差速器毕业设计-论文

1、摘 要 IAbstract II1 引言 31.1 差速器的作用 31.2 差速器的工作原理 31.3 差速器的方案选择及结构分析 71.3.1 差速器的方案选择 71.3.2 差速器的结构分析 72 差速器的设计 82.1 差速器设计初始数据的来源与依据 82.2 差速器齿轮的基本参数的选择 82.3 差速器齿轮的几何尺寸计算 122.3.1 差速器直齿锥齿轮的几何参数 122.3.2 差速器齿轮的材料选用 132.3.3 差速器齿轮的强度计算 143 差速器行星齿轮轴的设计计算 153.1 行星齿轮轴的分类及选用 153.2 行星齿轮轴的尺寸设计 163.3 行星齿轮轴材料的选择 163.

2、4 差速器垫圈的设计计算 163.4.1 半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 173.4.2 行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 174 差速器标准零件的选用 174.1 螺栓的选用和螺栓的材料 174.2 螺母的选用和螺母的材料 184.3 差速器轴承的选用 184.4 十字轴键的选用 185 半轴的设计 185.1 半轴的选型 185.2 半轴的设计计算 195.2.1 半轴的受力分析 195.2.2 半轴计算载荷的确定 205.2.3 半轴杆部直径初选 215.2.4 半轴的强度计算 215.2.5 半轴的材料 226 差速器总成的装配和调整 236.1 差速器总成的装配 236.2 差速器总成的装配 2

3、3解放 CA1092 型汽车差速器的设计摘要本文参照传统差速器的设计方法进行了解放 CA1092 型载货汽车差速器的设计， 首先根据经验公式进行计算， 参考圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸， 确定出差速器齿轮的主要设计参数， 然后对差速器齿轮的强度进行计算和校核， 最后进行一些标准件的选用和非标准件的设计。 文章对差速器的工作原理和方案选择也作出了简略说明。关键词汽车 /差速器 / 设计2LIBERATION CA1092 CARS DIFFERENTIAL DESIGNAbstractThis article refers to the traditional differential desi

4、gn methods, conducted a liberated CA1092-type truck differential design. First, calculated according to the empirical formula, reference structure size cone the planetary gear differential, determined the main design parameters of the differential gear. Then calculate the strength of the differentia

5、l gear and check. Finally, some of the standard parts selection and design of non-standard. Articles on the working principle and scheme selection differentials also made a brief explanation.KEY WORDS automobile/ differential / design1 引言在汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零

6、件大功用” 。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是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、 胎面磨损不均匀、 两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等； 左右两车轮接触的路面条件不同， 行驶阻力不等等。 如果驱动桥的左、 右车轮刚性连接， 则不论转弯行驶或者直线行驶， 均会引起车轮在路面上的滑移或滑转， 一方面会加剧轮胎磨损、 功率和燃料消耗， 另一方面会使转向沉重， 通过性和操纵稳定性变坏。 为此， 在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器1。差速器是个差速传动机构， 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， 用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传

7、递， 避免轮胎与地面间打滑 2 。近几年来中国汽车差速器市场发展迅速， 产品产出持续扩张， 国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高技术产品发展。 差速器的种类趋于多元化， 功用趋于完整化， 目前汽车上最常用的就是对称式锥齿轮差速器， 还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、 托森差速器。 其中的托森差速器是一种新型差速器机构， 它能解决在其它差速器内差动转矩较小时不能起差速作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题 3 。1.1 差速器的作用汽车在直线行驶时， 左右车轮转速几乎相同， 而在转弯时， 左右车轮转速不同，差速器能实现左

8、右车轮转速的自动调节，允许左右车轮以不同的转速旋转。汽车差速器是汽车传动中的最重要的部件之一， 它有三大作用： 首先是将发动机输出的动力传输到车轮上； 其次， 将主减速器已经增加的扭矩一分为二的分配给左右两根半轴； 最后， 担任汽车主减速齿轮， 在动力传输至车轮前将传动系的转速减下来，将动力传到车轮上，同时允许两侧车轮以不同的轮速转动 4 。差速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点之一。差速器的这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上 所有物体都倾向于耗能最小的状态。 例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动 停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是

9、能量最低的位置（位能） ，它自动 选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理车轮在转弯时也会自动趋向 能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此 时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮 的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上， 迫使 行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车 轮转速的差异。驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋 转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使 外侧

