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含CAD图纸、说明书 TY1250 载货 汽车 差速器 设计 CAD 图纸 说明书

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TY1250型载货汽车差速器设计摘 要 差速器是汽车转向过程中所必须的传动机构，差速器在重型载重车上使用较频繁，损坏较严重。所以对于差速器的结构设计，相关参数的优化设计、性能设计等都非常重要。本文首先介绍了差速器技术的应用背景及国内外研究动态。对差速器的工作原理、结构、作用及种类等进行了详细的介绍。在做出各种比较之后，确定对称式圆锥行星齿轮差速器为设计类型。对称式圆锥行星齿轮差速器能把扭矩大致平均的分配给半轴，并允许车轮有相对转动。对差速器进行了详细的设计计算，从而确定了差速器各个零部件如半轴齿轮、行星齿轮、十字轴等的详细参数，确定了各零部件的选用材料，并校核了各个零部件的强度。简述了依据汽车设计规范对差速器各零件进行结构设计的主要思路，给出了在Pro/ E 软件中基于特征创建差速器各零件三维模型的思路与结果，阐述了建立差速器三维装配模型的方法和主要步骤。差速器各零件三维精确建模有助于提高其零件的数控加工精度，三维虚拟装配则有助于及时发现和解决结构设计中的问题，从而缩短差速器产品的研发周期，降低设计成本。介绍了差速器典型零部件的加工工艺过程。 关键词：差速器；结构设计；三维建模；虚拟装配；加工工艺The design of differential for TY1250-based Truck Abstract Differential is a necessary transmission system in steering process，which is used frequently on heavy truck, and is often damaged severelyTherefore, the structural design for the differential, the relevant parameter optimization, design for performance, etc. are very important. Firstly,this paper describes the background and research and dynamic of the differential.On this basis, make a detailed description for the working principle ,structure, function and types and soof of the differential. Making all kinds of comparisons, to determine the symmetric cone used for the design of planetary gear type differential. Symmetrical cone planetary gear differential can roughly evenly distribute the torque to the axle, and allows a relative rotation wheel. On differential conducted detailed design calculation thereby identified differential various components such Axle gears, planetary gear, cross shaft etc. detailed parameters determined each parts selection materials and check various Ling components intensity. After the major idea of configuration design for automobile differential based on criterions of automobile design were expounded, the thoughts and results of 3 -D modeling of parts for differential based on feature were presented by Pro/ Engineer software. Finally, the method and steps of 3-D virtual assembly modeling were expounded. Precise 3-D modeling of parts for differential are helpful to improving precision of NC, and 3-D virtual assembly are helpful to detecting and setttling problems of configuration design, so time of develoment for differential manufacture will be shortened and cost of the design will be reduced. Finally, the typical differential parts machining process are introduced.Key words: differential; configuration design; 3-D modeling; virtual assembly; processing technic目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景11.1.1 国内外的研究动态11.1.2 差速器今后的发展41.2 课题研究的意义51.3 课题主要内容6第2章 差速器结构方案的选择72.1 对称锥齿轮式差速器72.1.1 普通锥齿轮式差速器72.1.2 摩擦片式差速器82.1.3 强制锁止式差速器92.2 滑块凸轮式差速器102.3 蜗轮式差速器112.4 牙嵌式自由轮差速器122.5 结构方案的确定12第3章 详细设计计算过程143.1 差速器的设计计算与校核143.1.1 差速器齿轮主要参数选择143.1.1.1 行星齿轮数目n的选择143.1.1.2 行星齿轮球面半径的确定143.1.1.