毕业设计（论文）-限滑差速器的设计（摩擦片式）

PAGEPAGE1目录目录 I摘要 1ABSTRACT 2绪论 31.1防滑差速器的应用现状 31.2防滑差速器的研究发展 41.2.1转矩感应式防滑差速器 41.2.2转速感应式防滑差速器 41.2.3主动控制式防滑差速器 42设计要求 62.1差速器理论设计计算主要技术指标 62.2差速器实际生产加工主要技术指标 63汽车摩擦片式限滑差速器的选型分析 74主要零部件分析 104.1压力环 104.2摩擦元件 114.3蝶形弹簧 134.4行星齿轮轴 154.5行星齿轮与半轴齿轮 164.6差速器壳 174.7锁紧系数及其计算 175限滑差速器设计计算 205.1车型数据 205.2摩擦片当量摩擦半径和预紧力矩的分析计算 205.1.1.摩擦片当量摩擦半径的分析计算 205.1.2.预紧力矩 215.2确定摩擦元件结构参数 225.2.1摩擦元件内外径 225.2.2单侧摩擦元件的摩擦面数 225.2.3摩擦元件厚度 225.2.4摩擦元件材料 225.3确定压力环v型槽楔角和压力环作用当量半径 225.4确定碟型弹簧的结构参数 235.4.1.碟型弹簧的内外径 235.4.2.碟型弹簧的厚度 235.4.3.碟型弹簧的内锥高 235.5.差速器行星齿轮主要参数选择 235.5.1行星齿轮齿数n 235.5.2行星齿轮和半轴齿轮齿数、 235.5.3行星齿轮和半轴齿轮节锥角、及模数m 245.5.4．压力角 245.5.5行星齿轮轴直径d及支承长度L 255.5.6差速器齿轮的强度校核 255.5.7差速器齿轮材料 266总结 28致谢 29参考文献 30摘要我国幅员辽阔，地理和道路条件复杂，在各种路面条件下均可获得良好行驶性能的装有防滑差速器的汽车非常适合我国的道路条件。但从我国汽车工业发展情况来看，由于我国汽车工业起步晚，技术相对落后，虽然有着良好的发展势头，但是车型中的关键总成——防滑差速器的生产却与外国相差甚远。因此，国内汽车产品的更新换代在多方面要受制于国外，这无疑对我国汽车工业的发展极为不利。为此，本论文提供了一种性能优良的机械锁止式差速器的设计方法。它能够在各种路面上使汽车获得适中的锁止系数，起到防滑的作用，提高汽车的通过性和安全性。本文的研究分两部分，一方面对各种机械式防滑差速器的性能进行了比较，并最终选用了摩擦片式自锁差速器；另一方面给出了摩擦片式自锁差速器的设计计算过程。首先，给出了防滑差速器的性能评价指标，并在此基础上对各种机械式防滑差速器的性能和使用环境进行了比较，并且针对所设计的车型，最终选用了摩擦片式自锁差速器。其次，阐述了摩擦片式自锁差速器的结构和工作原理。该差速器主要由半轴齿轮，行星齿轮，行星齿轮轴，差速器壳，主动摩擦片，从动摩擦片和推力压盘构成。然后，以某一具体车型为例，考虑其实际结构要求及工况，对摩擦片式自锁差速器的具体结构参数进行了计算确定。最后，针对所设计的摩擦片式自锁差速器，通过对其锁止系数的检验，表明该差速器符合设计要求，能够满足该SUV汽车的使用要求。关键词：差速器，自锁，机械锁止，摩擦片式，设计ABSTRACTChinahasavast,complexgeographyandroadconditions,carswithlimited-slipdifferentialinallroadconditionsgivenagoodperformanceisidealfortheroadconditionsinChina.However,FromtheperspectiveofthedevelopmentofChina'sautomobileindustry,asfarasChina'sautoindustrystartedlate,technologyisrelativelybackward;althoughthegoodmomentumofdevelopment,butthemodelofthekeyassembly-theproductionoflimited-slipdifferentialislongfarfromforeigncountry.Therefore,theupgradingofthedomesticautomotiveproductstobesubjecttoforeigncountriesinmanyaspects,whichisnodoubtverybadforthedevelopmentofChina'sautomobileindustry.Forthisreason,thispaperprovidesanexcellentmechanicallockingdifferentialsofthedesign.Itcanmakealltheroadcarsgetingmoderatelockingfactorandimprovethepassageofvehiclesandsafety.Thisstudyincludetwoparts,ontheotherhanditgivesthefrictionplatetypeself-lockingdifferentialtheprocessofdesignandcalculation.First,thepapergivestheperformanceevaluationindexoflimited-slipdifferential,andonthisbasis,variousmechanicalslipdifferentialperformanceandusingenvironmentwerecompared,andthemodelsforthedesign,thefinalchosenfrictionplatetypeself-lockingdifferential.