10、车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽 车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误 差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、 制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同 的角度转动。差速器采用对称式圆锥齿轮结构，其原理如下图所示:44-13w132BA0G)0,3435图1-2差速器差速原理图如上图所示，对称式圆锥齿轮差速器是一种行星齿轮结构。 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连在一起，

11、 故为主动件，假设其角速度为0 ;半轴齿轮1和2为从动件，其角速度为1和2。 A、B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。行星齿轮的中点为C, A、B、C三点到差速器旋转轴线的距离均为r o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 r上的A、B、C三点的圆周速度都相等，具值为 r。于是12。，即差速器起不到差速的作用，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4自转时，啮合点A的 圆周速度为 f 0r 4，啮合点B的圆周速度为2r0r 4r。于是便有J 2r0r 4r 0r 4r即1220( 1-1 )如果角速度以每分

12、钟转数n来表示，则n n2 2n0(1-2)上式为两半轴齿轮直径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者其它行驶的情况下，也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 5。由式(1-2)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)，另一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动时，另一侧半轴齿轮 即以相同的转速反向转动6。对称式圆锥齿轮差速器的转矩分配：由主减速器传来的转矩，

13、经由差速器壳、 行星齿轮轴和行星齿轮传给半轴齿轮。行星齿轮相当于一个等臂杠杆，而两个半 轴齿轮的半径也是相等的。因此，当行星齿轮没有自转时，总是将转矩 M。平均 分配给左、右两个半轴齿轮，即 M1 M2 M0/2O当两半轴齿轮以不同的转速朝相同的方向转动时，设左半轴转速ni大于右半轴转速n2,则行星齿轮将按顺时针的方向绕行星齿轮轴自转。此时行星齿轮孔与行星齿轮轴轴颈间以及齿轮背部与差速器壳之间都产生摩擦。行星齿轮所受的摩擦力矩Mr方向与行星齿轮的转向相反，此摩擦力矩使行星齿轮分别对左、右驱动车轮存在转速差时，Mi Mo Mr心，M2 Mo Mr /2,左、右车轮上的转矩之差等于差速器的内摩擦力

14、矩 Mr0为了衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性，常以锁紧系数K表示KM2 M1 /M M r/M0(1-3)差速器内摩擦力矩Mr和其输入转矩Mo (差速器壳体上的力矩)之比定义为差速器锁紧系数K。快慢半轴的转矩之比M2/M1定义为转矩比，以Kb M2/M11 K/1 K(1-4)目前广泛使用的对称式圆锥齿轮差速器的内摩擦力矩很小，其锁紧系数K 0.05 0.15,转矩比Kb 1.1 1.4 ,可以认为无论左、右驱动车轮转速是否相等，其转矩基本上总是平均分配的。这样的分配比例对于汽车在较好的路面上直 线或者转弯行驶时，都是令人满意的。但是当汽车在较坏的路面行驶时， 却严重 影响了通过能力

15、7。例如，当汽车的一个驱动车轮接触到泥泞或冰雪路面的时候， 在泥泞路面上的车轮原地滑转，而在好的路面上的车轮静止不动。 这是因为在泥 泞路面上的车轮比在好的路面上的车轮与路面之间的附着力小，路面只能对半轴作用很小的反作用转矩，虽然另一车轮与好的路面之间的附着力较小，但是由于对称式圆锥齿轮差速器具有转矩平均分配的特性，使这一个车轮分配到的转矩只 能与传到滑转的驱动车轮上的很小的转矩相等，致使总的驱动力不足以克服行驶 阻力，汽车便不能前进网。当汽车直线行驶时，此时行星齿轮轴将转矩平均分配给两半轴齿轮， 两半轴 齿轮转速包等于差速器壳的转速，传递给左右车轮的转矩也是相等的，所以此时 左右车轮的转速也

16、相等。而当汽车转弯行驶时，其中一个半轴转动一个角，两半 轴的转矩就得不到平均的分配，必然会出现一个转速大，另一个转速小的现象，此时汽车就平稳地完成了转弯行驶91.3差速器的方案选择及结构分析差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种 形式。普通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，应用广泛。它可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。普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器分圆锥齿轮 式和圆柱齿轮式两种10。强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起