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数、的选择173.1.1.4 行星齿轮和半轴齿轮节锥角，模数m的确定173.1.1.5 压力角183.1.1.6 行星齿轮轴直径d及支承长度183.1.2 差速器齿轮的强度计算183.1.3 汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表203.1.4 差速器齿轮的材料213.2 半轴的设计计算及校核223.2.1 半轴结构形式选择223.2.2 半轴详细计算与校核过程223.2.2.1 全浮式半轴的计算载荷的计算223.2.2.2 全浮式半轴的杆部直径的计算233.2.2.3 半轴的扭转切应力233.2.2.4 半轴的扭转角233.2.2.5 半轴花键强度校核243.2.2.6 半轴的结构设计及材料选取24第4章 三维模型的建立264.1 Pro/E软件简介264.2 差速器结构设计274.3 差速器各零件的三维实体建模284.4 差速器三维装配模型的建立294.5 结语30第5章 差速器十字轴加工工艺315.1 轴类零件的功用、结构特点及技术要求315.2 轴类零件的毛坯和材料325.3 十字轴的加工工艺分析325.4 十字轴的制造工艺过程33结 论35参考文献：37致 谢39第1章 绪论1.1 课题研究背景 目前国内重型汽车的差速器产品技术基本源自美国、德国、 日本等几个传统的工业国家，我国现有技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国的差速器没有自己的核心技术产品，自主开发能力仍然很弱，影响了整车的开发。在差速器的技术开发上还有很长的路要走。1.1.1 国内外的研究动态 目前汽车在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每个部件都在发生着变化。差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高需求的车辆。国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断地进步，年销售额达18亿美金的伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机、变速箱、牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位。主要产品包括发动部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器类产品04年的销售量达250万只，在同类产品中居领导地位。国内的差速器起步较晚，目前的发展主要靠引进消化国外产品来满足需求。因此，我们要抓住市场机遇，在保证现有差速器生产和改进的同时，要充分认识到改革与发展的关系，更要认识到创新对发展的巨大推动作用。我们要紧随世界的步伐，使我们的产品向高技术含量，智能化得方向发展，开发出适合我国国情的，具有自主知识产权的新一代差速器。目前国内外差速器的典型结构类型举例如下：1）无单边滑动摆块式差速器 研制了一种新型无单边滑动摆块式汽车差速器，阐述其工作原理和结构设计，加工了试验样机，进行了装车道路试验。结果表明，与常规差速器相比，这种新型差速器结构简单、加工成本低，在道路试验中能够可靠地实现差速工作，在泥泞、湿滑等不良路面上能够有效避免车轮单侧打滑。2）导球式限滑差速器结构及工作原理 导球式限滑差速器的最大特点是利用滚球沿具有一定轨迹的导槽的运动代替了齿轮传动来实现差速与限滑功能，其具体结构组成如图1-1所示 图1-1 导球式限滑差速器结构图1壳体 2端盖 3滚球保持架 4滚球 5传力盘 6止推垫片 7平垫片 滚球保持架3与壳体1连接在一起，它是转矩的输入部件，滚球4在保持架的导槽内运动并将力传递给两侧的传力盘5，后者将转矩传给半轴。在传力盘的表面开有具有一定轨迹的导槽，使滚球按一定轨迹运动。导槽槽形设计成与滚球有一定接触角，用于传递对传力盘的压力。止推垫片6是壳体、端盖及传力盘之间的摩擦元件。平垫片7用于调整初始限滑转矩。3）托森差速器 托森差速器巧妙利用了正逆两对蜗轮蜗杆传动高摩擦、低效率的特性，提高了左右半轴的转矩比K b, 因此它能根据转速差的变化, 自动调整左右驱动车轮的转矩分配, 它成功地克服了普通锥齿轮差速器的先天缺陷, 提高了汽车的通过性。托森差速器能根据转速差的变化, 实现转矩分配的自动调节。毫无疑问, 托森差速器将获得更加广泛的应用。 托森差速器是由美国格里森公司设计的一种转矩敏感型车用差速器。从根本上讲，托森差速器仍然是利用行星轮系的差动原理设计的一种差速器，但是由于它充分利用了蜗轮蜗杆传动副的高摩擦性和自锁性，使锁紧系数和转矩比比普通差速器有了大幅提高。 托森差速器对于转矩的再分配是借助于蜗轮蜗杆传动副间较大的内摩擦力矩实现的。当两半轴没有转速差时，蜗轮与蜗杆没有相对运动，所以来自主减速器从动齿轮的转矩平均分配到两半轴上，相当于差速器不起作用。当两半轴存在转速差时(这里设右半轴转速大于左半轴，即也n。)，差速器起差速作用，由于右半轴转速比左半轴快，差速器的行星蜗轮必然会对右半轴施加一个阻力矩，对左半轴施加一个动力矩。这相当于右半轴把一部分转矩通过行星蜗轮传递给左半轴。托森差速器的结构:主动部分由空心轴、差速器外壳组成。两者借花链固连一体。发动机输出转矩经空心轴传入差速器外壳。从动部分由前后轴蜗杆, 差速器齿轮轴和驱动轴凸缘盘组成。前轴蜗杆与差速器齿轮轴连为一体, 并与前驱动桥相连；后轴蜗杆与驱动轴凸缘盘连为一体, 并与后驱动桥相连。前后轴蜗杆彼此不接触。4）普通防滑差速器作用、结构与工作原理防滑差速器也称为差速锁，结构图如图1-2，即在一侧半轴齿轮与差速器壳体之间装有多片式离合器，离合器连接一侧的半轴齿轮与差速器壳体。