Second,weshowthestructureandworkingprincipleofthefrictionplatetypeself-lockingdifferential,whichmainlyincludetheaxleofthedifferentialgear,planetarygears,planetarygearshaft,differentialshell,activefrictionplate,drivenfrictionplateandpushbeatdisk.

Then,takeaspecificmodelasanexample,considertheactualstructureoftherequirementsandconditions,thefriction-pieceself-lockingdifferentialofthespecificstructuralparameterswerecalculatedtodetermine.

Finally,inviewofthefrictiondisktypeself-lockingdifferentialdevicewhichdesigns,weexamineditslockratio's,whichindicatedthatthisdifferentialdevicemeetsthedesignrequirementsandcansatisfythisSUVautomobile'soperationrequirements.KEYWORDS:differential,self-locking,mechanicallocking,friction-piecetype，design绪论汽车在行驶中经常会出现汽车左右轮转速不相等的情况，这就需要人们在汽车的车轮之间加装差速器。尽管普通锥齿轮式差速器很好地解决了汽车左右轮转速不等所造成的汽车轮胎的磨损、转向困难等缺陷，但同时它的转矩平均分配特性也使汽车在路面状况较差的道路上的动力性、通过性变差，同时还极易发生侧滑和激转现象[1]。这些都是由于普通锥齿轮式差速器分配给汽车驱动轮上的转矩是由附着能力较差车轮决定的，所以汽车两驱动轮只要有一个车轮附着力不足，汽车就无法行走。为了改善汽车的通过性，提高行驶安全性，人们采取了多种措施，其中常用的有两种：一种是差速锁；另一种是防滑差速器（LimitedSlipDifferential简称LSD）。前者要求驾驶员在必要时进行锁止差速器，其优点是采取这种装置的车辆通过性能强，且其结构简单，实现方便，缺点在于对车辆转向性能及行驶性、轮胎磨损均有不利影响，且不适合连续使用；而后者就是在普通差速器基础上附加一些其他机构来限制差速器的滑差从而改善它的转矩分配特性，由于兼顾了差速器的转矩分配特性与转速分配特性，所以它取得了广泛应用。图1.1差速器的工作原理图。1.1防滑差速器的应用现状防滑差速器最初多用于越野车或工程机械上，很少用于家庭用车上，然而随着人们对防滑差速器认识的逐步深入，人们发现防滑差速器不仅可以改善汽车在较差道路路面上的通过性，而且防滑差速器对汽车安全性，操纵稳定性及平顺性都有着很大的改善作用[2]。防滑差速器作为提高汽车性能的一项新技术满足了人们对汽车性能的不断增长的要求，防滑差速器的应用也因此日益广泛，越来越多的越野车、跑车、高档轿车以及大型货车，开始把防滑差速器作为选装件。比如说兰伯基尼的魔鬼GT型车上装粘性式防滑差速器[3]；保时捷911GT3型跑车、尼桑总统、尊爵、开拓者SUV运动型多功能车[4]、宝马M3[5]跑车及国内生产的长丰猎豹V6300等均采用机械式或电子控制式防滑差速器。不仅在民用上，在国防上防滑差速器也是军用越野车驱动装置中的重要组成部件，车辆驱动防滑能力是军用汽车重要战术指标，防滑差速器技术是其军用车辆新技术的重要组成部分，目前国际上先进的越野车和军车上普遍装配了限滑差速器装置。