点点的毕业设计.doc

娄 底 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 机电工程 系 机电一体化 专业 09 级 机大一班课题名称: 汽车差速行星齿轮传动系统设计指导教师 : 罗 红 专 设计者: 张紫希 学号： 200904030120完成时间: 2011年12月05日序 言 在机械设计制造厂中所生产的每一种产品，编制机械加工工艺规程和设计，制造相应的工艺装备是最重要的生产技术准备工作。由于工艺和工装指导并服务于产品零部件的加工与装配，因此，该项设计工作是工厂的基础工作之一，是企业实现优质、高产、低成本的基本手段和有效途径，必须给予足够的重视。1目 录1. 设计任务书12普通圆锥齿轮差速器设计23 .对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理34 .对称式圆锥行星齿轮差速器的结构45. 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算56. 差速器齿轮的基本参数的选择57. 差速器齿轮的几何计算88. 差速器齿轮的强度计算109. 差速器齿轮的材料1210齿轮的润滑1211总结1312参考资料目录错误！未定义书签。5题目：汽车差速行星齿轮传动系统设计1. 设计任务书(一)原始数据发动机功率: 76.0/5200 KW； 后桥最大转矩: 158/4000 NM。（二）设计内容1. 方案设计与认证1) 各系统的设计及方案分析论证2) 总体结构设计方案论述2 设计过程1) 传动系统的选择与设计2) 行走系统的设计3) 转向系统的选择与设计 4) 制动系统的选择与设5) 锥齿轮的设计6) 差速行星齿轮传动系统装配图一张7) 锥齿轮零件图一张(三) 设计任务1) 差速行星齿轮传动系统装配图一张2) 锥齿轮零件图一张3） 设计说明书一份(四) 设计进度1) 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2) 第二阶段：差速行星齿轮传动系统3) 第三阶段：制动系统的选择与设计4) 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写2普通圆锥齿轮差速器设计汽车在行驶过程中左，右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。例如，转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内侧的车轮；汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径的不同而使左、右车轮行程不等。如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上的滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎的磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车左、右驱动轮间都装有轮间差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学要求。差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。3 .对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理图2-1 差速器差速原理 如图2-1所示，对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体，形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮6固连在一起，固为主动件，设其角速度为；半轴齿轮1和2为从动件，其角速度为和。A、B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。行星齿轮的中心点为C，A、B、C三点到差速器旋转轴线的距离均为。 当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，处在同一半径上的A、B、C三点的圆周速度都相等（图2-1），其值为。于是=，即差速器不起差速作用，而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。当行星齿轮4除公转外，还绕本身的轴5以角速度自转时（图），啮合点A的圆周速度为=+，啮合点B的圆周速度为=-。于是+=（+）+(-)即 + =2 （2-1） 若角速度以每分钟转数表示，则 （2-2）式（2-2）为两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式，它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下，都可以借行星齿轮以相应转速自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。有式2-2）还可以得知：当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；当差速器壳的转速为零（例如中央制动器制动传动轴时），若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。4 .对称式圆锥行星齿轮差速器的结构普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。如图3-2所示。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。图2-2 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳5. 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算由于在差速器壳上装着主减速器从动齿轮，所以在确定主减速器从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。6. 差速器齿轮的基本参数的选择1.行星齿轮数目的选择 载货汽车采用2个行星齿轮。 2.行星齿轮球面半径的确定 圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，通常取决于行星齿轮的背面的球面半径，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距，因此在一定程度上也表征了差速器的强度。 球面半径可按如下的经验公式确定： mm 12(2-3) 式中：行星齿轮球面半径系数，可取2.522.99，对于有2个行星齿轮的载货汽车取小值； T计算转矩，取Tce和Tcs的较小值，Nm.计算转矩的计算 （2-4） 式中车轮的滚动半径， =0.398migh变速器量高档传动比。igh =1根据所选定的主减速比i0值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。把nn=5200r/n , =140km/h , r=0.398m , igh=1代入（2-4）计算出 i=5.91从动锥齿轮计算转矩Tce （2-5） 式中：Tce计算转矩，Nm；Temax发动机最大转矩；Temax =158 Nmn计算驱动桥数，1；if变速器传动比，if=3.704；i0主减速器传动比，I 0=5.91；变速器传动效率，=0.96；k液力变矩器变矩系数，K=1；Kd由于猛接离合器而产生的动载系数，Kd=1；i1变速器最低挡传动比，i1=1；代入式（2-5），有： Tce=3320.4 Nm主动锥齿轮计算转矩T=896.4Nm根据上式=2.7=40mm 所以预选其节锥距A=40mm3.