 8=112 3 蜗轮齿根圆直径： 26 2 8(1+76 3 蜗轮咽喉母圆半径： a 124 12112=8 3 = F(式 3 其中： k ：载荷系数； Y：螺旋角影响系数； 形系数； F ：许成都理工大学本科毕业设计（论文） 17 用弯曲应力； ：弯曲应力；2T传递的转矩。 当量齿数： 45 3 根据 1 图 11可查得齿形系数： 旋角系数： Y=114045=用弯曲应力： F = F 从 1机械设计 表 11查得由 10 1p 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56寿命系数： F =56 = 71 9 0 =曲强度是满足的。 杆前后轴的设计 轴的材料为 40由 1中表 15得， 40 为 3555 成都理工大学本科毕业设计（论文） 18 速 500r/=10001297，由 1中式 15得 1297，由 7中式 15得 n(式 3 其中： ：功率； n ：转速； 积。 d d=63 1表 15得 : W 式 3 W 式 3 T=106 1719000500 nN 3 0 0 9 1 9 0 0W (式 3 合格。 心轴的设计 成都理工大学本科毕业设计（论文） 19 轴的材料为 40由 7中表 15得 40 为 3555 速 1500 r/I 档传动比为 n= =901297，由 1中式 15得 n; 4 8901 1 2 3 ; 为 72 72100对于直径 d 小与或等于 100轴，有一个键槽时， 在不影响加工和精度的情况下，轴 增大 5%7%，因此 d 取为 d=77。 由 1表 15得 = W 1 4 )= =1 4 )= 式 3 合格。 成都理工大学本科毕业设计（论文） 20 因为 根据 机械设计指导手册 查 表 9 ： 62 82 小径 2用中系列，其规格为 NDB=10727812， C=0.6，r=考 d a =配形式为固定， 公差 采用一般用公差带，外花键中的 d 的公差是 D 的公差是 11， B 的公差是 齿圆柱齿轮设计 输入功率 100 0齿轮转速 n=1500r/数比 u=1 工作寿命为 120000 小时。 度 、材料及齿数。 1）选用的传动齿轮的类别为圆柱齿轮； 2）选用 7 级精度； 3）材料选择 ,齿轮材料依据机械设计指导手册 采用 40质 )， 他的 硬度为280 4）选择齿数 24。 齿面接触强度设计 进行设计计算 。 由设计计算公式进行计算，即 321 1 式 3 其中： 度圆直径； 荷系数； 齿轮传递的扭矩； u ：齿数比； 成都理工大学本科毕业设计（论文） 21 Z ：材料的弹性影响系数； H：接触疲劳许用应力； 宽系数； 05 n=05 90/05 N （ 3）由 1中表 10取齿宽系数 1。 （ 4）由 1中表 10料的弹性影响系数 Z = （ 5）由 1中图 10得齿轮的接触疲劳强度极限 600 （ 6）计算应力循环次数 N=60 =6013601120000 =09 (式 3 （ 7）由 1中图 10得接触疲劳寿命系数 ； （ 8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1， 5521 S L i m 3 2)（ 1）试算齿轮分度圆直径 5 都理工大学本科毕业设计（论文） 22 （ 2）计算圆周速度 V V= 36029100060 1 nd tm/s （ 3）计算齿宽 b 62611 td 4)计算齿宽与齿高之比 数 mt=z=29/24=高 h=9/ 5）计算载荷系数 据 V=7 级精度，由 1中图 10轮相对支撑费对称布局时动载系数 齿轮： 1机械设计 中表 10得使用系数 K =1， 当他的精度等级为 7 级，齿轮相对支承非对称布置时， K= 2d 03 b = 2 )12 03 K= 1中图 10 查得 KF=载荷系数 : 成都理工大学本科毕业设计（论文） 23 K=K 10 3 其中： 载系数； K ：使用系数； K、 齿间载荷分配系数。 （ 6） 根据 实际计算所得的载荷系数来校正所算得的分度圆直径， d=71 3 3 （ 7）计算模数 m M=弯曲强度的设计公式为 公式 ： m 3 212 F (式 3 其中： M：模数； Z：齿数； 转矩； 1) （ 1）由 1中图 10得齿轮的弯曲疲劳强度极限 500F （ 2）由 1中图 10得弯曲疲劳寿命系数 KF= （ 3）计算弯曲疲劳许用力 取安全系数 S=成都理工大学本科毕业设计（论文） 24 0 S = 3 （ 4）计算载荷系数 K K=K =1 3 （ 5）由 1中表 10取齿行系数 6）由 1中表 10取应力校正系数 7）计算齿轮的 =)m 整后取 m=2为 d=29=d/m=29/2= 15。 1) d=52=30) b=30=30) a=( （论文） 25 4200030 3 140030/42000 b F t N/00N/ 3 合适。 ，转速 n,转矩 T P=1000KW n=1500r/=05 05 N齿轮的分度圆直径为： 30 d T N =3342N 蜗轮的分度圆直径为 2t= d T F 2r =32 520s i n i n c 1141 11 2a=4s 1411 N 成都理工大学本科毕业设计（论文） 26 选取 45 号钢，调质。根据 1中表 15 12， d=3 150090112 套筒的直径为 191)如图所示的装配方案 2)1）因为齿轮与蜗轮是周向定位的方式，所以我们选用套筒 ,因此 186521 ll 166521 dd （ 2） b=30以 145432 215432 （ 3）由于蜗轮长度为 82以 8243 4043 （ 4）轴总长 1 4 818158215186554433221 3)图 3 成都理工大学本科毕业设计（论文） 27 根据定位准则， 齿轮、蜗轮 和 轴的周向定位 全部选择 花键联接，由机械设计指导手册表 4得平键截面 bh=8键槽用键槽铣刀加工，长 度是 14齿轮轮毂与轴的配合为 7/ 6轮与轴的配合选用44b h m m m m ，蜗轮轮毂与轴的配合为 7/ 6的直径尺寸公差为 4)取轴端倒角为 145。 5) 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度 13。根据 机械设计指导手册表 15 a=的应力 为 22221332 7 0 9 3 8 0 . 6 5 7 8 0 0 0 3 9 . 80 . 1 4 8c a a aM a T M P M 轴的材料 采用的是 45 钢，根据 机械设计指导手册表 15得 1 60 ,故 1，因此轴的强度满足实际需要，因此此方案合格。 考车型数据 最大功率： 100最大转矩： 1300 主减速器传动比： 高车速： 120速器传动比： 分动传动比： 高档： 低挡： 成都理工大学本科毕业设计（论文） 28 第 4 章差速器外壳的设计 壳设计 用半径为 115度为 160圆柱体。差速器的外壳分成两部分，这两部分 是 用螺栓来联接 的 。 在外壳中我们还需要添加一个套筒 ， 此套筒是用来连接差速器的外壳和空心轴的。 套筒 的 直径为 80度为 15片 是 加在外壳与前、后蜗杆轴的联接处 的 ， 他的 作用是 降低 他们的摩擦。在蜗杆与差速器
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号