東風(fēng)EQ1090E型載貨汽車差速器的設(shè)計(jì)與分析【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含3張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】-clsj17

汽車差速器的設(shè)計(jì)與分析

東風(fēng)EQ1090E型載貨汽車差速器的設(shè)計(jì)與分析

摘要：差速器是汽車必不可少的組成部件，對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)與分析主要是對(duì)裝在汽車驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸間的差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，差速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋總成的重要組成部分，主要涉及的是差速器的設(shè)計(jì)等非標(biāo)準(zhǔn)件的齒輪結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算，并且對(duì)差速器的種類和發(fā)展也作了介紹，對(duì)方案的選擇和差速器的原理也作了簡(jiǎn)要的說明。在參考了大量有關(guān)差速器的文獻(xiàn)設(shè)計(jì)之后，對(duì)差速器的結(jié)構(gòu)和功能有了較為透徹的了解，同時(shí)對(duì)差速器的設(shè)計(jì)合理，對(duì)差速器的相關(guān)行業(yè)有了一定的了解。

關(guān)鍵詞：半軸；差速器；齒輪結(jié)構(gòu)

Design and analysis of automobile differential

Abstract：Differential is an essential part of automobile components, the graduation design and analysis is mainly on the truck mounted differential between the two and a half drive axle shaft, differential is an important component of the automobile drive axle assembly, mainly involves the design of the differential gear structure of non standard parts and standard parts such as calculation, and the types and development of differential are introduced, the choice of scheme and the principle of differential also makes a brief description. In reference to a large amount of literature about the differential design, the structure and function of differential have a more thorough understanding, the reasonable design of differential, the differential of related industries have a certain understanding.