17、差速作用。差速锁在军用汽车上应用较广。1.3.1 差速器的方案选择对称式锥齿轮差速器结构简单，工作平稳可靠，广泛应用于一般使用条件的 汽车驱动桥上，根据解放CA1092型载货汽车的类型，初步选定差速器的种类为 行星锥齿轮差速器，安装在驱动桥的两个半轴之间，通过两个半轴把动力传给车 轮。设计简图如下：图1-1差速器结构方案图如图所示，对称式行星锥齿轮主要是差速器左右壳 1和4,两个半轴齿轮2、 四个行星齿轮3、十字轴5。动力传输到差速器壳1,差速器壳带动十字轴5转 动。十字轴又带动安装在它四个轴颈上的行星齿轮 3转动，行星齿轮与半轴齿轮 相互啮合，所以又将转矩传递给半轴齿轮，半轴齿轮与半轴相连，

18、半轴又将动力 传给驱动轮，完成汽车的行驶11o1.3.2 差速器的结构分析（ 1）行星齿轮3 的背面大都做成球面，与差速器壳 1 配合，保证行星齿轮具有良好的对中性，以利于和两个半轴齿轮2 正确地啮合；（ 2）由于行星齿轮3 和半轴齿轮2 是锥齿轮传动，在传递转矩时，沿行星齿轮和半轴齿轮的轴线有很大的轴向作用力， 而齿轮和差速器壳之间又有相对运动。 为减少齿轮和差速器壳之间的磨损， 在半轴齿轮背面与差速器壳相应的摩擦面之间装有平垫圈， 而在行星齿轮和差速器壳之间装有球面垫圈。 当汽车行驶一定的里程， 垫圈磨损后可以通过更换垫圈来调整齿轮的啮合间隙， 以提高差速器的寿命。（ 3）在中、重型汽车上

19、由于需要传递的转矩较大，所以要安装四个行星齿轮，行星齿轮轴也要用十字轴。（ 4）为了保证行星齿轮和十字轴之间有良好的润滑，在十字轴的轴颈铣出了一个平面，以储存润滑油润滑齿轮背面12 。2 差速器的设计2.1 差速器设计初始数据的来源与依据本次设计选用的是解放 CA1092 载货汽车作为课题设计的原始数据的来源和依据。 从解放 CA1092 开始投产就在不断的改进和提高技术性能、 节源性能和稳定性能， 到现在解放 CA1092 载货汽车全面完成了向一个新的高质量水平、 高性能水平的过渡和转换。 汽车载重量是汽车最基本、 最重要的技术参数之一， 是汽车整体设计的基本依据， 在汽车可靠性和经济性的基

20、础上， 载重量将起到主导作用。解放CA1092 型汽车规定的载重量为 4350 千克。参考的数据有：（ 1）发动机额定功率为 99kw （当发动机转速为 3000r/min） ；（2）发动机额定扭矩为373 Nm （当发动机转速为1300r/min）;（3）变速器的传动效率0.9 ；（4）变速器传动比：7.64； 4.834； 2.856； 1.895； 1.337,； 1.0；倒档：7.107；2.2 差速器齿轮的基本参数的选择（1） 行星齿轮数目的选择行星齿轮数目需要根据承载情况来选择，在承载不大的情况下可以取2 个，反之则取 4 个。解放 CA1092 采用 4 个行星齿轮。(2)行星齿

21、轮球面半径RB (mm)的确定圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常取决于行星齿轮的背面的球面半径RB ,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，在一定程度上表征了差速器的强度13 o球面半径Rb可按如下的经验公式确定：RB KB3斤j(2-1)式中：KB 行星齿轮球面半径系数，可取 2.522.99,对于有4个行星齿轮的载货汽车取最小值；Tj 计算*$矩，取Tce和Tcs的较小值，N m.从动锥齿轮计算转矩Tce(2-2)Te maxk0i tln式中:Tce计算转矩，N m ；Temax发动机最大转矩；Temax = 373 N m ；n计算驱动桥数，1;itl 由发动机到所计

22、算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动 比，itl = 6.29;变速器传动效率，=0.9;k0由于猛接离合器而产生的动载系数，k0 = 1 ;代入式(2-2),有：Tce= 2111.55 Nm根据式 1, RB = 2.5542111.55 = 32.71mm,取整为 34mmRB确定后，即可根据以下公式预选节锥距：24(2-3)Ao= (0.980.9吩 Rb在此取A0=0.98 RB=34mm(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Z

23、2/Z1在1.52.0的范围内14。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Z2l , Z2R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：Z2L Z2R(2-4)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,Z2L = Z2R ；行星齿轮数目;任意整数在此z1=12, z2 =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