差速器正常工作时（即在良好的路面直线行驶或转向时），离合器处于分离状态。当有一侧车轮在附着力小的路面的打滑时，两侧车轮转速差过大时，控制离合器适当接合，差速器壳通过离合器驱动一侧半轴齿轮。则另一侧的半轴齿轮转速在差速器作用下被约束，从而防止附着力小的车轮打滑。图1-2 防滑差速器结构图防滑差速器的控制难点在于差速器内的离合器的控制，很明显的一点是，在汽车正常转向时，离合器是不能被接合的，如果高速转向时离合器接合，后果就只有翻车事故了！目前国内外差速器的建模及分析方法举例如下：1） 基于Pro/E的差速器三维建模在Pro/E 环境中，建立差速器各零件的三维实体模型后，可定义各零部件之间的装配配合关系，进而建立差速器总成三维实体模型。Pro/E 软件中，装配树（多叉树）的层次关系体现了实际形成产品的装配顺序，形象地表达了产品、部件、零件之间的父子从属关系，其层次结构表达方法，可满足人机交互装配规划和装配过程仿真功能的要求，作出的差速器三维实体模型形象、逼真、直观。2）防滑差速器壳体有限元分析 有限元模型作为原结构的离散化模型，其好坏直接关系到求解的正确性和精度。首先利用UG三维CAD软件按照差速器壳体设计图纸建立其几何实体模型，几何实体模型完成后导入到ANSYS中，经过修改后再生成有限元模型。 防滑差速器壳体模型的各个部件之间用粘接运算进行连接，以模拟螺钉连接。在进行强度和刚度计算分析时，对防滑差速器壳体的左右轴承轴颈表面、左半轴轴承安装端面以及行星齿轮轴孔处进行位移约束。对有限元模型施加载荷时，作以下等效处理：分别将圆周力等效为沿其圆周方向的等效节点力，加载到其有限元模型上。3）基于ADAMS的差速器仿真为了提高仿真结果的可靠性，在现有COSMOSMotion软件仿真结论的基础上，把轴向滑块凸轮式差速器模型从UG软件导入ADAMS/View中，并对各连接点添加相应约束、反复修正弹簧参数之后进行了仿真，可得到左右差速轮的角速度曲线及差器壳的合反转矩曲线。 4）基于CATIA 的差速器分析 该方法最大的特点是建模与有限元分析使用同一软件平台,避免了接口传递可能产生的数据错误,是一种简便可行、运行效率高的齿轮设计与分析方法。结合实例,可完成了某型差速器直齿圆锥齿轮的建模和有限元分析。1.1.2 差速器今后的发展目前中国的汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点。伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在同类差速器产品中居领导地位。最近伊顿开发了新型的锁式差速器，它的工作原理及与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑后，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四轮驱动的车辆。因为只要驱动轮的任何一侧发生打滑空转以后，伊顿锁式差速器会马上锁止动力，并把全部动力转到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。毫无疑问，更强的越野性和安全性是差速器的最终目标。1.2 课题研究的意义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。其结果一方面轮胎磨损、消耗功率与燃料，另一方面也不能按我们所要求的绕转向瞬时中心转向，这必然导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车传动系统的左、右驱动轮间都装有差速器，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。 差速器主要有三大功用： 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； 将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。从而满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。汽车差速器原理结构图如图1-1。 图1-1 差速器结构原理图 本课题选择对称式圆锥行星齿轮差速器为设计类型，对称式圆锥行星齿轮差速器属于非常普通的类型，它虽不能像防滑差速器那样满足在坏路面或泥泞路面上正常行驶，但由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、质量较小、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。因此，能够设计研究出非常好的对称式圆锥行星齿轮差速器，是具有重大意义的。 国内目前的差速器产品大多是通过引进而开发的类型，没有什么核心的技术产品，还有一部分是通过进口的产品。现在我国已经对差速器有了深入的研究设计，但没有形成一定规模的工业化设计和制造，所以我们需要在这个领域开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型汽车差速器。1.3 课题主要内容从接到任务书开始，便是进行了大量的中外文献查阅，从而充分了解了差速器目前在国内外的研究动态，以及今后的发展趋势。在此基础之上，参见汽车设计上的差速器结构介绍，以及本校车辆实验室同类型车的差速器零件实物，最终选择普通对称式锥齿轮差速器结构类型为设计方案。在确定了结构设计方案之后，对所设计类型差速器的各个零部件进行了详细的设计计算及校核。在最后确定了各个参数之后，并利用Pro/E软件对差速器进行了各零部件的三维建模及装配分析。然后绘出了各个零部件的二维零件图及装配总成图。最后选择典型零件十字轴进行了加工工艺分析。第2章 差速器结构方案的选择差速器按其结构特征不同，分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。2.1 对称锥齿轮式差速器汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，它具有结构简单、质量较小等优点，故应用广泛。它又分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等。