Key words: axle, differential, gear structure

目  錄

摘要 I

Abstract II

目錄 III

1 引言 1

1.1 汽車差速器研究的背景及意義 1

1.2 汽車差速器國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 1

1.2.1 國(guó)外的差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究現(xiàn)狀 1

1.2.2 我國(guó)差速器行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 2

1.3 汽車差速器的功能及其分類 3

1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的初始數(shù)據(jù)來源和依據(jù) 4

1.5 本章小結(jié) 5

2 差速器的設(shè)計(jì)方案 6

2.1 差速器的方案選擇以及結(jié)構(gòu)分析 6

2.2 差速器的工作原理 7

2.3 本章小結(jié) 9

3 差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì) 10

3.1 對(duì)稱式行星齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10

3.1.1 對(duì)稱式差速器齒輪參數(shù)確定 10

3.1.2 差速器齒輪幾何計(jì)算圖表 14

3.1.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 16

3.1.4 差速器齒輪材料的選擇 17

3.1.5 差速器齒輪的設(shè)計(jì)方案 17

3.2 差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 18

3.2.1 行星齒輪軸的分類及選用 18

3.2.2 行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì) 18

3.2.3 行星齒輪軸材料的選擇 19

3.3 差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 19

3.3.1 半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 19

3.3.2 行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 20

3.4 本章小結(jié) 20

4 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用 21

4.1 螺栓的選用和螺栓的材料 21

4.2 螺母的選用和螺母的材料 21

4.3 差速器軸承的選用 21

4.4 十字軸鍵的選用 22

4.5 本章小結(jié) 22

5 差速器總成的裝配和調(diào)整 23

5.1 差速器總成的裝配 23

5.2 差速器零部件的調(diào)整 23

5.3 本章小結(jié) 23

附錄A 24

參考文獻(xiàn) 25

致謝 26

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汽 車 差 速 器 的 設(shè) 計(jì) 與 分 析摘要：差速器是汽車必不可少的組成部件，對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)與分析主要是對(duì)裝在汽車驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸間的差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，差速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋總成的重要組成部分，主要涉及的是差速器的設(shè)計(jì)等非標(biāo)準(zhǔn)件的齒輪結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)件的計(jì)算，并且對(duì)差速器的種類和發(fā)展也作了介紹，對(duì)方案的選擇和差速器的原理也作了簡(jiǎn)要的說明。在參考了大量有關(guān)差速器的文獻(xiàn)設(shè)計(jì)之后，對(duì)差速器的結(jié)構(gòu)和功能有了較為透徹的了解，同時(shí)對(duì)差速器的設(shè)計(jì)合理，對(duì)差速器的相關(guān)行業(yè)有了一定的了解。關(guān)鍵詞：半軸；差速器；齒輪結(jié)構(gòu)IDesign and analysis of automobile differentialAbstract：Differential is an essential part of automobile components, the graduation design and analysis is mainly on the truck mounted differential between the two and a half drive axle shaft, differential is an important component of the automobile drive axle assembly, mainly involves the design of the differential gear structure of non standard parts and standard parts such as calculation, and the types and development of differential are introduced, the choice of scheme and the principle of differential also makes a brief description. In reference to a large amount of literature about the differential design, the structure and function of differential have a more thorough understanding, the reasonable design of differential, the differential of related industries have a certain understanding.Key words: axle, differential, gear structureII目 錄摘要 .............................................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................................II目錄 ..........................................................................................................................................III1 引言 .........................................................................................................................................11.1 汽車差速器研究的背景及意義 ..........................................................................................11.2 汽車差速器國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 ..........................................................................................11.2.1 國(guó)外的差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究現(xiàn)狀 ...............................................................................11.2.2 我國(guó)差速器行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 .......................................................................21.3 汽車差速器的功能及其分類 ..............................................................................................31.