24、节锥角=arc tan = arc tan =30.96209059.04再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数mm也加1 =也sin 2 = 2_34 sin59.04 =2.92 乙z220根据标准值取为3mm行d1 mz1 = 3 12 36 mmd2 mz23 20 60 mm(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齿轮的强度。 在此选22

25、.5的压力角15。(6)行星齿轮安装孔的直径及其深度L行星齿轮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撑长度，通常取(2-5)(2-6)(2-7)L 1.1L Li必 c nlT0 1031,1.1 c nl式中：T0 差速器传递的转矩，Nm;n 行星齿轮数；l 行星齿轮支承面中点到锥顶的距离,mm。l 0.5d2 , d2是半轴齿轮齿面宽中点处的直径，d20.8d2 ；c 支承面的许用挤压应力，取为69MPa。根据上式l 24mm2101.54 103/17 mm1.1 69 4 24L 1.1 17 19mm所以，行星齿轮安装孔的直径为17

26、 mm,深度L为19 mm。2.3差速器齿轮的几何尺寸计算2.3.1 差速器直齿锥齿轮的几何参数在舁 厅P项目计算公式计算结果1行星齿轮齿数乙10应尽量取最小值z1122半轴齿轮齿数Z2 14 25 且须满足式1-1Z2203模数mm 3 mm4齿面宽F (0.25 0.30)A0 F 10mF 10.2 mm5齿工作高ha 1.6m ghg 4.8 mm6齿全高h 1.788m 0.051h 5.415 mm7压力角22.58轴交角90909节圆直径d1 mz1 ; d2 mz2d136 mm； d260 mm10节锥角, 乙产arc tan;2 901Z2130.96 ;259.0411节

27、锥距dd2A0c.c .2sin 1 2sin 2A0 34 mm12周节t 3.1416mt 9.42 mm13齿顶局ha1hgha2-0.370ha20.43 mZ2Z1ha13.11 mmha21.69 mm14齿根高hf11.788m ha1hf21.788m ha2hf12.254 mmhf 2 3.674 mm15径向间隙c h ha 0.188m 0.051 gc 0.615 mm16齿根角hf11 arctan Ahf 22arctanA143.79 ;2 6.1717面锥角0112 ；02210137.13 ;0262.8318根锥角R111 ；R222ri 27.17 ;

28、R2 56.6619外圆直径d01d1 2ha1 cos 1d02 d2 2ha2cos 2d0141.33 mmd0261.74 mm20节锥顶点至齿 轮外缘距离d201- ha1Sin 12d1卜。*02-ha2 sin 220128.4 mm02 16.55 mm21理论弧齿厚S1 t S2 tS2 ha1 ha2 tanm2S15.16 mmS2 4.26 mm22齿侧间隙B 0.245 0.330B 0.250 mm23弦齿厚S S反巨Sx1S1 6d122S23 BSx2S2226d22Sx15.08 mmSx14.20 mm24弦齿高2S1 cos 1hx1ha1一4dl2.S2

29、 cos 2hx2ha2一4d2hx1 3.1327 mmhx2 1.73 mm2.3.2 差速器齿轮的材料选用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多为 20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齿轮轮齿要求的精度比较低，所以精锻差速器齿轮工艺已经被广泛应用 162.3.3差速器齿轮的强度计算差速器齿轮主要进行弯曲强度计算， 而对于疲劳寿命则不予考虑，这是由于 行星齿轮在差速器的工作中经常只起等臂推力杆的作用， 仅在左、右驱动车轮有 转速差时行星齿轮和半轴齿轮之间才有相对滚动的缘故。汽车差速器齿轮的弯曲应

30、力为2 103TK0KsKm2KvFz2m2JMPa(2-8)式中：T差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩，其计算公式T 0.6 ,一T -0,在此 T 315.381 N m；nn差速器的行星齿轮数；Z2半轴齿轮齿数；Ks 尺寸系数，反应材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有关，当mm 1.6时，Ks 4J,在止匕 Ks,25.443.25.40.59 ;KmKm载荷分配系数，1.001.1;其他方式支承时取当两个齿轮均用骑马式支承型式时，1.101.25。支承刚度大时取最小值;Kv 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；J 计算汽车差速器齿轮弯

