主减速器于差速器的设计

差速器的设计3.1差速器的介绍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递，避免轮胎与地面间打滑。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。3.2差速器的结构型式选择差速器的结构型式选择，应从所设计汽车的类型及使用条件出发，以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用行能的要求。差速器的结构型式有多种，而大多数汽车都属于公路运输车辆，对于在公路上和市区行驶的汽车来说，由于路面较好，各驱动车轮与路面的附着系数变化很小，因此几乎都采用结构简单、工作平稳、制造方便的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，结合本设计要求，在本设计中，采用普通对称式圆锥行星齿轮差速器。3.3差速器齿轮主要参数选择3.3.1行星齿轮数行星齿轮数需根据承载情况来选择，本设计中=2。3.3.2行星齿轮球面半径的确定行星齿轮球面半径反映了差速器锥齿轮节锥距的大小和承载能力，可根据经验公式来确定(式3-1)式中：为行星齿轮球面半径系数，=2.5~3.0，此处取2.5；=24389N·m。带入数据得=72.5mm差速器行星齿轮球面半径确定后，可初步根据下式确定节锥距（式3-2）取=37.62mm，取整得=72mm3.3.3行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择通常我们去较大齿轮的模数使齿轮具有较高的强度，但尺寸会增大，于是又要求行星齿轮的齿数应取小些，但一般不小于10。半轴齿轮齿数应在14~25选用，大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比在1.5~2.0的范围内。为使2个行星齿轮能同时与2个半轴齿轮啮合，2个半轴齿轮齿数和必须能被行星齿轮数整除，否则差速器齿轮不能装配。本设计中，货车的齿轮强度要求不高，可以选取行星齿轮齿数=12，半轴齿轮齿数初选为20，则=1.6，两个半轴齿轮齿数和为32，能被行星齿轮数2整除，所以能够保证装配，满足设计要求。3.3.4行星齿轮和半轴齿轮节锥角、及模数m行星齿轮和半轴齿轮节锥角、分别为（式3-3）（式3-4）锥齿轮大端端面模数m为（式3-5）带入数据得===6.11mm，取整得m=6mm故行星齿轮分度圆直径=72mm；半轴齿轮分度圆直径=120mm3.3.5压力角汽车差速齿轮大都采用压力角为，某些总质量较大的商用车采用压力角，以提高齿轮强度。本设计采用压力角。3.3.6行星齿轮轴直径d及支承长度行星齿轮轴直径与行星齿轮安装孔直径相同，行星齿轮在轴上的支承长度也就是行星齿轮安装孔的深度。行星齿轮轴直径d为（式3-6）式中：为差速器壳传递的转矩，即=24389N·m；为行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，=0.4=48mm；为支承面许用挤压应力，=98MPa带入数据得=13.84mm，取整得d=14mm行星齿轮在轴上的支承长度L为L=1.1d（式3-7）带入数据得L=1.1d=15.4mm，取整得L=15mm3.4差速器齿轮的几何尺寸计算表3-1差速器齿轮的几何参数Table3-1Theparametersofthedifferential序号注释计算公式（结果）1行星齿轮齿数=122半轴齿轮齿数=203模数m=64齿面宽F=（0.25~0.30）;F10m，F=18mm5齿工作高=1.6m=9.6mm6齿全高h=1.788m+0.051=10.779mm7压力角8轴交角9节圆直径=72mm；=120mm10节锥角=；11节锥距12周节t=3.14m=18.84mm13齿顶高=2.298mm=4.102mm14齿根高=3.050mm=4.854mm15径向间隙=0.803mm16齿根角续表序号注释计算公式（结果）17面锥角18根锥角19外圆直径=76.58mm=122.67mm20节锥顶点到齿轮外缘距离=27.368mm=16.854mm21理论弧齿厚=72.057m（的取法见图3-1）=5.737mm22齿侧间隙B=0.102（取法见表3-2）23弦齿厚=71.032mm=5.686mm24弦齿高=31.622mm=2.366mm图3-1汽车差速器直齿锥齿轮切向修正系数Fig.3-1Thetangentialcorrectioncoefficientsofgearsinthedifferential表3-2“格里森”制圆锥齿轮推荐采用的尺侧间隙B（新标准）（单位：mm）Table3-2TherecommendingfeetsideclearanceofGrisen’sgear(newstandard)(unit:mm)端面模数m尺侧间隙B端面模数m尺侧间隙低精度高精度低精度高精度(AGMA4~6级）(AGMA7~13级）(AGMA4~6级）(AGMA7~13级）2.11~2.540.076~0.1270.051~0.1028.47~10.150.381~0.6350.254~0.3302.54~3.180.102~0.2030.076~0.12710.15~12.70.508~0.7620.305~0.4063.18~4.240.127~0.2540.102~0.15212.7~14.50.508~1.0160.356~0.4574.23~5.080.152~0.3300.127~0.17814.5~15.90.635~1.1430.406~0.5595.08~6.350.203~0.4050.152~0.20316.9~20.30.889~1.3970.457~0.6606.35~7.250.254~0.5080.178~0.22820.3~25.41.143~1.6510.508~0.7627.25~8.470.305~0.5590.203~0.279注：1本表适用于直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮；2对于上表中模数m跨与两行的齿轮，应选择上一行的数值（较小者）；3汽车主减速器齿轮的尺侧间隙查上表的高精度一栏。