行星齿轮与半轴齿轮的选择为了获得较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少。但一般不少于10。半轴齿轮的齿数采用1425，大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比/在1.52.0的范围内。 差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合的，因此，在确定这两种齿轮齿数时，应考虑它们之间的装配关系，在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左右两半轴齿轮的齿数，之和必须能被行星齿轮的数目所整除，以便行星齿轮能均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围，否则，差速器将无法安装，即应满足的安装条件为： (2-6) 式中：，左右半轴齿轮的齿数，对于对称式圆锥齿轮差速器来说，= 行星齿轮数目； 任意整数。在此=12，=20 满足以上要求。4.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 首先初步求出行星齿轮与半轴齿轮的节锥角， =30.96 =90-=59.03 再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数m m=3.35 查阅文献3 取m=4mm得=48mm =420=80mm 5.压力角目前，汽车差速器的齿轮大都采用22.5的压力角，齿高系数为0.8。最小齿数可减少到10，并且在小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下，还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。由于这种齿形的最小齿数比压力角为20的少，故可以用较大的模数以提高轮齿的强度。在此选22.5的压力角。6. 行星齿轮安装孔的直径及其深度L行星齿轮的安装孔的直径与行星齿轮轴的名义尺寸相同，而行星齿轮的安装孔的深度就是行星齿轮在其轴上的支承长度，通常取： 式中：差速器传递的转矩，Nm；在此取3320.4Nm 行星齿轮的数目；在此为4 行星齿轮支承面中点至锥顶的距离，mm， 0.5d， d为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而d0.8； 支承面的许用挤压应力，在此取69 MPa根据上式 =64mm =0.564=32mm 18.4mm 20mm7. 差速器齿轮的几何计算表3-1汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1行星齿轮齿数10，应尽量取最小值=122半轴齿轮齿数=1425，且需满足式（1-4）=203模数=4mm4齿面宽b=(0.250.30)A;b10m20mm 续表 序号项目计算公式计算结果5工作齿高=6.4mm6全齿高7.2037压力角22.58轴交角=909节圆直径； 10节锥角，=30.96，11节锥距=40mm12周节=3.1416=12.56mm13齿顶高;=4.14mm=2.25mm14齿根高=1.788-;=1.788-=3.012mm;=4.9mm15径向间隙=-=0.188+0.051=0.803mm16齿根角=;=4.32; =6.9817面锥角；=35.28=66.0118根锥角；=26.64=52.0519外圆直径；mmmm20节圆顶点至齿轮外缘距离mmmm续表序号项目计算公式计算结果21理论弧齿厚 =5.92 mm=6.63 mm22齿侧间隙=0.2450.330 mm=0.250mm23弦齿厚=5.269mm=6.49mm24弦齿高=4.29mm=2.32mm8. 差速器齿轮的强度计算差速器齿轮的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，它不像主减速器齿轮那样经常处于啮合状态，只有当汽车转弯或左右轮行驶不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。因此对于差速器齿轮主要应进行弯曲强度校核。轮齿弯曲强度为 MPa (3-6) 式中：差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩，其计算式 在此为498.06Nm； 差速器的行星齿轮数； 半轴齿轮齿数；尺寸系数，反映材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有关，当时，在此0.629载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承型式时，1.001.1；其他方式支承时取1.101.25。支承刚度大时取最小值。质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好，周节及径向跳动精度高时，可取1.0; 计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，由图1-1可查得=0.225图1-2 弯曲计算用综合系数根据上式=478.6MPa980 MPa所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求。此节内容图表参考了著作文献1中差速器设计一节。9. 差速器齿轮的材料差速器齿轮和主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造，目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用。10齿轮的润滑1采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。2. 润滑油的选择：齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。11总结课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间短暂略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，从中得到的收获还是非常多的。作为一名汽车服务工程大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依、有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。设计过程中反复拆装差速器实物，研究其内部结构和配合关系，多次参观实验室，和老师跟同学共同探讨问题，一项项克服难关，最终完成了本次课程设计。从而把以前学习的理论知识更好的与实际结合，使我对汽车差速器这一部分更加了解，并熟知其工作原理。在设计过程中培养了我的综合运用机械设计课程及其他课程理论知识和利用生产时间知识来解决实际问题的能力，真正做到了学以致用。在此期间我我们同学之间互相帮助，共同面对机械设计课程设计当中遇到的困难，培养了我们的团队精神。在这些过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己的系统的自我学习能力的欠缺，将来要进一步加强，今后的学习还要更加的努力。作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 auto CAD制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。虽然过去从未独立应用