2.1.1 普通锥齿轮式差速器普通锥齿轮式差速器由于结构简单、工作平稳可靠，所以广泛应用于一般使用条件的汽车驱动桥中。下图为其示意图，图2-1中为差速器壳的角速度；、分别为左、右两半轴的角速度；为差速器壳接受的转矩；为差速器的内摩擦力矩；、分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。 图2-1 普通锥齿轮式差速器示意图 根据运动分析可得 +2 （2-1） 显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右半轴将等速反向旋转。 根据力矩平衡可得 （2-2） 差速器性能常以锁紧系数k是来表征，定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下式确定 （2-3） 结合式(2-2)可得 (2-4) 定义半轴的转矩比,则与之间有 ； (2-5) 普通锥齿轮差速器的锁紧系数一般为005015，两半轴转矩比=111135，这说明左、右半轴的转矩差别不大，故可以认为分配给两半轴的转矩大致相等，这样的分配比例对于在良好路面上行驶的汽车来说是合适的。但当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同样地减小，无法发挥潜在牵引力，以致汽车停驶。2.1.2 摩擦片式差速器为了增加差速器的内摩擦力矩，在半轴齿轮7与差速器壳1之间装上了摩擦片2(如图2-2)。两根行星齿轮轴5互相垂直，轴的两端制成V形面4与差速器壳孔上的V形面相配，两个行星齿轮轴5的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮背面有压盘3和主、从动摩擦片2，主、从动摩擦片2分别经花键与差速器壳1和压盘3相连。图2-2 摩擦片式差速器 1差速器壳体 2摩擦片 3压盘 4V形面 5行星齿轮轴 6行星齿轮 7半轴齿轮当传递转矩时，差速器壳通过斜面对行星齿轮轴产生沿行星齿轮轴线方向的轴向力，该轴向力推动行星齿轮使压盘将摩擦片压紧。当左、右半轴转速不等时，主、从动摩擦片间产生相对滑转，从而产生摩擦力矩。此摩擦力矩，与差速器所传递的转矩丁。成正比，可表示为示为 (2-6)式中，为摩擦片平均摩擦半径；为差速器壳V形面中点到半轴齿轮中心线的距离；为摩擦因数；为摩擦面数；为V形面的半角。摩擦片式差速器的锁紧系数可达0.6，可达4。这种差速器结构简单，工作平稳，可明显提高汽车通过性。2.1.3 强制锁止式差速器当一个驱动轮处于附着系数较小的路面时，可通过液压或气动操纵机构使内、外接合器(即差速锁)啮合，此后差速器壳与半轴锁紧在一起，使差速器不起作用，这样可充分利用地面的附着系数，使牵引力达到可能得最大值。对于装有强制锁止式差速器的42型汽车，假设一驱动轮行驶在低附着系数的路面上，另一驱动轮行驶在高附着系数的路面上，这样装有普通锥齿轮差速器的汽车所能发挥的最大牵引力为 (2-7）式中，为驱动桥上的负荷。如果差速器完全锁住，则汽车所能发挥的最大牵引力为 （2-8） 可见，采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住，可使汽车的牵引力提高倍，从而提高了汽车通过性。当然，如果左、右车轮都处于低附着系数的路面，虽锁住差速器，但牵引力仍超过车轮与地面间的附着力，汽车也无法行驶。 强制锁止式差速器可充分利用原差速器结构，其结构简单，操作方便。2.2 滑块凸轮式差速器 图2-3为双排径向滑块凸轮式差速器。 图2-3 双排径向滑块凸轮式差速器 1差速器壳 2滑块 3外凸轮 4内凸轮差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径向滑动。滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴用花键连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。滑块凸轮式差速器址一种高摩擦自锁差速器，其结构紧凑、质量小，但其结构较复杂，在零件材料、机械加工、热处耶、化学处理等方面均有较高的技术要求。2.3 蜗轮式差速器 蜗轮式差速器(如下图2-4)也是一种高摩擦自锁差速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1、5啮合，从而组成一行星齿轮系统。这种差速器半轴的转矩比为 （2-9）式中，为蜗杆螺旋角；为摩擦角。 图2-4 涡轮式差速器 1、5半轴涡轮 2、4蜗杆 3行星齿轮蜗轮式差速器的半轴转矩比可高达567900，锁紧系数是达0708。但在如此高的内摩擦情况下，差速器磨损快、寿命短。当把降到265300，降到045050时，可提高该差速器的使用寿命。由于这种差速器结构复杂，制造精度要求高，因而限制了它的应用。2.4 牙嵌式自由轮差速器牙嵌式自由轮差速器是自锁式差速器的一种（图2-5）。装有这种差速器的汽车在直线行驶时，主动环可将由主减速器传来的转矩按左、右轮阻力的大小分配给左、右从动环(即左、右半轴)。当一侧车轮悬空或进入泥泞、冰雪等路面时，主动环的转矩可全部或大部分分配给另一侧车轮。当转弯行驶时，外侧车轮有快转的趋势，使外侧从动环与主动环脱开，即中断对外轮的转矩传递；内侧车轮有慢转的趋势，使内侧从动环与主动环压得更紧，即主动环转矩全部传给内轮。由于该差速器在转弯时是内轮单边传动，会引起转向沉重，当拖带挂车时尤为突出。此外，由于左、右车轮的转矩时断时续，车轮传动装置受的动载荷较大，单边传动也使其受较大的载荷。 图2-5 牙嵌式自由轮差速器牙嵌式自由轮差速器的半轴转矩比是可变的，最大可为无穷大。该差速器工作可靠，使用寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。2.5 结构方案的确定 通过以上对四种差速器的介绍，经过比较，普通锥齿轮式差速器由于结构简单、工作平稳可靠、质量较小等优点，应用广泛，它用于一般使用条件的各种汽车的驱动桥中。所以，本课题选用普通锥齿轮式差速器，确定的结构方案为：对称式圆锥行星齿轮差速器。对称式圆锥行星齿轮差速器能把扭矩大致平均的分配给半轴，并允许车轮有相对转动。 