1.2防滑差速器的研究发展目前，国外的防滑差速器种类品种多样，性能优良。根据差动限制转矩的产生机理可以分为以下三种方式:转矩感应式、转速感应式和主动控制式[6]。1.2.1转矩感应式防滑差速器根据输入转矩决定差动限制转矩的方式，从实现机构上可分为外螺旋式防滑差速器和多片摩擦式防滑差速器。多片摩擦式防滑差速器应用较广，它是依靠湿式多片离合器产生差动转矩，有转矩比例式、预压式及转矩比例式加预压式三种形式。1.2.2转速感应式防滑差速器这是一种差动限制转矩随着转速差的增加而增加的防滑差速器，被广泛应用的是粘性装置的防滑差速器。一旦产生转速差就可以依靠硅油的粘度、填充率、片的直径、件数等多种设计参数的不同而产生不同的防滑作用。该种防滑差速器工作平滑，能很好地提高驱动、转弯、制动等诸性能的均衡，并且也可应用于前轮驱动车或后轮驱动车上。1.2.3主动控制式防滑差速器这是一种用电子装置控制最大差动转矩的防滑差速器，可以使两侧驱动轮获得最佳驱动附着效果。这种装置在奔驰车或波尔舍车上均有应用。其构造同前述的多片摩擦式相似，其特征是可由外部控制湿式多片离合器的压紧力，因此在差速器罩壳上设有油压活塞。由于活塞上的油压由外部调节阀控制，所以能获得任意的最大差动限制转矩。虽然其技术难度比较大，成本比较高，但是以其优越的性能，在国外的汽车上得到了广泛的应用。典型产品有电磁控制式、电子控制式等，2设计要求2.1差速器理论设计计算主要技术指标首先它输出的限滑转矩（内摩擦转矩）是与其输入转矩（加在差速器壳上的转矩）相关的。其中主要技术指标包括[7]：预紧力矩：限滑差速器由于弹性元件变形而在摩擦元件之间产生的内摩擦力矩。锁紧系数：限滑差速器内摩擦力矩（限滑转矩）与限滑差速器输入转矩的比值。转矩比：左右两端输出转矩中较大一端输出转矩与较小一端输出转矩的比值。2.2差速器实际生产加工主要技术指标除了考虑以上要素外还要综合考虑到以下几点[8]=1\*GB3①强度要好，寿命要长，安装方便可靠；所设计的摩擦片式差速器必须保证足够的强度和寿命。一方面从设计上保证强度，另一方面要从材料和零件加工及热处理上保证达到设计要求。这就要求提高设计水平和提高工艺水平，使我们设计和生产的新型摩擦片式差速器的水平得到提高。在差速器设计中，还必须考虑安装方便和可靠。一是装拆容易，包括每个固定螺栓都容易装卸；二是差速器本身刚性好，三是必须考虑与其连接的其它结构件，如转向轴连接万向节、拉杆等。=2\*GB3②成本低，系列化设计在设计此类差速器产品时，从一开始就要立足于系列化设计，结合生产厂家的设备条件和工艺水平，充分考虑制造的成本，通过对结构的合理选型，，提高产品的标准化和通用化程度，力争涵盖从轻型车到重型车的各种车型。只有这样才能把制造成本控制的尽量低，利于厂家组织生产提高效益3汽车摩擦片式限滑差速器的选型分析本次设计针对SUV进行设计，采用机械摩擦片式防滑差速器。机械摩擦片式防滑差速器是利用摩擦元件产生摩擦力矩，从而增加差速器内摩擦力矩，来实现限滑的目的。它主要包括两种结构形式：无压力环式和有压力环式。其中无压力环式的基本结构如图2-1所示。图2-1机械摩擦片式限滑差速器（无压力环式）1—差速器壳2、5—摩擦组件3、4—半轴齿轮6、11—.球面垫圈7、10—行星齿轮8.—预紧弹簧9—行星齿轮轴其主要结构特征是增加了摩擦组件2、5，包括主从动摩擦元件，主动摩擦元件外缘上设有与差速器壳1上的槽相配合的键，以实现两者的同步转动，从动摩擦元件内缘上设有与半轴齿轮4轴端部上的槽相配合的键，以实现两者的同步转动。预紧弹簧8产生的弹性变形力将主从动摩擦元件压紧。当左右半轴转速不相等即差速时，主从动摩擦元件存在转速差，由于主从动摩擦元件是被预紧弹簧压紧的，从而产生转动摩擦，形成一个摩擦力矩，从而实现限滑的目的。