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的初始數(shù)據(jù)來源和依據(jù) ......................................................................................41.5 本章小結(jié) ..............................................................................................................................52 差速器的設(shè)計(jì)方案 .................................................................................................................62.1 差速器的方案選擇以及結(jié)構(gòu)分析 ......................................................................................62.2 差速器的工作原理 ..............................................................................................................72.3 本章小結(jié) ..............................................................................................................................93 差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì) ...................................................................................................103.1 對(duì)稱式行星齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................103.1.1 對(duì)稱式差速器齒輪參數(shù)確定 .........................................................................................103.1.2 差速器齒輪幾何計(jì)算圖表 .............................................................................................143.1.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .................................................................................................163.1.4 差速器齒輪材料的選擇 .................................................................................................173.1.5 差速器齒輪的設(shè)計(jì)方案 .................................................................................................173.2 差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ........................................................................................183.2.1 行星齒輪軸的分類及選用 .............................................................................................183.2.2 行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì) .................................................................................................183.2.3 行星齒輪軸材料的選擇 .................................................................................................19III3.3 差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................193.3.1 半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì) .........................................................................................193.3.2 行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì) .....................................................................................203.4 本章小結(jié) ............................................................................................................................204 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用 .......................................................................................................214.1 螺栓的選用和螺栓的材料 ................................................................................................214.2 螺母的選用和螺母的材料 ................................................................................................214.3 差速器軸承的選用 ............................................................................................................214.4 十字軸鍵的選用 ................................................................................................................224.5 本章小結(jié) ............................................................................................................................225 差速器總成的裝配和調(diào)整 ...................................................................................................235.1 差速器總成的裝配 ............................................................................................................235.2 差速器零部件的調(diào)整 ........................................................................................................235.3 本章小結(jié) ............................................................................................................................23附錄 A.......................................................................................................................................24參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................25致謝 ...........................................................................................................................................2601 引言1.1 汽車差速器研究的背景及意義汽車行業(yè)發(fā)展的初期，法國(guó)雷諾汽車公司的創(chuàng)始人雷諾發(fā)明了汽車差速器，汽車差速器作為汽車必不可少的部件之一曾經(jīng)被汽車專家譽(yù)為“小零件大功用” [1]。汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，內(nèi)、外兩側(cè)的車輪在同一時(shí)間內(nèi)要移動(dòng)不同的距離，外輪移動(dòng)的距離比內(nèi)輪要大。差速器作用就是將主減速器傳來的動(dòng)力傳給左、右兩個(gè)半軸，并且在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)允許左、右兩個(gè)半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)（差速） 。在本世紀(jì)六七十年代，世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)高速增長(zhǎng)期，而 2008 年開始的全球金融危機(jī)又使汽車產(chǎn)業(yè)在危機(jī)中有了很大發(fā)展的機(jī)遇，在世界各處都有廣闊市場(chǎng)。目前國(guó)內(nèi)重型汽車的差速器產(chǎn)品技術(shù)基本來自美國(guó)、德國(guó)、日本等幾個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)國(guó)家，我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)基本上是在引進(jìn)國(guó)外的基礎(chǔ)上發(fā)展的，而且已經(jīng)有了一定的規(guī)模。但是，目前我國(guó)差速器的自主研發(fā)能力仍然很弱，影響了整車新車的研發(fā)，在差速器的技術(shù)研發(fā)上還有很長(zhǎng)的路要走。1.2 汽車差速器國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀目前汽車正在朝著經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的方向發(fā)展，如何能夠促使自己的產(chǎn)品燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性提高是每一個(gè)汽車廠家都在做的事情，當(dāng)然這是一個(gè)廣泛的概念，汽車的每一個(gè)零件都在發(fā)生著變化，差速器也不例外，尤其是那些對(duì)操控性有比較高要求的車輛，要求也特別高 [2]。1.2.1 國(guó)外的差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究現(xiàn)狀外國(guó)的那些差速器生產(chǎn)企業(yè)的研究水平很高，并且還在不斷的進(jìn)步。平均每年銷售額 18 億美金的伊頓公司汽車集團(tuán)是全球化汽車零部件制造的供應(yīng)商，在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體管理，變速箱，牽引力控制以及安全排放控制領(lǐng)域都居全球領(lǐng)先地位。零件的主要產(chǎn)品包括發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體管理部分以及動(dòng)力控制系統(tǒng)，在其中屬于動(dòng)力控制系統(tǒng)的差速器產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中居于領(lǐng)先的地位。伊頓公司研發(fā)了新型的鎖式差速器，它工作的原理與其他差速器不同之處：當(dāng)汽車一側(cè)輪子打滑時(shí)，普通的開式差速器幾乎不能提供有效扭矩給車輛，而伊頓的鎖式差速器則可以提供，在發(fā)現(xiàn)車輪打滑時(shí)，鎖式差速器鎖定動(dòng)力傳遞百分之百的扭矩到不打滑的車輪，克服各種困難的路面給車輛帶來的限制 [3][4]。在汽車的牽引力測(cè)試、連續(xù)彈坑、V 型溝等試驗(yàn)中，兩驅(qū)汽車在安裝有伊頓1鎖式差速器后，越野性能和通過性能甚至超過四驅(qū)動(dòng)的車輛，因?yàn)橹灰球?qū)動(dòng)輪的任何一側(cè)發(fā)生打滑以后，伊頓鎖式差速器就會(huì)馬上鎖住動(dòng)力，并且把全部動(dòng)力轉(zhuǎn)移到另外一有附著力的輪上，使車輛依然能夠的正常向前或向后行駛。毫無疑問，更強(qiáng)的越野性以及安全性是差速器實(shí)現(xiàn)的最終目標(biāo)。1.2.2 我國(guó)差速器行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀從目前的情況來看，我國(guó)差速器的行業(yè)已經(jīng)順利完成了由小到大的轉(zhuǎn)變，正在處于由大到強(qiáng)的發(fā)展階段，在轉(zhuǎn)型和調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)刻，提高汽車差速器的精度、可靠性是我國(guó)差速器行業(yè)的重要任務(wù)。近幾年以來我國(guó)汽車差速器市場(chǎng)發(fā)展迅速，產(chǎn)品生產(chǎn)持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)的政策鼓勵(lì)一些汽車差速器產(chǎn)業(yè)正向高科技技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，我國(guó)國(guó)企企業(yè)新增的投資項(xiàng)目正在逐年增多 [5]。投資者對(duì)汽車差速器行業(yè)關(guān)注度越來越密切，這就會(huì)使汽車差速器行業(yè)的發(fā)展需求越來越大 [6]。差速器的種類正趨于多元化，功能也趨于完整化。目前汽車上經(jīng)常用的是對(duì)稱式錐齒輪差速器，還有現(xiàn)在各種各樣的多功能的差速器：強(qiáng)制鎖止式差速器、高摩擦自鎖式差速器、輪間差速器、防滑差速器、 托森差速器。其中托森差速器是一種新型的差速器機(jī)構(gòu)，它能夠解決在其他差速器的內(nèi)差動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小時(shí)不能起到差速作用的問題和轉(zhuǎn)矩較大時(shí)不能夠自動(dòng)將差速器鎖死的問題。在這里重點(diǎn)介紹一下一種新型的差速器為 LMC 常互鎖差速器：LMC ?；ユi差速器是湖北力鳴汽車差速器公司投資五千萬元生產(chǎn)的新型差速器。LMC ?；ユi差速器用于 0.5---1.5 噸級(jí)的汽車，它能夠有效地提高汽車的通過性、可靠性、越野型、安全性和經(jīng)濟(jì)性，能滿足很多不同條件以及不同情況下的汽車的要求。這種純機(jī)械、非電控、非液壓中央差速分動(dòng)裝置，已經(jīng)申報(bào)了美、日、韓、英、俄羅斯等 19 個(gè)國(guó)家的專利保護(hù)，這一項(xiàng)技術(shù)不僅僅是中國(guó)發(fā)明，也是一項(xiàng)世界發(fā)明。LMC ?；ユi差速器是由多種類齒輪系統(tǒng)和相應(yīng)的軸、殼體組成的，具備傳動(dòng)汽車的前輪以及后輪輪間差速器、前后橋軸間的差速器。LMC ?；ユi差速分動(dòng)器通過四支傳動(dòng)軸和輪邊減速器帶動(dòng)四個(gè)車輪，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)車輪的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，在當(dāng)兩個(gè)車輪打滑的情況下仍然能夠正常行駛，在泥濘路面、冰雪路面、無路路面上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以解決傳統(tǒng)四驅(qū)汽車的不足：如車輪打滑不能正常行駛；高油耗問題、功率循環(huán)問題；不能高速行駛；不能實(shí)現(xiàn)軸間差速；四驅(qū)轉(zhuǎn)換麻煩等。汽車上裝有 LMC ?；ユi差速分動(dòng)器的具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以提高汽車的通過性：LMC ?；ユi差速分動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)輪間、軸間、對(duì)角2任意混合差速以及鎖止，具有混合差速，在任何情況下單個(gè)車輪、對(duì)角線雙車輪不會(huì)發(fā)生滑轉(zhuǎn)，即使單個(gè)車輪是懸空，車輪仍然具有驅(qū)動(dòng)力能正常行駛。（2）可以提高汽車的安全性：行車安全，操縱輕便安全，加速性好，轉(zhuǎn)彎容易，制動(dòng)穩(wěn)定，無需增加操縱機(jī)構(gòu)。（3）可以提高汽車傳動(dòng)系的壽命和可靠性：因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了汽車的任意差速，消除了功率循環(huán)，克服了汽車分時(shí)四驅(qū)在四驅(qū)狀態(tài)下的傳動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)閮?nèi)耗而產(chǎn)生的差速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等機(jī)件磨損，甚至致命性損壞，延長(zhǎng)了汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。 （4）具備了有良好的經(jīng)濟(jì)性：制造成本低，功能領(lǐng)先，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，維修簡(jiǎn)便，節(jié)油，產(chǎn)品適用性廣。LMC ?；ユi差速分動(dòng)器的開發(fā)是在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的情況下產(chǎn)生的產(chǎn)品，符合我國(guó)國(guó)情的需要。1.3 汽車差速器的功能及其分類差速器的功能是：當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛或著是在不平路面上行駛時(shí)，使汽車左右驅(qū)動(dòng)輪以不同角速度滾動(dòng)，以保證汽車兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪與地面間作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。圖 1.1 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)示意圖在汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾動(dòng)的路程往往是不相等。如圖 1.1 所示，在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)的車輪轉(zhuǎn)彎半徑 R1 和 R2 是不同，行程完全不同，即外側(cè)的車輪滾過的距離是大于內(nèi)測(cè)車輪的；汽車在不平的路面上行駛時(shí)，由于行駛路面波形的不同所造成兩側(cè)車輪滾過的路程也不等；即使汽車在平直的路面行駛時(shí)，由于輪胎負(fù)荷、輪胎氣壓、制造誤差以及胎面磨損程度不同等因素的影響，也會(huì)引起左、右兩個(gè)車輪因?yàn)闈L動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行駛不相等。如果是汽車驅(qū)動(dòng)橋的左、右3車輪鋼性連接，則汽車行駛時(shí)就會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移和滑轉(zhuǎn)。這樣不僅會(huì)使輪胎磨損與功率和燃料的加劇消耗，而且有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和操縱性能惡化。汽車安裝差速器，就是為了預(yù)防這類現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的車輪在行程不相等時(shí)所具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，這樣就滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。在汽車驅(qū)動(dòng)橋的左右兩車輪間設(shè)置差速器，稱之為輪間差速器，在兩軸間分配轉(zhuǎn)矩時(shí)，保證兩輸出軸有可能以不相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車行駛時(shí)能夠作純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以提高了汽車的通過性?，F(xiàn)在的差速器種類趨于多元化，功用逐漸完整化。目前，汽車上經(jīng)常用的是對(duì)稱式錐齒輪差速器，還有各種各樣的多功能的差速器，如：防滑差速器、托森差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器、行星圓柱齒輪差速器、高摩擦自鎖式差速器。1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的初始數(shù)據(jù)來源和依據(jù)在本次設(shè)計(jì)中，我選用的畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)的來源是二汽生產(chǎn)的東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車。二汽集團(tuán)聽取了廣大東風(fēng)汽車客戶的改進(jìn)意見和建議，從 EQ1090 開始投資生產(chǎn)就在不斷的改進(jìn)節(jié)源性能、提高技術(shù)性能、和穩(wěn)定性能，直到現(xiàn)在的 EQ1090E型載貨汽車，全面完成了向一個(gè)新的高性能水平、高質(zhì)量水平的過渡和轉(zhuǎn)換。汽車的載重量是汽車最重要的、最基本技術(shù)參數(shù)之一，也是汽車整體設(shè)計(jì)的最基本的依據(jù)，在汽車經(jīng)濟(jì)性和可靠性上，載重量都起著主導(dǎo)性的作用。EQ1090E 型載貨汽車規(guī)定載重量為 5000kg。參考的數(shù)據(jù)有：1. 發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為 99kw(當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 3000r/min 時(shí))；2. 汽車的滿載總質(zhì)量為 9290kg;3. 汽車的最高車速（滿載，無拖掛）為 90km/h；4. 發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為 353 （當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 1200～1400r/min 時(shí)） ，最大轉(zhuǎn)矩Nm?158 ；Nm?5. 變速器各檔傳動(dòng)比如表 1.1 所示。表 1.1 東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車變速器各檔傳動(dòng)比6. 車輪輪輞形式為 7.0-20 等厚輻盤式，輪胎為普通斜交簾線的標(biāo)準(zhǔn)輪輞輪胎，輪胎規(guī)格(GB516-82)9.00-20 ，10 層級(jí)。一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 倒檔7.31 4.31 2.45 1.54 1.00 7.6647. 主減速器形式為雙曲線齒輪單級(jí)減速式，主減速比 為 6.33；0i1.5 本章小結(jié)本章主要說明了汽車差速器的發(fā)展現(xiàn)狀和研究背景，并且詳細(xì)的介紹了差速器的功能作用和它分類的依據(jù)，在最后參考收集了有關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)和資料等，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成提供了有用和可靠的依據(jù)。52 差速器的設(shè)計(jì)方案2.1 差速器的方案選擇以及結(jié)構(gòu)分析對(duì)稱式錐齒輪差速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)可靠，適應(yīng)用于汽車驅(qū)動(dòng)橋上，從東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車的類型來看，初步選定差速器的種類是對(duì)稱式行星錐齒輪差速器，把它安裝在驅(qū)動(dòng)橋的兩個(gè)半軸之間，并通過兩個(gè)半軸把動(dòng)力傳給車輪，進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如下：圖 2.1 差速器結(jié)構(gòu)方案圖如圖，對(duì)稱式行星錐齒輪主要是由差速器左右殼 1 和 4，四個(gè)行星齒輪 3、兩個(gè)半軸齒輪 2、十字軸 5。動(dòng)力傳送到差速器殼 1，差速器殼 1 帶動(dòng)十字軸 5 轉(zhuǎn)動(dòng)。十字軸帶動(dòng)行星齒輪 3 轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪 3 與半軸齒輪 2 相互嚙合，所以又將轉(zhuǎn)矩傳遞到半軸齒輪，半軸齒輪 2 與半軸相連接，半軸又將動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，完成了汽車的行駛。差速器的結(jié)構(gòu)分析：（1） 行星齒輪的背面都做成球面，與差速器殼配合，保證了行星齒輪之間具有良好的對(duì)中性，以利于和兩個(gè)半軸齒輪的正確嚙合；（2） 因?yàn)樾行驱X輪 3 與半軸齒輪 2 之間是錐齒輪傳動(dòng)，所以在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，沿著行星齒輪和半軸齒輪的軸線之間有很大的軸向作用力，然而齒輪和差速器殼之間又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了減少齒輪和差速器殼間的磨損，在兩個(gè)半軸齒輪的背面與差速器殼相應(yīng)的摩擦面間安裝有平墊圈，然而在行星齒輪與差速器殼之間安裝有球面墊圈。當(dāng)汽車行駛到一定的里程時(shí)，墊圈磨損后通過更換墊圈來調(diào)整齒輪嚙合間隙，以提高差速器的使用壽命。