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2-6所示。 图2-6 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-差速器右壳第3章 详细设计计算过程3.1 差速器的设计计算与校核3.1.1 差速器齿轮主要参数选择3.1.1.1 行星齿轮数目n的选择从主减速器传来的扭矩要通过差速器分配给车轮。为此，行星齿轮数n需要根据承载情况来选择，在承载不大的情况下n可取两个，反之应取n=4。货车和越野车多采用4个行星齿轮，多于4个行星齿轮的在安装上会有困难。轿车常用两个行星齿轮。采用行星齿轮数目多了，每个行星齿轮上的力就可以减小了。在此，题目设计TY1250型载货汽车差速器，所以取行星齿轮数n=4。3.1.1.2 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与承载能力。 球面半径可按如下的经验公式确定： （3-1） 式中：行星齿轮球面半径系数，可取2.53.0，对于有4个行星齿轮的 乘用车和商用车取小值，对于有两个行星齿轮的轿车及4个行星 齿轮的越野车和矿用车取大值。这里取=2.5。 计算转矩，取，Tce为按发动机最大转矩和最低 档传动比从动锥齿轮的计算转矩；Tcs为按驱动轮打滑转矩确定从 动锥齿轮的计算转矩。单位Nm。 为球面半径。计算转矩的计算 的计算： （3-2) 式中：为猛接离合器所产生的动载系数，液力自动变速器：=1，具有 手动操纵的机械变速器的高性能赛车:=3,性能系数fi=0的汽车： =1，fi0的汽车：kd=或者由经验确定。这里取=1。 发动机最大转矩，根据汽车最大总质量及最高车速等参考同类 型车，选取发动机型号为：康明斯c260 20，额定功率/转速： 191kw/2200r/min,最大转矩/转速：1025n.m/1400r/min。 液力变矩器变矩系数，取=1。 主减速器传动比，其中n为发动机额定转速， n=2200r/min；r为轮胎半径，由轮胎规格12.00 R20，查阅 GB/T2977-1997载重轮胎系列可知r=526mm；为最高车速， 由题目知Vmax=80km/h；为变速器最高档传动比，=1。代入 各个数据得：i0=5.45，取i0=5.728。 变速器1档传动比，参考汽车理论， ，其中G为车重， G=1800010=180000N；最大爬坡度i=tan=40%,则 =arctan40%=21.8；r=0.526m；Ttqmax=800n.m；i0=5.728；t 为传动效率，取=0.95x0.96=0.912；f取0.02。代入各个数据 得6.89。 分动器传动比，由于此车为单驱动轴，无需设计分动器，所以取 =1。 从发动机到万向传动轴之间的传动效率，取=0.9。 驱动桥数，=1。代入以上各个参数值，得Tce=36407N.m。 的计算： （3-3) 式中：满载状态下一个驱动桥上的静载荷，参见汽车设计（1）， 表1-6，有满载后轴载重65%-70%，所以可取 =18000065%=117000N。 汽车最大加速度时的后轴负荷系数，商用车:=1.11.2,乘用车： =1.21.4，这里取=1.1。 轮胎与路面间的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，在良 好的混凝土或者沥青路上，可取0.85。 轮胎滚动半径，=0.526m。 主减速器从动齿轮到车轮之间的传动比，及轮边减速器传动比，为 4。 主减速器主动齿轮到车轮之间的传动效率，取0.85。代入以上各个参数，可得=19464nm。 由的结果，比较与得=19464nm。再将各参数代入公式，得=67.25mm。差速器行星齿轮球面半径确定后 ，可以根据下式预选节锥距。 =(0.980.99)=66mm （3-4）3.1.1.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数、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： （3-5）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，=4。 任意整数。在此取=12，=20 满足以上要求。3.1.1.4 行星齿轮和半轴齿轮节锥角，模数m的确定 首先初步求出行星齿轮与半轴齿轮的节锥角， =26.56=27 =63.43=63并且满足+=90。 再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数m m=4.99查阅文献机械零件设计手册，取m=5。从而可以算出行星齿轮与半轴齿轮的大端分度圆直径，即=60mm ，mm。3.1.1.5 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。3.1.1.6 行星齿轮轴直径d及支承长度行星齿轮轴直径d（mm）为 (3-6)式中：差速器传递的转矩，Nm；在此=19464Nm。 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，约为半轴齿轮齿宽中点处平均直径 d的一半，即=，而d0.8=0.8120=96，则=96/2=48mm。 支承面的许用挤压应力，在此取98 MPa。代入各个参数可得，d30mm。 行星齿轮在轴上的支承长度 L=1.1d=33mm。3.1.2 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，它不像主减速器那样经常处于啮合状态，只有当汽车转弯时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的计算。齿轮弯曲应力（MPa）为 (3-7)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 nm。 差速器的行星齿轮数，n=4。尺寸系数，反映材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理等因数有关，当 时，在此0.66。齿面载荷分配系数，跨置式结构：1.001.1；悬臂式结构： =1.001.25，在此取=1.1。