由于这个摩擦力矩是靠预紧弹簧的弹性变形力来形成的，这使得一旦设计完毕后其摩擦力矩的大小为一定值，不能感知传递转矩的变化，限滑性能十分有限。为克服无压力环式的缺点，有的产品中增设了压力环零件以实现限滑摩擦力矩随传递转矩而变化，其基本结构如图2-2所示：ab图2-2机械摩擦片式限滑差速器（有压力环式）1—从动锥齿轮2—.主动锥齿轮3—摩擦组件4、9—半轴5—行星齿轮轴6—行星齿轮7—半轴齿轮8—差速器壳10—压力环图2-3机械摩擦片式限滑差速器的转矩传递当装具有压力环的机械摩擦片式限滑差速器汽车直线行驶时，传给差速器壳的转矩在两个半轴上平均分配。此时力矩是通过两条路线传给半轴的，如图2-3a，一条是经过行星齿轮轴、行星齿轮传给半轴，这与普通差速器相同；另一路由于行星齿轮轴与差速器壳是通过v型楔面配合的，在驱动力作用下，行星齿轮轴端部棱面将沿斜面移动，造成行星齿轮通过台肩压向压力环，将摩擦组件压紧，产生摩擦力矩，传到左右半轴上。当汽车的驱动轮在双附着系数路面上时，若驱动力未超过附着力，则仍正常行驶，若任何一边车轮的驱动力超过附着力，则开始打滑。此时，两轮产生转速差，差速器壳和左右半轴的转速都不相同。设右轮打滑，由于转速差的存在和轴向力的作用，与差速器壳相连的主动摩擦盘和与压力环相连的从动摩擦片之间，必将产生摩擦力矩。该力矩方向与快转车轮旋转方向相反，而与慢转车轮旋转方向相同。因此慢转车轮的力矩将大于快转车轮的力矩，实现限滑的功能，如图2-3b。综合考虑限滑性能、制造工艺、生产成本等方面以及限滑差速器一般是应用在中轻型车和轿车上的工作特点，决定选择带压力环的机械摩擦片式限滑差速器作为重庆长安SC1010轻型载货汽车的限滑差速器的结构型式。这是因为带压力环的机械摩擦片式限滑差速器具有以下优点：（1）由于它是利用摩擦元件相对转动所产生的摩擦力矩来实现左右半轴转矩的重新分配，从而达到限滑的目的，其限滑反应迅速；（2）由于采用压力环部件，可以感知传递转矩的变化，使产生的限滑转矩会随传递转矩的增大而增大，性能优越；（3）与普通差速器通用性好，可以实现与普通差速器的选装；（4）结构尺寸较小，在轻型车上的布置相对容易；（5）零件数量较少，制造难度相对较小，制造成本相对较低；（6）易于实现电控，为电控限滑差速器的开发提供有利条件。为了提高汽车的通过性和防滑能力，锁紧系数大些好。但是过大的锁紧系数，不但对汽车转向操纵的轻便灵活性、行驶的稳定性、传动系的载荷、轮胎磨损和燃料消耗等，有不同程度的不良影响，而且无助于进一步提高驱动车轮的抗滑能力。所以锁紧系数的选择要适中，以满足车辆行驶道路的要求。SUV汽车大多行驶在较好的路面上，没有必要具备专业越野汽车的越野性能；但它也必须拥有较一般轿车更强的通过性。而摩擦片式自锁差速器锁紧系数适中，可达0.6-0.7；结构简单，工艺上有一定的继承性，与普通差速器互换性好。非常适合应用于普通SUV汽车。4主要零部件分析如图2—4为我们开发的摩擦片式限滑差速器结构示意图，下面针对其主要零部件进行分析。图2－4摩擦片式限滑差速器结构示意图4.1压力环压力环是摩擦片式限滑差速器中的重要部件，由对称的左、右两件组成，其左半部结构如图2-5所示。图2-5压力环（左半部）其主要结构特点是：（1）具有与行星齿轮轴相配合的v型槽。这个v型楔面将行星齿轮轴作用在其上的圆周力转化为对摩擦元件的压紧力，从而形成内摩擦力矩，实现限滑性能；（2）具有与差速器壳相配合的键。与差速器壳上的键槽相配合，一方面起到定位和传递动力的作用，另一方面也可使压力环作轴向微量移动以实现对摩擦元件的压紧；（3）具有与行星齿轮相配合的内球面。压力环设计中应主要考虑：当量工作半径和楔角α、β。当量工作半径根据减速器壳内部结构尺寸和传递压力的大小来确定。楔角α、β的确定依据其在行星齿轮轴工作面挤压应力和产生足够的轴向压紧力之间寻求平衡。