31、曲应力用的综合系数，由下图查得J 0.231图2-1弯曲计算用综合系数一 一 3 一 一， ，根据上式 w 20一315.381 2 0.59 1.1 877.47 MPa 980 MPa 1 10.2 20 32 0.231所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求。3差速器行星齿轮轴的设计计算3.1 行星齿轮轴的分类及选用行星齿轮轴的种类有很多，而差速器齿轮轴的种类也很多，最常见的时一字 轴和十字轴，在小型汽车上由于转矩不大，所以要用一字轴，而载货的大质量的 汽车传递的转矩较大，为了轴的使用寿命以及提高轴的承载能力，常用十字轴， 由四个轴轴颈来分配转矩。可以有效的提高轴的使用寿命17。此次设计选用的

32、时行星齿轮十字轴。如图所示d2图3-1十字轴的结构方案图3.2 行星齿轮轴的尺寸设计由行星齿轮的支承长度为L 1.1 17 19 mm,根据安装时候的方便选择轴 颈的长度Li为45 mm；而行星齿轮安装孔的孔径17 mm,所以轴颈的直径1预选为17 mm。3.3 行星齿轮轴材料的选择轴的选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。轴的常用材料主要有碳素钢和合金钢。碳素钢价廉，对应力集中敏感性比合 金钢低，应用较为广泛，对重要或者承受较大的轴，直选用35、40、45和50等优质碳素钢，其中以45钢最常用。所以此次选用的轴的材料为 45钢18。3.4 差速器垫圈的设计计算垫圈是垫在连接件与

33、螺母之间的零件， 一般为扁平形的金属环，用来保护被 接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被接件的压力。垫圈的种类有：弹簧垫圈、 平垫圈、密封垫圈、球面垫圈等。垫圈的材料通常是软钢、青铜、尼龙、聚甲醛 塑料19。在差速器传递转矩的时候，行星齿轮和半轴齿轮要受到很大的轴向力，而齿 轮和差速器之间又有相对运动，所以要用垫圈来减少磨损。差速器要用到两个垫 圈，一个垫圈是半轴齿轮支承垫圈，选取为圆形平垫圈，其中一个是软质地的， 一个是硬质地较脆的，其主要作用是增大接触面积，分散压力，防止压坏。另一 个是差速器行星齿轮支承垫圈为球面垫圈，垫圈将行星齿轮和行星十字轴固定在起传递转矩203.4.1 半轴齿轮平垫

34、圈的尺寸设计如下图所示：为平垫圈的结构方案简图D1h(b)D2i I - . lrI L1 z(a)图3-2平垫圈参考解放CA1092型载货汽车的半轴直径的数据为 50 mm,如图所示，按照 装配关系可选择半轴齿轮平垫圈的安装孔直径 D要大于50 mm,初步预选安装 孔直径D2为50.5 mm,由图根据安装的简易程度选取垫圈的厚度 h为8 mm,选 用的材料是65Mn。3.4.2 行星齿轮球面垫圈的尺寸设计hD2图3-3球面垫圈由行星齿轮十字轴轴颈的直径为17 mm,根据装配关系选择球型垫圈的安装 孔，直径D2为17 mm,厚度h为7mm,选用的材料是 Q235A。4差速器标准零件的选用4.1

35、 螺栓的选用和螺栓的材料螺栓的种类很多，随着机械及其他相关行业的发展，对螺栓的要求也越来越 高，既要要求螺栓具有较高的强度又要其精密度高。目前常见的螺栓有六角头螺栓（全螺纹） 、 六角头铰制孔用螺栓、 六角头螺杆带孔螺栓等21 。而查解放 CA1092型载货汽车数据得连接螺栓为 M14 1.5 ，细牙螺纹，拧紧力矩为 137.2156.8 N m,即为 GB/T 5782 M14 1.5。现在生产螺栓的原材料一般是碳素钢、 不锈钢、 铜三种， 为了加强螺栓的强 度，此次选用的是碳素钢。4.2 螺母的选用和螺母的材料我们所学的螺母有六角薄螺母、 六角开槽螺母。 在机械行业、 汽车行业以及相关行业

36、， 经过几年的发展， 螺母的种类和型号也越来越齐全。 根据差速器已选定的尺寸为 M 14 1.5的螺栓，所以由装配关系选择差速器螺母应该为M 14的，性能等级为8级的，不经过表面处理的六角螺母，即： GB/T 6170 M14。符合解 放 CA1092 型载货汽车的螺栓要求。现在一般生产的螺母原材料一般是碳素钢、 不锈钢、 铜三种， 为了加强螺栓 的强度，此次选用的是碳素钢。4.3 差速器轴承的选用轴承是支撑着轴的零件， 同时可以引导轴的旋转， 也可以承受轴上空转的零件。 根据装配关系和连接零件的形状来选用的轴承， 在此选择的轴承为圆锥滚子轴承 22 。 由差速器和半轴的计算数据可取差速器轴承