质量系数，当轮齿接触良好，齿距及径向跳动精度高时，=1.0。 齿轮模数，m=5。 、分别为半轴齿轮齿宽及其大端分度圆直径，=（0.250.30） =19.8，取20mm，=120mm。 计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，参考驱动桥P131， 图3-8，即下图，可以取J=0.224。 图3-8 弯曲计算用综合系数 代入以上各个参数，可以得 MPa980MPa所以差速器齿轮满足弯曲强度要求。3.1.3 汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表 根据以上计算过程将直齿锥齿轮的各个参数整理计算如表3-1表3-1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，且满足=243模数=5mm4齿面宽b=(0.250.30)A;b10m20mm5工作齿高=8mm6全齿高mm7压力角22.58轴交角=90=909节圆直径mmmm10节锥角 =27=6311节锥距=66mm12周节=3.1416=15.708mm13齿顶高;=5.39mm=2.61mm14齿根高=1.788-=1.788-=3.55mm=6.33mm15径向间隙=-=0.188+0.051=0.991mm16齿根角=3.08 =5.4817面锥角=32.48=66.0818根锥角=23.92=57.5219外圆直径=69.6mm=122.4mm3.1.4 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。在此，选用差速器齿轮材料为20CrMnTi。3.2 半轴的设计计算及校核3.2.1 半轴结构形式选择 从差速器传出来的扭矩经过半轴 （或在经过轮边减速器）、轮毂最后传给车轮，所以半轴是传动系中传递扭矩的一个重要零件。半轴由于受力情况不同，它有半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。半轴传递扭矩是它的首要任务。但由于轮毂的安装结构不同，非全浮式半轴除受到扭矩之外，还要受到车轮上的作用力诸如:车轮上的垂直力、侧向力以及牵引力或制动力所形成的纵向力。半浮式半轴的结构特点是，半轴外端的支承位于半轴套管外端的内孔中，车轮装在半轴上。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反作用力所引起的全部力和力矩。半浮式半轴结构简单，所受载荷大，只用于乘用车和总质量较小的商用车上。全浮式半轴的结构特点是，半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支撑在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其他反力和弯矩全部又桥壳来承受，但由于桥壳变形、轮毂与差速器半轴齿轮不同心、半轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素，会引起半轴的弯曲变形，由此引起的弯曲应力一般为5到70MPa。全浮式半轴主要用于总质量大的商用车上。根据以上部分并结合题目要求，选择半轴形式为：带有凸缘的全浮式半轴。3.2.2 半轴详细计算与校核过程3.2.2.1 全浮式半轴的计算载荷的计算其计算载荷可按车轮附着力矩计算，即按下式计算 (3-8）式中：驱动桥的最大静载荷，=117000N。 车轮半径，=0.526m。 负荷转移系数，=1.1。 附着系数，取0.8。则代入以上各个参数，可得=27078Nm。3.2.2.2 全浮式半轴的杆部直径的计算全浮式半轴的杆部直径d计算公式如下 (3-9) 式中：半轴计算转矩，=27078Nm。 直径系数，=0.2050.218，这里取=0.210。代入以上各个参数，可得d56mm。3.2.2.3 半轴的扭转切应力 (3-10)式中：为半轴计算转矩，=27078Nm；d为半轴杆部直径，d=56mm；取3.14，代入公式可得=639MPa。而半轴扭转切应力宜为500700MPa，639MPa在此范围之内，所以满足强度要求。3.2.2.4 半轴的扭转角 (3-11)式中：半轴承受的最大扭矩，=27078Nm。 半轴的长度，=900mm。 的材料的剪切弹性模量，半轴材料选40Cr，上网查得其弹性模量为177GPa。 半轴断面的极惯性矩，。代入各个参数，可得=6.20，而转角宜在615之间。3.2.2.5 半轴花键强度校核 根据半轴杆部直径选取花键型号为：Z-Ddb（16-65565），参考机械零件设计手册，上册，。半轴在承受最大扭矩时其花键的剪切应力与挤压应力的计算可按如下两个公式计算: (3-12) （3-13）式中：半轴承受的最大转矩，=27078Nm。 半轴花键(轴)外径，=65mm。 相配的花键孔内径，=56mm。 花键齿数，在此=16。 花键工作长度，=80mm。 花键齿宽，=5mm。 载荷分布的不均匀系数，取0.75。代入各个参数，可得=70.5MPa，=184MPa。根据要求当传递的转矩最大时，半轴花键的切应力不应超过72 MPa，挤压应力不应超过196 MPa，以上计算结果均满足要求。 3.2.2.6 半轴的结构设计及材料选取为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取10齿(轿车半轴)至18齿(载货汽车半轴)。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形或梯形花键的。半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。在此选取半轴材料为40Cr。第4章 三维模型的建立 差速器的传统结构设计基本上采用二维系统，缺点是零件的结构形状不能灵活改变，同时，零部件之间的装配关系通过二维装配图表达使设计人员只能由二维图想象零部件的三维安装定位情况，实际装配中若产品的设计有误差而无法进行准确的装配时，则往往会导致产品的重新设计，使开发周期延长、开发成本增加。现代差速器设计采用参数化设计，是一种使用参数快速构造和修改几何模型的造型方法，大大缩短了开发周期、降低了开发成本。