4.2摩擦元件摩擦元件包括主动的摩擦盘和被动的摩擦片。其基本形状如图2-6：(a)摩擦盘(b)摩擦片图2-6摩擦元件它们的主要结构特点是：（1）摩擦盘外圈和摩擦片内圈上有凸耳。摩擦盘外圈凸耳与差速器壳上的键槽相配合，摩擦片内圈凸出的耳朵与半轴齿轮轴端外圆周上所开设的键槽相配合，从而实现摩擦元件的径向定位和传递动力。（2）摩擦元件上刻有许多凹槽1）凹痕内可以储存油液，起润滑作用。同时，凹痕还有一定的容屑作用，减轻磨屑对摩擦表面的破坏，减少噪声。2）摩擦盘表面的刻线是呈偏心辐射状的，而摩擦片表面的刻线是呈偏心环状的。径向的辐射刻线与周向的圆环刻线基本上垂直接触，一方面可以适当增大摩擦系数，另外可以保证不会互相嵌入，从而保证不会将润滑油液和磨屑从沟槽中挤出来。3）摩擦盘刻线的偏心方向，两侧表面是相反的，即径向线的旋转方向相反。这样可以保证制造时不会在同一方位正反两面压出刻线，防止同一线段处摩擦片过薄，保证必要的强度。基于同样的道理，摩擦片表面环状刻线的偏心，两侧也是相反的。（3）摩擦元件当量摩擦半径计算设计中主要要确定的是摩擦元件的当量摩擦半径。其当量摩擦半径的计算公式为：（4-1）式中：D—摩擦元件外径，即摩擦盘外径，m；d—摩擦元件内径，即摩擦片内径，m；当时，当量摩擦半径rf可以相当准确地由下式计算（4-2）设计摩擦元件过程中所需遵循的原则为：1）让摩擦盘的外径略小于摩擦片外径，而摩擦盘的内径略大于摩擦片的内径，这样做来保证摩擦接触面积的稳定性和可靠性。2）合理选择凸耳的尺寸和个数，保证摩擦盘的外凸耳和摩擦片的内凸耳有足够的剪切强度和弯曲强度4.3蝶形弹簧采用碟形弹簧作为差速器常作用弹性元件，利用变形所产生的弹性力作为轴向压紧力压紧摩擦元件。碟形弹簧具有轴向尺寸小；可以在一定的变形范围内保持相对稳定的弹性力的特点。其形状如图2-7图2-7为便于安装与定位，碟型弹簧的外圈也有与摩擦盘外圈相同的凸耳。一般认为，正常工作时，不需要校核碟形弹簧的强度。如认为有必要，仅需计算变形中性点上方的切向应力σOM。碟性弹簧弹性变形力F0的计算公式为：（4-3）式中：F0——弹性变形力，N；λ——变形量，mm；E——弹性模量，Mpa；μ——泊松比；——计算系数；R——大端自由半径，mm；h——内锥高，mm；由此可见当内径d、外径D和厚度δ一定时，弹性特性只与高厚比有关[9]。高厚比对碟形弹簧性能的影响可由图2-8说明：图2-8碟形弹簧的性能曲线1、时，性能曲线近似呈线性变化；2、时，性能曲线呈非线性变化，刚度随变形量增加而减小；3、时，性能曲线有一极大值和一极小值；4、时，性能曲线出现更宽的负刚度区域；为保证限滑差速器中碟形弹簧产生的弹性变形力变化不大和工作轻便，其高厚比一般取在间，而碟形弹簧的内径d、外径D和厚度δ是由结构尺寸所决定的，故合理选择内锥高是碟形弹簧设计的重点。4.4行星齿轮轴行星齿轮轴有搭接式和整体式两种，图2-9是整体式行星齿轮轴轴侧图。图2-9整体式行星齿轮轴行星齿轮轴的端部要作成菱形，与压力环v型楔面相配合。4.5行星齿轮与半轴齿轮（a）轴侧立体图(b)零件图图2-10半轴齿轮限滑差速器行星齿轮结构基本与普通差速器的相同，但半轴齿轮结构变化较大，其轴端圆周上开有与摩擦片内凸耳相配合的凹槽，以实现摩擦盘的定位和同步转动，见图2-10。行星齿轮与半轴齿轮的齿形设计与普通差速器的行星齿轮、半轴齿轮相同。4.6差速器壳限滑差速器壳体与普通差速器形状相似，但结构上变化很大。(a)(b)图2-11差速器壳由图2-11所示。可知它不是对分的，其中主要配合零件均在右差速器壳中，所以设计考虑的因素很多。在其内部开设有与压力环外键、摩擦盘外凸耳相配合的凹槽，以实现压力环、摩擦片的定位与同步转动；圆周上开设油孔，以满足摩擦元件、半轴齿轮、行星齿轮、行星齿轮轴等的润滑要求。