（3） 在中、重型汽車上因?yàn)樾枰獋鬟f較大的轉(zhuǎn)矩，所以要裝有四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸之間也要用十字軸。6（4） 為了使行星齒輪與十字軸之間有良好的潤(rùn)滑效果，所以在十字軸的軸頸銑出一個(gè)平面，用以儲(chǔ)存潤(rùn)滑油潤(rùn)滑齒輪背面。2.2 差速器的工作原理差速器采用對(duì)稱式錐齒輪的結(jié)構(gòu)，其原理如下圖 2.2 所示：圖 2.2 差速器差速原理圖如圖 2.2 所示，對(duì)稱式錐齒輪差速器是行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器殼 3 和行星齒輪軸5 連接在一起，從而形成了行星架。由于它又與主減速器從動(dòng)齒輪 6 連在一起，所以為主動(dòng)件，設(shè)它的角速度為 ，半軸齒輪 1 和 2 為從動(dòng)件，它角速度為 和 。A 、B0w1w2兩點(diǎn)是行星齒輪 4 與半軸齒輪 1 和 2 的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)是 C，A 、B、C 三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離是相等的 [14]。當(dāng)行星齒輪只隨同行星架圍繞著差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，處在同一半徑 上rA、B、 C 三點(diǎn)的圓周速度都是相等的圖 2.1） ，其值為 。于是就有 ，即0wr120w?差速器起不到的差速作用，而半軸的角速度等于差速器殼的角速度。當(dāng)行星齒輪 4 除了公轉(zhuǎn)外，還圍繞著本身的軸 5 以角速度 自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn) A 的4圓周速度是 ，嚙合點(diǎn) B 的圓周速度是 。于是104wrr??20rr??????120404wrw???即 12（2.1）若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)用 來表示，則n（2.2）120??上式（2.2）為兩個(gè)半軸齒輪直徑相等，并且是對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征7方程式，它表示左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速的和是差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，然而與行星齒輪的轉(zhuǎn)速無關(guān)。因此在汽車行駛轉(zhuǎn)彎或其它的行駛情況下，它都可以借行星齒輪用以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，促使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同的轉(zhuǎn)速在地面上有滾動(dòng)而無滑動(dòng)。由上式（2.2）還可以得到：①當(dāng)任何一側(cè)的半軸齒輪轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)的半軸齒輪轉(zhuǎn)速度是差速器殼轉(zhuǎn)速度的兩倍；②當(dāng)差速器殼轉(zhuǎn)速是零時(shí)，若一側(cè)的半軸齒輪受到其它外來力矩的作用，從而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)的半軸齒輪立即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于對(duì)稱式錐齒輪差速器轉(zhuǎn)矩 的分配：由于主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)差速器殼、0M行星齒輪軸、行星齒輪傳遞給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于是一個(gè)等臂杠桿，而兩半軸齒輪半徑也是相等的。所以，當(dāng)行星齒輪在沒有自轉(zhuǎn)時(shí)，總是能將轉(zhuǎn)矩 平分配給左、0M右兩個(gè)半軸齒輪，即 。120/?當(dāng)兩個(gè)半軸齒輪以不同轉(zhuǎn)速朝著相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，假如左半軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速速 大1n于右半軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速速 ，那么行星齒輪將會(huì)按照順時(shí)針的方向圍繞行星齒輪軸進(jìn)行自2n轉(zhuǎn)。此時(shí)的行星齒輪孔與行星齒輪軸的軸頸之間以及齒輪的背部與差速器殼間都會(huì)產(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受到的摩擦力矩為 方向和行星齒輪的轉(zhuǎn)向是相反的，這個(gè)摩擦rM力矩可以使行星齒輪分別對(duì)左、右兩半軸齒輪之間附加作用大小相等而且方向相反的兩個(gè)圓周力，所以當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)， ，??10/2rM??。左、右兩車輪上的轉(zhuǎn)矩之差與差速器的內(nèi)摩擦力矩 相等。為了??20/2rM?? r衡量差速器內(nèi)部的摩擦力矩大小和轉(zhuǎn)矩分配特性，經(jīng)常以鎖緊系數(shù) K 來表示??210//rKM???（2.3）差速器內(nèi)的摩擦力矩 和其輸入的轉(zhuǎn)矩 之比定義成差速器鎖緊系數(shù)為 。快r 0慢半軸轉(zhuǎn)矩之比為 定義轉(zhuǎn)矩比，以 21/??21//1bKMK???（2.4）目前在汽車上廣泛使用的對(duì)稱式錐齒輪差速器的內(nèi)摩擦力矩是很小的，它鎖緊系數(shù) =0.05~0.15，轉(zhuǎn)矩比為 =1.1~1.4，我們可以認(rèn)為，無論它的左、右兩驅(qū)動(dòng)車輪的Kb8轉(zhuǎn)速是否相等，其上的轉(zhuǎn)矩總是平均分配的。汽車對(duì)于這樣的分配比例，在良好的路面上直線行駛或轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，總是都是令人滿意的。但是，汽車行駛在壞路上時(shí)，嚴(yán)重影響通行能力。例如，當(dāng)一個(gè)車輪的汽車接觸到泥濘或結(jié)冰的道路，車輪泥濘的道路滑動(dòng)到位，而車輪在良好的道路保持平穩(wěn)。這是因?yàn)樵谳喿由?，在良好的路面比間小路上輪粘附的泥濘的道路，一條小路只有小扭矩反應(yīng)半軸的作用，雖然車輪與路面之間的附著力好大，但由于對(duì)稱式錐齒輪差速器的扭矩平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使這一輪的滑移和分配到驅(qū)動(dòng)輪在同等力矩小，總的驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，汽車就不能前進(jìn)。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，行星齒輪軸將是兩個(gè)半軸齒輪之間的平均距離，兩個(gè)半軸的齒輪速度是相同的差速器殼速度，扭矩轉(zhuǎn)移到左，右車輪是平等的。此時(shí)車輪轉(zhuǎn)速相等。 當(dāng)車輛處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)半軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)扭矩角，兩個(gè)軸不均勻分布，就會(huì)有一個(gè)高速、一個(gè)速度，此時(shí)汽車平穩(wěn)地完成了轉(zhuǎn)彎。2.3 本章小結(jié) 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，本章對(duì)差速器的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并結(jié)合東風(fēng)EQ1090E 卡車的特性以及特點(diǎn)，選擇不同的方案，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的差速的目的。93 差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)對(duì)稱式錐齒輪差速器的具體詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下：圖 3.1 普通的對(duì)稱式錐齒輪差速器1，12-軸承；2-螺母；3，14-鎖止墊片；4- 差速器左殼；5，13- 螺栓；6-半軸齒輪墊片；7-半軸齒輪；8- 行星齒輪軸；9-行星齒輪；10-行星齒輪墊片；11- 差速器右殼3.1 對(duì)稱式行星齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算由于差速器殼體上有主減速器的從動(dòng)齒輪，差速器的從動(dòng)錐齒輪尺寸受主傳動(dòng)齒輪軸承座和主動(dòng)齒輪軸承座的限制。