而基于参数化设计的软件一般都是三维建模软件。在机械行业之中，三维建模的软件有很多，高端的有UG NX、CATIA，中端的有Pro/E、SolidEdg等，低端的有CAXA、Solid3000等。在这次毕业设计之中，需要建立的差速器零件模型有行星齿轮、半轴齿轮、十字轴、差速器壳、半轴齿轮推力垫片、行星齿轮球面垫片，在此选用Pro/E软件进行差速器的各个零件的建模及装配。本文在差速器结构设计完成后，基于Pro/ E 软件平台，先将参数化技术引入差速器零件三维建模设计中，再将已建立三维实体的各零部件进行虚拟装配，其优点是一旦发现干涉现象或存在尺寸问题，可随时修改相关零件尺寸，且零件和装配件的相关部分自动修改，并按比例自动重新生成，能真实反映零部件的实际形状和相互位置关系，便于确认修改结果。4.1 Pro/E软件简介Pro/E是一款优秀的计算机辅助设计与制造软件，它以其易学易用、功能强大和互联互通的特点，推动了产品开发机构中个人效率和过程效率的提高。它既能节省时间和成本，有能提高产品质量。该版本构建于Pro/E野火版的成熟技术之上，包括了400多项增强功能和许多新增功能，使CAD系统的互连互通性能又上了一个新的台阶。PTC公司率先在机械电子行业的计算机辅助设计系统中提出了参数化的概念，成功的开发了以参数化为基础，以三维造型为设计模式的Pro/E系统，改变了传统的设计观念，带动了整个行业的发展。参数化的设计模式，不仅能够清楚的表达设计对象的几何尺寸，而且具有实际的物理意义。Pro/E三维实体造型可以将使用者的设计概念，以最真实的模型在计算机上呈现出来，随时计算出产品的面积、体积、质心、重量、惯性矩等属性，解决复杂产品之间的干涉，提高效率，降低成本，便于设计人员之间的交流。它避免了传统二维下的点、线、面设计的不足。三维实体模式设计形象、逼真、直观，而二维设计需要用户进行空间想象。Pro/E是一个基于特征的实体建模工具，以特征为组成模型的基本单元，实体模型是通过特征完成设计的，即实体模型是特征的叠加。例如，可以通过使用拉伸特征生成零件主体，使用切除材料等特征形成最终零件。Pro/E是一个参数化的系统，根据参数创建设计模型，几何形状的大小都由尺寸参数控制，用户在产品设计过程中使用的所有尺寸参数与物理参数都在于单一的数据中，可以随时修改这些参数，并可对设计对象进行简单的分析，计算出模型的体积、质量和惯性矩等。特征之间存在着相互依赖的关系，使得某一单独特征的修改，会牵动其他特征的改变。用户还可以使用数学运算方式建立各特征的位置。体现其参数化的特点。Pro/E创建的三维模型可以随时生成二维工程图，而且自动标注尺寸。它们之间具有双向关联的特征，采用单一的数据管理。不论在3D或2D图形上做尺寸修改，同时装配、制造等相关设计也会自动修改，可确保资料的正确性，并避免反复修正的耗时性，确保工程数据的完整与设计修改的高效。4.2 差速器结构设计差速器结构设计是其零部件三维建模的基础，必须综合考虑匹配车型、动力总成特性参数、汽车通过性参数（如地隙）、平均路面条件等。为此，将其结构设计主要内容和思路简述如下： 一般需依据汽车设计规范，查阅设计公式图表进行差速器齿轮（包括行星齿轮、半轴齿轮）基本参数（包括各齿轮齿数、模数、压力角、行星齿轮安装尺寸等）选择，再进行差速器齿轮几何尺寸计算与强度校核。由于行星齿轮在差速器工作中经常只起等臂推力杆的作用，仅在左、右车轮有转速差时行星齿轮和半轴齿轮间才有相对滚动，故对差速器齿轮可不考虑其疲劳寿命，仅进行弯曲强度校核即可，强度校核中差速器锥齿轮的材料可选为40CrMnTi、20CrMoTi 和20CrMo 等。 差速器壳是装在主减速器从动齿轮上，故在确定主减速器从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器壳的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮导向轴承支座的限制。差速器壳体的结构参数主要有壳体厚度、壳体外部直径、内部直径、长度及半轴直径等。差速器壳体的内部直径主要由行星齿轮和半轴齿轮的直径决定，差速器的外部直径则有壳体厚度和内部直径决定。差速器壳沿驱动轴方向的长度与半轴齿轮、行星齿轮及半轴齿轮内部花键的长度有关。壳体的厚度主要决定因素是差速器壳体强度，在满足强度和足够的安全系数条件下，壳体厚度应尽量减小，以减轻重量，节约成本。 同时差速器壳体的结构参数还与半轴的结构参数有关，特别是与半轴的直径关系最密切。如半轴与差速器连接处的花键的齿数、模数及直径直接决定了差速器壳沿驱动轴方向的长度。4.3 差速器各零件的三维实体建模差速器结构设计完成后，就可以使用各零件的结构参数在Pro/E 软件中进行其三维实体精确建模了。对于十字轴、差速器左（右）半壳、垫片等零件，因仅涉及Pro/E 的基本特征，操作相对简单，这里仅给出其三维建模结果，如图4-1和图4-2 所示。其中十字轴可利用拉伸和旋转特征生成，差速器壳利可用拉伸、旋转以及孔、筋、阵列和倒角等特征生成。 图4-1 十字轴 图4-2 差速器壳至于依据基本结构参数，如各齿轮齿数、模数、压力角、行星齿轮安装尺寸等进行行星齿轮和半轴齿轮的三维实体建模因涉及Pro/E 中高级操作，现将主要思路简述如下：由于齿轮齿廓是复杂曲线渐开线，可以通过曲线选项中的曲线方程来拟合轮齿渐开线，即采用“自方程创立基准曲线”的方式，通过直接输入渐开线方程创建一个齿槽两侧渐开线，再利用扫描混合特征（blend）生成该渐开线齿，最后，通过阵列特征（pattern tool）完成全部齿轮齿廓的三维建模。行星齿轮三维建模效果如图4-3。半轴齿轮的三维建模与行星齿轮基本相同，其过程和具体步骤略，半轴齿轮三维建模效果如图4-4。 图4-3 行星齿轮 图4-4 半轴齿轮 4.4 差速器三维装配模型的建立 在Pro/E 环境中，建立差速器各零件的三维实体模型后，可定义各零部件之间的装配配合关系，进而建立差速器总成三维实体模型。Pro/E 软件中，装配树（多叉树）的层次关系体现了实际形成产品的装配顺序，形象地表达了产品、部件、零件之间的父子从属关系，其层次结构表达方法，可满足人机交互装配规划和装配过程仿真功能的要求。根据差速器零件三维模型结构特点及其功能要求，可确定各零部件间的装配约束关系。