4.7锁紧系数及其计算锁紧系数即内摩擦力矩（左右半轴传递转矩之差）与差速器壳传递转矩M0（左右半轴传递转矩矩之和，即输入转矩）的比值[10]，即下面探讨机械摩擦片式限滑差速器锁紧系数的计算。先取行星齿轮轴与压力环相接触的部分进行受力分析，见图2-12。从图中可知，差速器壳所传递的转矩通过行星齿轮轴作用在压力环上，其圆周力为：（4-4）式中：——行星齿轮轴对压力环圆周作用力，N；——差速器壳传递转矩，N·m；——压力环当量作用半径，m；图2-12行星齿轮轴与压力环受力分析产生的轴向力为：（4-5）式中：——行星齿轮轴对压力环轴向压力，N；——压力环作用角度；将式（4-4）代入式（4-5）中，有（4-6）轴向压力即为摩擦元件所受到的压力，故摩擦元件所产生的摩擦力矩为（4-7）式中：——单侧摩擦力矩，N·m；——摩擦元件作用面数；——摩擦元件摩擦系数；——摩擦元件平均摩擦半径，m；当左右半轴以不同转速转动（也即发生差速时），慢转侧和快转侧的驱动力矩分别为[11]：（4-8）（4-9）而内摩擦力矩为左右两侧转矩之差，即（4-10）将式（4-7）~（4-9）代入（4-10）式，有（4-11）故锁紧系数为：（4-12）公式（4-12）即为带压力环的机械摩擦片式限滑差速器锁紧系数计算公式，同时此式也表明了机械摩擦片式限滑差速器的锁紧系数与摩擦元件作用面数、摩擦系数、摩擦元件平均工作半径、压力环楔角的正切成正比，与压力环作用当量半径成反比。需要注意一点的是关于摩擦系数的问题，在润滑状态下钢对钢的摩擦系数是与润滑状态有着密切的关系，波动幅度较大，设计时摩擦系数取上限0.15[1]。5限滑差速器设计计算5.1车型数据最高时速整车质量发动机输出最大功率发动机输出最大转矩锁止转速180Km1800Kg220Kw350N.m80~100%5.2摩擦片当量摩擦半径和预紧力矩的分析计算理论锁紧系数依据锁紧系数的选择原则，考虑到SUV车型特点，限滑差速器的锁紧系数选在，因为如果差速器的锁紧系数太大将使差速器效率太低，导致摩擦损失加大[12]会出现汽车转向困难。5.1.1.摩擦片当量摩擦半径的分析计算(1)差速器壳体计算转矩的确定为按发动机最大转矩和传动系一档传动比计算的差速器壳体最大作用转矩[13]：发动机输出最大转矩：减速器一档传动比，此处取3.5(2)单侧摩擦力矩的确定根据锁紧系数公式又因为总内摩擦力矩的一半与单侧摩擦力矩相等并结合式（4-11）带压力环摩擦片差速器锁紧系数公式所以：经查机械设计手册和汽车设计手册式以及经验判断上式各参数确定如下：—单侧摩擦元件的摩擦面数初定为3个摩擦面，—单侧摩擦元件的摩擦面的摩擦系数初定为0.15,—压力环当量半径初定为80mm,—压力环作用角度初定为45°,—差速器壳驱动转矩,1225N.m所以解原等式得即摩擦组件平均当量摩擦半径为72.38mm。5.1.2.预紧力矩预紧力矩的作用是在汽车一侧驱动轮失去驱动力后，而保证另一侧在良好路面上的驱动轮能够发出足够的驱动力保证汽车最低限度的行驶[14]，他也是产生摩擦组件的预紧力即有：（4-13）式中，——限滑差速器预紧力矩；N·m；——汽车总重量；18000N；——道路滚动阻力系数；0.01；——轮胎滚动半径；0.3m代入整车参数，有：汽车限滑差速器的预紧力矩Ms0取大于54N.m即可产生所需内摩擦力矩的要求。所以预紧力矩取5.2确定摩擦元件结构参数由于摩擦元件当量半径，平均当量摩擦半径72.38mm，故可采用式计算，根据预定的锁紧系数和差速器壳内部结构尺寸，可以确定：5.2.1摩擦元件内外径摩擦元件外径初定为160mm，内径初定为765.2.2单侧摩擦元件的摩擦面数单侧摩擦元件的摩擦面数初定为3个摩擦面，5.2.3摩擦元件厚度每片厚度初定3.5mm5.2.4摩擦元件材料摩擦元件的材料确定为45#钢材料。