而且由于設(shè)計(jì)安裝在驅(qū)動(dòng)軸的兩個(gè)軸之間的差速器，所以軸承座有尺寸限制。主傳動(dòng)錐齒輪、行星齒輪軸等是非標(biāo)準(zhǔn)零差。差速器位于軸承座的半軸上，其尺寸是有限的，差速器尺寸的主要影響是齒輪的尺寸，因此如何優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)就顯得越來越重要。3.1.1 對(duì)稱式差速器齒輪參數(shù)確定 1. 行星齒輪數(shù)目 的確定n行星齒輪的數(shù)量需要根據(jù)負(fù)載情況選擇，在承載能力不大的情況下可以取兩個(gè)，反之四個(gè)。東風(fēng) EQ1090E 汽車是四個(gè)行星齒輪的選擇即 。4n?2. 行星齒輪的球面半徑 的確定和節(jié)錐距 的計(jì)算bR0A行星齒輪的背面球行半徑 是行星齒輪基本尺寸參數(shù)之一，它反映了差速器的圓錐齒輪節(jié)錐距 的大小與承載的能力。 可以根據(jù)如下公式確定：0AbR3bdKT??（3.1）10在上式中： 是行星齒輪球面的半徑系數(shù)， =2.5～2.97，對(duì)于有著四個(gè)行星 bKbK齒輪的小轎車和公路用的貨車取最小值時(shí)，對(duì)于有著兩個(gè)行星齒輪的小轎車和有四個(gè)行星齒輪的越野車與礦用車時(shí)，取最大值。此處， =2.7.b是差速器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩， ,dT??mindGGesTT?N?是球面半徑，單位 mmbR轉(zhuǎn)矩計(jì)算從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 emax10dfGeKTin?????（3.2）在上式中： 是計(jì)算轉(zhuǎn)矩，單位 ,eTN?是因?yàn)槠嚸徒与x合器從而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，相對(duì)于性能系數(shù) 的汽車一dK 0jf?般取 1?是發(fā)動(dòng)機(jī)最大的轉(zhuǎn)矩， maxeTmax158eT??是液力變矩器的變矩系數(shù)， K是變速器的一檔傳動(dòng)比，東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車的變速器一檔傳動(dòng)比是1i7.3?是分動(dòng)器的傳動(dòng)比， fi 1fi?是主減速器的傳動(dòng)比，東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車是采用雙曲線齒輪，主減速器0傳動(dòng)比是 6.3i?是從發(fā)動(dòng)機(jī)到主減速器的從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)效率， ? 96???是驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， n1n代入上式 （3.2） 中，得 1587.31.0718.GeT Nm????從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 s（3.3）2rGsmi???在上式中： 是計(jì)算轉(zhuǎn)矩，GsT是滿載狀態(tài)下的一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜負(fù)荷，相對(duì)于 式貨車，為了是汽車在泥2 42?濘的路面上有一定的通行能力，提高地面對(duì)汽車的驅(qū)動(dòng)力，常常將滿載時(shí)的前軸負(fù)荷控制在總軸荷的 26%～27%，所以 29073681N???11是汽車最大加速度時(shí)后橋得負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，一般的乘用車是 1.2～1.4，貨車是2m1.1～1.2,在此處取 =1.1。2是汽車輪胎與地面之間的附著系數(shù)，對(duì)于一般輪胎的公路用車，可以取?， 是汽車輪胎的滾動(dòng)半徑，在東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車所采用的普通斜交0.85?r簾線輪輞輪胎，經(jīng)查表得 。0.398rm?6781.05.398075.2GsTNm????是汽車主減速器從動(dòng)錐齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比， 。mi .1mi是汽車主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)效率，當(dāng)無車輪邊減速器時(shí)，?，1?代入式 （3.3） 中，得，TGes? NTGeGsd ???6.7018),in(將以上數(shù)據(jù)代入上式（3.1）中，得：32.7018.65.bRm?使 為 54mm,錐齒輪的節(jié)錐距 稍小于 ，即b AbR????0.9.2.953.46m??::所以選其節(jié)錐距 053Am3. 行星齒輪、半軸齒輪的設(shè)計(jì)和選擇（1） 行星齒輪、半軸齒輪齒數(shù)的確定要使行星和半軸齒輪有較高的強(qiáng)度，且希望取較大模數(shù)，所以行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)該盡可能少，但一般不能少于 10，半軸齒輪齒數(shù) 一般要取用 14～25 之間。汽1Z 2Z車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)之比在 1.5～2 的范圍之內(nèi)。要使四個(gè)行星齒輪能夠同時(shí)與兩個(gè)半軸齒輪嚙合，那么兩個(gè)半軸齒輪的齒數(shù)和必須能夠被行星齒輪數(shù)整除，否則差速器的齒輪不能夠裝配。綜上所述，即 , 25.12?z（3.4） （3.52LRZIn?） 在上式中：12是差速器行星齒輪齒數(shù)，1Z是差速器半軸齒輪齒數(shù)，2和 分別是差速器左、右半軸齒輪齒數(shù)，相對(duì)于對(duì)稱式錐齒輪差速器來說，LR，?是行星齒輪數(shù)目， ,n4n?是任意整數(shù)I根據(jù)上述可以在此取 來滿足以上要求。120,8Z（2） 差速器的圓錐齒輪模數(shù)以及半軸齒輪的節(jié)圓直徑初步確定首先確定行星齒輪節(jié)錐角 和半軸齒輪節(jié)錐角1?2?1120arctnarctn298Z????????????????（3.6） 221arctnarctn610Z??????????????其次確定圓錐齒輪大端端面模數(shù) m????0102/si/si5.4mAAZ?????（3.7）大端端面的模數(shù) 按照?qǐng)A錐齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列進(jìn)行選取，經(jīng)查表得 m5.?確定半軸齒輪的節(jié)圓直徑15.10dmZm???（3.8） 2.894. 壓力角 ?從目前來看，汽車差速器齒輪大部分都是采用 的壓力角，齒高系數(shù)是 0.8。2.5?行星齒輪最小齒數(shù)可以減少到 10，且在行星齒輪的齒頂不變尖的情況下，還是可以由切向的修正加大半軸齒輪齒厚，從而可以使行星齒輪和半軸齒輪趨于等強(qiáng)度的狀況。因?yàn)檫@種齒形的最小齒數(shù)比壓力角是 的少，所以在此選則 的壓力角。20?2.5?5. 行星齒輪安裝孔的孔徑 與孔長(zhǎng)度 的確定dL行星齒輪的安裝孔孔徑 與行星齒輪軸的尺寸是相同的，而行星齒輪的安裝孔長(zhǎng)度 是行星齒輪在它軸上的支承長(zhǎng)度，通常?。篖13（3.9）1.Ld?行星齒輪的安裝孔孔徑 與孔長(zhǎng)度 的選擇要是在保證擠壓強(qiáng)度要求下：d（3.10）??30dc cTrn?????即 31dcL??由上面的各式可得： ??301.dcTrn???（3.11）在上式中得： 是差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩， dT7018.6dNm??是行星齒輪的軸孔中心到節(jié)錐頂點(diǎn)的距離，大約是半軸齒輪齒面寬的中心點(diǎn)處dr平均直徑的一半，即 ， 是半軸齒輪齒面寬中心點(diǎn)處的直徑，而 ，20.5dr?? 220.8d??即 ， 20.897.m???.793.6??是行星齒輪得數(shù)目， n4n是許用擠壓應(yīng)力， ??c???28/cNm?是行星齒輪的安裝孔長(zhǎng)度，L是行星齒輪的安裝孔孔徑d將上述的各個(gè)計(jì)算結(jié)果代入上式（3.11）中，可得：37018.620.794dm???則 取 ,d2m4L?3.1.2 差速器齒輪幾何計(jì)算圖表表 3.1 差速器幾何計(jì)算圖表序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果1 行星齒輪齒數(shù) 1Z,10Z?