3.5差速器齿轮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传动状态，只有当汽车转弯或左、右行驶不同的路程时，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计算。轮齿弯曲应力为（式3-8）式中：J为综合系数，此处取0.257；为半轴齿轮宽，14mm；为半轴齿轮大端分度圆直径，120mm；为尺寸系数，0.629；为载荷分配系数，1.0；为质量系数，1.0；T为半轴齿轮计算转矩，T=0.6,可按照一下两种形式计算。(1)当时，=980MPa;则=755.5MPa<=980MPa,故满足设计要求。(2)当时，=210MPa;则=227MPa>=210MPa,超过了设计要求的8.1%，在采用较好的制造工艺和强度较大的材料后，亦能够满足设计要求。4半轴4.1半轴的结构形式分析半轴根据车轮端支撑方式不同，可分为半浮式、浮式、全浮式三种形式。半浮式半轴的结构特点是半轴外端支撑轴位于半轴套筒外端的内孔，车轮装在半轴上。半浮式半轴除了传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩，半浮式半轴有结构简单、质量小、尺寸紧凑，造价低廉的优点，但所受载荷复杂且较大，因此多用于质量较小，使用条件较好，承载负荷也不大的轿车、微型货车或客车上。浮式半轴的结构特点是半轴外端仅有一个轴承并安装在驱动桥壳半轴套管得端部，直接支撑车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺栓连接，该形式半轴受载情况与半轴式相似，只是载荷有所减轻，一般仅用于轿车和微型货车上。全浮式半轴理论上只承受传动系的转矩而不受到弯矩，而实际上由于加工零件的精度和装配精度影响以及桥壳、轴承支撑刚度不足等原因，仍可使全浮式半轴受到一定弯矩，全浮式半轴的驱动桥外端结构复杂，需要采用形状复杂的且质量及尺寸较大的轮毂，制造成本高，故小型车及轿车不必采用此种结构，因而广泛应用于轻型以上各种载货汽车、越野汽车和客车。根据本设计要求，本次设计采用全浮式半轴。4.2半轴的设计计算4.2.1半轴计算转矩及杆部直径全浮式半轴的计算载荷可按主减速器从动锥齿轮计算转矩进一步计算得到。即（式4-1）式中：为半轴计算转矩；为差速器转矩分配系数，0.6；其他符号同前。带入数据得=14633.4N·m杆部直径按照下式进行初选(式4-2)式中：为许用半轴扭转切应力；d为半轴杆部直径。带入数据得=78mm根据初选d，应按应力公式进行强度校核。4.2.2半轴强度校核计算半轴的扭转切应力（式4-3）式中：为半轴扭转切应力；其他符号同前。带入数据得=613.72MPa半轴的扭转角（式4-4）式中：为扭转角；G为材料剪切弹性模量；为半轴断面极惯性矩；（式4-5）带入数据得=44840.77=由于半轴的扭转切应力宜在500~700MPa，转角宜在，故计算符号要求总结主减速器以及差速器是驱动桥和动力传递重要的部件，对传递发动机动力、可靠保证动力传输和提高轿车使用寿命都有很大的影响。本次毕业设计主要完成载货汽车主减速器、差速器总成的设计与计算，包括其主要零部件尺寸的设计计算和材料的选择等。（1）根据驱动桥工作条件的要求，进行了齿轮结构的设计，通过计算，验证了所设计的所有齿轮可以满足强度要求。（2）对各个零件进行校核，主减速器和差速器在运行过程中处于较高速运转，同时符合温度与疲劳强度。主减速器及差速器设计结构合理，符合实际应用，具有很好的动力性和经济性，主减速器、差速器及零部件的设计能尽量满足零件的标准化、通用化和产品的系列化，同时满足以下要求，如修理、保养方便，机件工艺性好，制造容易等。本次设计对我来说是一个不小的挑战，刚着手的时候对于基本的数据也难以寻找，对于课堂上所学的东西也基本空白一片。经过上网、图书馆查阅，查阅来大量的资料，巩固了驱动桥有关知识，心中才逐步得了解了设计的步骤，也初步确定了设计和计算的主要内容。在一步一步进行粗算、精算、验算、画图、修改后，我的设计最终完成。致谢我的设计能够顺利完成，首先要衷心地感谢我的指导老师陈来荣。本设计从选题的确定、设计思路的确定、设计方法的确定到计算、画图、修改的全过程中，****老师均给予了认真耐心的指导。同时，我也要感谢设计撰写过程中给予我帮助的同学与老师。这次毕业设计的撰写，让我认识到理论与实践中的差距，只有实践才会出真知，所以缺少实践的我在认识方面不够深入透彻，我会在未来的道路上不断学习。最后，我要感谢每一位辛勤授业的老师，他们的每一堂课、每一次课后的交流都能对我的学习提供有益的启发，为我今后的工作与学习提供帮助。谢谢大家参考文献[1]莫思剑.浅析我国商用车车桥的发展现状及趋势[J].装备制造技术,2005，4(增刊)：12-16.[2]成大先.论现代汽车设计及其发展趋势[J].汽车与社会，2009，1（1）：40-41.[3]中国第一汽车集团公司.红旗（中国轿车丛书）[M].北京：北京理工大学出版社，1998:9-15.[4]G.BoothroydandP.Dewhurst.ProductDesignforManufactureandassembly[M].Manuf.Eng.,2000：42-47.[5]刘惟信.驱动桥（汽车设计丛书）[M].北京：人民交通出版社，1987:95-102.[6]刘惟信.机械优化设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社，1994:137-145.[7]LiuWeixin.StudyofOpticalMatchingBetweenAutomobileTranmissionParametersandEngine,TransportationSystems-1990-,AMD-Vol.108[R].TheWinterAnnualme