Pro/E 中提供了4 种标准配合约束关系，即：（1）匹配（mate）或匹配偏距（mateoffset），（2）对齐（align）或对齐偏距（align offset），（3）定向（orient），（4）插入（insert）。差速器装配中主要用到匹配与对齐两种约束关系。利用将元件添加到组件等操作可生成差速器总成装配图，如图4-5。在根据实际的装配关系对差速器零件进行装配时，应注意进行零件之间干涉分析和检验，以便及时发现问题并更改零件结构设计参数。利用Pro/E 中视图/分解/分解视图命令，完成装配图的初步分解，进一步可生成差速器总成爆炸视图，如图4-6。图4-5 差速总成器装配图图4-6 差速器总成爆炸视图4.5 结语 以基于特征的参数化建模方法，可以建立汽车差速器各零件的三维实体模型，从而为差速器各零件的虚拟装配、数控加工提供精确的数字化模型信息。将虚拟装配技术引入差速器结构设计中，有助于发现并在设计阶段及时解决零部件干涉等结构设计问题，缩短了差速器产品的研发周期，加快了汽车产品对不断变化的客户需求进行及时响应的速度，降低了设计成本，提高了设计质量。第5章 差速器十字轴加工工艺5.1 轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： 尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。 几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。 相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。 表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m。5.2 轴类零件的毛坯和材料 轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。5.3 十字轴的加工工艺分析该零件选用材料45钢，能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。十字轴加工过程中不但要考虑前后工序之间的联系, 还要在加工每一部位、每一尺寸时兼顾与之相关的尺寸要素, 好像把两个工件结合在一起加工一样。加工中的重点应放在形位公差的控制上, 只有把关键要素控制好才能加工出合格的产品。其零件图如图5-1。图5-1 十字轴零件图该零件为大批量生产，尺寸和形状位置精度都有一定要求，为保障质量和提高生产率，因此选用多轴多共位专用设备、专用卡具、高效率的半自动或自动通用机床和无心磨床等。无心磨削方法是用外圆面自身定位，不能纠正形状误差。为了提高定位基准的精度，首先安排外圆磨床磨削轴颈，从而提高了无心磨削的加工精度。但是，这样又不能保证四个轴颈尺寸的一致性。所以接着安排双砂轮无心磨削，为后面工序准备精确的定位基准，保证了最终加工精度。端面的位置精度要求比较严格，所以安排在轴颈终加工后，在达到了轴颈尺寸精度一致的条件下，定位精度高，端面的加工精度也就容易保证了。5.4 十字轴的制造工艺过程1）毛坯采用模锻，喷丸处理2）正火 3）钻四个轴颈中心孔（卧式车床C6132，A型中心孔钻，安装四次）4） 在四个轴颈上车宽3mm深4mm的退刀槽（卧式车床C6132，普通切断车刀， 安装四次）5）中间检查，车削加工前先检查两条轴线的垂直度; 方法如下: 以一条轴线上两轴 径为基准, 车削见圆后记录直径尺寸, 其互差控制在0.025 mm以内，由一次装夹, 两轴径的同轴度可以保证; 装夹另一对轴径, 工件回转时用百分表测量已车削见 圆轴径, 并用数显表记录数值,数值误差如果小于0.025 mm, 证明两条轴线垂直 度合格; 数值误差大, 则记录数值大小及方向,重新修中心孔, 保证两条轴线垂 直。6）粗车四个轴颈，留加工余量3mm（卧式车床C6132，硬质合金外圆车刀，中心 孔定心，轴线为定位基准，安装四次）7）粗车四个轴颈，留加工余量1mm，并倒角（卧式车床C6132，硬质合金外圆车 刀，中心孔定心，轴线为定位基准，安装四次）8）双砂轮横向进给无心磨削四个轴颈，留加工余量0.2mm（无心外圆磨床，被磨 外圆面为定位面，横磨法，安装两次）9）在四个轴颈上铣平台（立式铣床X53K，立铣刀，安装四次）10）表面渗碳深度0.80.3mm，表面高频淬火，硬度HRC5864（在轴颈上检查）11）用无心磨床半精磨四个轴颈，留磨量0.08mm（同第9步）12）用无心磨床精磨四个轴颈至尺寸，达到表面粗糙度为0.8（同第9步）13）铣轴颈四个端面至尺寸（两工位双端面机床，专用夹具，端铣刀，以轴颈为精 基准） 14）最终检查，主要看加工好的轴颈与端面的垂直度是否完全在公差之内以及四轴 颈的同轴度与垂直度。结 论 对称式圆锥行星齿轮差速器，由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、质量较小、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。对称式圆锥行星齿轮差速器能把扭矩大致平均的分配给半轴，并允许车轮有相对转动。此次设计的对称式圆锥行星齿轮差速器经过选型、参数计算与选择、强度校核及三维建模等多个过程，最终能够满足题目所要求设计的TY1250型载货汽车差速器的各个参数要求，如最高车速、最大爬坡度、最大载质量等等。 对称式圆锥行星齿轮差速器，这种差速器转矩均分特性能满足汽车在良好路面上正常行驶。但当汽车在坏路上行驶时，却严重影响通过能力。例如当汽车的一个驱动轮陷入泥泞路面时，虽然另一驱动轮在良好路面上，汽车却往往不能前进（俗称打滑）。而防滑差速器就能很好的克服这个缺点，为提高汽车在坏路上的通过能力，某些越野汽车及高级轿车上装置防滑差速器。此外还有很多种差速器，不同的类型在不同的条件下都有其各自的优缺点，没有绝对好的类型，有没有绝对不好的类型。但差速器今后的发展目标是唯一的，即“更强的越野性和安全性”，当然这也是其最终目标。我们只有充分了解各种差速器的使用特性及其优缺点，才能在不同车型及不同路面环境的条件下，使用最恰当的差速器类型，从而更好的改善汽车操纵性能、提高汽车寿命等；只有这样，我们才能开发设计出使用性能更优、适应性能更好的新种类的差速器；也只有这样，汽车行业才能更好的发展，更快的走向新的辉煌！通过这次毕业设