37、外径为 140 mm 左右， 内径为 80 mm 左右。参考机械设计课程设计手册 ，选取的圆锥滚子轴承的型号是30216 GB/T 297 1994。4.4 十字轴键的选用键主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩， 此处行星齿轮与十字轴的固定选择普通平键 23 。由十字轴的半径要求，参考机械设计课程设计手册GB/T10962003,选取平键的尺寸为8 7mm,键的长度为20mm,材料选 择 45 钢。5 半轴的设计5.1 半轴的选型驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端， 其功用其功用是将转矩由差速器的半轴轮传给驱动车轮。 驱动车轮的结构形式与驱动桥的驱动桥形式与驱动形式密切相关，在一般

38、的非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴。 半轴 的形式主要取决于半轴的支撑形式。 普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外表支 撑形式或者受力状况的不同分为半浮式， 3/4浮式和全浮式三种。半浮式半轴承受的载荷较复杂，但是机构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低 廉，故被质量较小、使用条件好、承载负荷也不大的轿车和微型客货车所采用。3/4浮式半轴的优点是结构简单轻便，因此可用于轿车和微型、轻型客货车。全 浮式半轴的驱动桥外端结构比较复杂， 制造成本高，但其工作可靠，故广泛应用 于各种载货汽车、越野汽车和客车上240根据各种半轴的特点分析，所以选用 全浮式半轴。5.2 半轴的设计计算5.2.1 半轴

39、的受力分析图5-1全浮式半轴及受力简图半轴的主要尺寸是它的直径，计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷，应考虑以下三种可能的载荷工况：（1）纵向力X2 （制动力或者驱动力）最大时（X2 Z2V）,附着系数v取0.8,没 有侧向力作用；（2）侧向力丫2最大时为Z2v （发生于侧滑时），没有纵向力作用，地面与轮胎的侧 向力附着系数vi在侧滑时计算取1.0;(3)垂向力最大时(在汽车以高速通过不平整路况发生时),其值为Z2 gw kd , 其中gw为车轮对地面的垂直载荷，kd为动载荷系数，这时不考虑纵向力和 侧向力的作用。由于车轮承受的纵向力X2,侧向力丫2的值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，

40、即有Z2.,X22丫22故纵向力最大时没有侧向力作用，而侧向力最大时也没有纵向力作用。5.2.2 半轴计算载荷的确定全浮式半轴只承受转矩，其计算转矩T可由式(5-3)求得，其中X2L, X2R 的计算，可根据以下方法计算，并取两者中的较小者。(1)若按最大附着力计算，即：，mG2一，、X2L X 2R (51 )2式中：v 轮胎与地面的附着系数取 0.8;m汽车加速或者减速时的质量转移系数，对于后驱动桥可取1.21.4,在此取1.3。根据上式(5-1 )得：X2L X2R 1.3 0.8 92655.45 2 48180.834 N(2)若按发动机最大转矩计算，即：X2L X2RTemaxi

41、/ =(5-2)式中：差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥行星齿轮差速器取0.6;Temax 发动机最大转矩；Temax = 373 Nm； 汽车传动效率，计算时取 0.9;i 传动系最低档传动比；轮胎的滚动半径。根据上式得：(5-3)X2L X2R 19462.93 N T X2L rr X2R rr T 9617.805 N m 5.2.3半轴杆部直径初选 全浮式半轴杆部直径的初选可按下式进行：(5-4)d 31T 10(2.052.18)VT,0.196式中：d 半轴杆部直径，mm；半轴扭转许用应力，MPa。 根据公式(5-4)得：d (2.05 2.18) 21.266 (43.596 43.361) mm根据强度要求在此d取46 mm.半轴杆部直径应小于或者等于半轴花键的底 径，以便使各部分达到基本强度。5.2.4半轴的强度计算103(1)半轴的扭转应力计算(MPa)(5-5)行d3503.237 MPa(490 588) MPa(2)半轴扭转角的计算180TlGIp103(5-6)式中:半轴长度，900 mm；G 材料的剪切弹性模量，取 80 MPa；Ip 半轴横截面的极惯性矩，Ip 439573.215 mm4 p p0.00001418(3)半轴花键的计算半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，花键内径不小于其杆部直径，所