5.3确定压力环v型槽楔角和压力环作用当量半径（1）由行星齿轮轴工作面挤压应力和产生轴向压紧力之间优化分析，选取V型槽角45°/45°。（2）根据减速器壳内部结构尺寸和传递压力的大小，压力环作用当量半径初定80mm5.4确定碟型弹簧的结构参数5.4.1.碟型弹簧的内外径考虑到差速器壳体尺寸碟型弹簧内外径采用与摩擦元件相同的内外径，即外径为160mm5.4.2.碟型弹簧的厚度厚度与摩擦元件相同，即为3.5mm5.4.3.碟型弹簧的内锥高内锥高是由所需要的弹性变形力来确定的。而所需要的弹性变形力的大小取决于所需的预紧力矩Ms0。即有：（4-14）从上式可得出而F0可由式（4-3）得到。据此，可以确定内锥高为mm。5.5.差速器行星齿轮主要参数选择5.5.1行星齿轮齿数n行星齿轮数n需根据承载情况来选择。通常情况下，轿车：n=2；货车或越野车：n=4。所以本设计采用N=45.5.2行星齿轮和半轴齿轮齿数、为了使轮齿有较高的强度，希望取较大的模数，但尺寸会增大，于是又要求行星齿轮的齿数Z1应取少些，但Z1一般不少于10。半轴齿轮齿数Z2在14～25选用。大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比Z2／Z1在1．5～2．0的范围内。为使两个或四个行星齿轮能同时与两个半轴齿轮啮合，两半轴齿轮齿数和必须能被行星齿轮数整除，否则差速齿轮不能装配。所以， 5.5.3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[15]57°59′42′′32°0′18′′5.5.4．压力角汽车差速齿轮大都采用压力角为、齿高系数为0.8的齿形。某些重型货车和矿用车采用压力角，以提高齿轮强度。本设计采用压力角为，齿高系数为0.8。5.5.5行星齿轮轴直径d及支承长度L行星齿轮轴直径d(mm)为;;

经计算的的式中，为差速器传递的转矩(N·m)，n为行星齿轮数；为行星齿轮支承面中点到锥顶的距离(mm)，约为半轴齿轮齿宽中点处平均直径的一半；为支承面许用挤压应力，取98MPa。行星齿轮在轴上的支承长度L为所以L大约为25mm5.5.6差速器齿轮的强度校核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计算。轮齿弯曲应力(MPa)为式中，n为行星齿轮数J为综合系数，为半轴齿轮齿宽为大端分度圆直径(mm)T为半轴齿轮计算转矩(N·m)，；、、按主减速器齿轮强度计算的有关数值选取。查机械设计手册分别为；；当时，。经代入以上数据所以设计符合要求5.5.7差速器齿轮材料差速器齿轮与主减速器齿轮一样，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。本设计采用第一种20CrMnTi作为差速器的齿轮材料。半轴齿轮和行星齿轮参数参数半轴齿轮行星齿轮齿数模数(mm)168108齿面宽(mm)齿工作高(mm)206206齿全高(mm)1515压力角22°30′22°30′轴线间夹角90°90°分度圆直径(mm)16080节锥角57°59′42′′32°0′18′′节锥距(mm)周节(mm)72127212齿顶高(mm)齿根高(mm)8787径向间隙(mm)齿根角0.7687°19′48′′0.7684°37′11′′面锥角根锥角62°36′54′′50°39′54′′39°20′6′′27°23′6′′外圆直径mm)节锥顶点至齿轮外圆距离(mm)168179028齿侧间隙(mm)0.120.126总结本文对SUV防滑差速器的结构、分类、原理、等进行了分析研究，并且设计出了摩擦式防滑差速器。综合本文的研究内容，可归纳如下:1.对普通差速器与防滑差速器的特点作了较为详细的比较。防滑差速器克服了普通差速器只能平均分配扭矩的缺点，可以使大部分甚至全部扭矩传给另外一个不滑转的驱动轮