應(yīng)盡量取最小值10Z?2 半軸齒輪齒數(shù) 2 ,且245?:需滿足式（3-4）（3-5）284 齒面寬 b??00..3;1Am?mb15?145 工作齒高 hg1.6ghm?8.ghm?6 全齒高 7805?9續(xù)表 3.1 差速器幾何計(jì)算圖表序號(hào) 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果7 壓力角 ???5.2?8 軸交角 90???90?9 節(jié)圓直徑 d12;mZd12;dm10 節(jié)錐角 ?1122arctn;90????;6???11 節(jié)錐距 0A102siid?053A12 周節(jié) t3.46tm17.8t?13 齒頂高 ah12221;0.7.43agaahZ???????????????2;9ahm14 齒根高 fh122.78;f amh??124.0;68fm?15 徑向間隙 c0..5g?.c16 齒根角 ?11022arctn;tffhA??124.3;76???17 面錐角 0?0121;????0123.;654???18 根錐角 R2;R??.;R??19 齒頂圓直徑 ad112cos;aadh??12.09adm?1520 齒根圓直徑 fd1122cos;ffdh???1247.96;3fdm?21 分度圓齒厚 sm?8.22 齒側(cè)間隙 B0.45.3:07B?3.1.3 差速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算差速器的行星齒輪和半軸齒輪雖然一直處于嚙合狀態(tài)，但是它們并不是一直處于相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，只是在左右車輪轉(zhuǎn)速不同時(shí)才發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。而在汽車正常行駛中，這種情況還是相對(duì)較少的。因此，這些齒輪齒面的接觸疲勞破壞一般并不發(fā)生，主要是輪齒彎曲破壞問題。在汽車設(shè)計(jì)中只進(jìn)行輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算，輪齒彎曲應(yīng)力為（3.12）3210smwvTKbdJn?????上式中： 是彎曲應(yīng)力， w/N是半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩， T0.6.78.642.1d Nm??是齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度的尺寸系數(shù)，它反映了材料性質(zhì)的不均勻性，sK與齒輪尺寸及熱處理等因素有關(guān)，當(dāng) 時(shí)， ，所以 1.m???0.25/sK0.25684s???????是齒面載荷分配系數(shù)，跨置式 ；懸臂式 ，此處取mK1.m?:1.25m?:，1是質(zhì)量系數(shù)，與齒輪精度及齒輪分度圓上的切線速度對(duì)齒間載荷的影響有關(guān)，v當(dāng)接觸好，周節(jié)及同心度準(zhǔn)確時(shí)，取 ,vK是差速器行星齒輪和半軸齒輪的模數(shù)， ，5.?是半軸齒輪的齒寬， 2b215bm?是半軸齒輪的大端分度圓直徑， d29d是綜合系數(shù)，參照?qǐng)D 3.2 查得 可取 0.2253JJ是行星齒輪的數(shù)目， n4n代入式（3.12）中，可得：21.60821709859.53w MPa??????所以，差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求。16圖 3.2 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)3.1.4 差速器齒輪材料的選擇差速器齒輪材料應(yīng)滿足如下要求：（1）具有較高的彎曲疲勞強(qiáng)度， （2）在輪齒芯部應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)捻g性以適應(yīng)沖擊載荷，避免在沖擊載荷下齒根折斷， （3）鋼材的鍛造性能，切削性能及熱處理性能應(yīng)該比較好，熱處理變形要小或變形規(guī)律要容易控制，（4）選擇齒輪材料要適應(yīng)我國(guó)情況，少用鎳鉻等合金鋼，選用錳、釩、硼、鈦、鉬、硅等元素的合金鋼。汽車的差速器齒輪基本上都用滲碳合金鋼制造，用于制造差速器齒輪的材料有18CrMnTi，20CrMoTi，22CrMnMo 和 20CrMo 等。為了減少鎳鉻元素的消耗，近年來我國(guó)采用的新材料有 20MnVB 和 20MnTiB。滲碳合金鋼的優(yōu)點(diǎn)是表面硬，耐磨性和抗壓性高，而芯部較軟，韌性好，耐沖擊。因此這種材料可以滿足齒輪工作的要求。另外。由于鋼本身的含碳量較低，它們的鍛造及切削性能都較好。因此，汽車差速器齒輪的材料選擇 20CrMnTi 的滲碳合金鋼。3.1.5 差速器齒輪的設(shè)計(jì)方案根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算，初步確定行星齒輪和半軸齒輪的設(shè)計(jì)方案如下：17(a) (b)圖 3.3 行星齒輪和半軸齒輪的設(shè)計(jì)方案3.2 差速器行星齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 行星齒輪軸的分類及選用行星齒輪的種類有很多，而差速器齒輪軸的種類也很多，最常見的是一字軸和十字軸，在小型汽車上由于轉(zhuǎn)矩不大，所以要用一字軸，而載貨的大質(zhì)量的汽車傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，為了延長(zhǎng)軸的使用壽命以及提高軸的承載能力，常選用十字軸，由四個(gè)軸的軸頸來分配轉(zhuǎn)矩。此次設(shè)計(jì)主要參考東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車，所以選用的是行星齒輪十字軸。如圖 3.4 所示：圖 3.4 十字軸的結(jié)構(gòu)方案圖3.2.2 行星齒輪軸的尺寸設(shè)計(jì)由行星齒輪的支承長(zhǎng)度 ，根據(jù)安裝時(shí)候的方便選擇軸頸的長(zhǎng)度 為24Lm? 1L18；而行星齒輪安裝孔的孔徑 ，所以軸頸的直徑 預(yù)選為 。50m2dm?1d2m3.2.3 行星齒輪軸材料的選擇軸的選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。軸的常用材料主要有碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中敏感性比合金鋼低，應(yīng)用較為廣泛，對(duì)重要或者承受較大的軸，宜選用 35、40、45 和 50 等優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以 45 鋼最常用。所以此次選用的軸的材料為 45 鋼。3.3 差速器墊圈的設(shè)計(jì)計(jì)算墊圈是墊在連接件與螺母之間的零件，一般為扁平形的金屬環(huán)，用來保護(hù)被接件的表面不受螺母擦傷，分散螺母對(duì)被接件的壓力。墊圈的種類有：彈簧墊圈、平墊圈、密封墊圈、球面墊圈等。墊圈的材料通常是軟鋼、青銅、尼龍、聚甲醛塑料。在差速器傳遞轉(zhuǎn)矩的時(shí)候，行星齒輪和半軸齒輪要受到很大的軸向力，而齒輪和差速器殼之間又有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以要用墊圈以減少磨損。差速器要用到兩個(gè)墊圈，一個(gè)墊圈是半軸齒輪支承墊圈為圓形平墊圈，連接件一個(gè)是軟質(zhì)地的，一個(gè)是硬質(zhì)地較脆的，其主要作用是增大接觸面積，分散壓力，防止把質(zhì)地軟的壓壞。另外一個(gè)是差速器行星齒輪支承墊圈為球面墊圈，球面墊圈將行星齒輪和行星齒輪十字軸固定在一起傳遞轉(zhuǎn)矩。3.3.1 半軸齒輪平墊圈的尺寸設(shè)計(jì)如下圖 3.5 所示：為平墊圈的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖。圖 3.5 平墊圈參考東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車的半軸直徑的數(shù)據(jù)為 ,如圖 3.5（a ）所示，按50m照裝配關(guān)系可選擇半軸齒輪平墊圈的安裝孔直徑 要大于 ，初步預(yù)選安裝孔直D徑 為 ，由圖 3.5（b）根據(jù)安裝的簡(jiǎn)易程度選取墊圈的厚度 h 為 .選用的2D50.m 819材料是 65Mn。3.3.2 行星齒輪球面墊圈的尺寸設(shè)計(jì) 由行星齒輪十字軸軸頸的直徑為 ，根據(jù)裝配關(guān)系選擇球形墊圈的安裝孔直徑2m為 ，厚度 h 為 ,選用的材料是 Q235A。2Dm73.4 本章小結(jié)本章主要針對(duì)差速器的非標(biāo)準(zhǔn)零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，比如行星齒輪，半軸齒輪，墊圈，還有十字軸。通過這一系列的計(jì)算，得到了詳細(xì)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)，為 CATIA 的差速器建模工作奠定了基礎(chǔ)。204 差速器標(biāo)準(zhǔn)零件的選用4.1 螺栓的選用和螺栓的材料螺栓的種類很多，隨著機(jī)械及其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)螺栓的要求也越來越高，既要要求螺栓具有較高的強(qiáng)度又要其精密度高。目前常見的螺栓有六角頭螺栓（全螺紋） 、六角頭鉸制孔用螺栓、六角頭螺桿帶孔螺栓等。而東風(fēng) EQ1090E 型載貨汽車在 1984 年以前的連接后橋從動(dòng)錐齒輪和左差速器殼的 12 個(gè) M12×1.5 的螺栓改為 M14×1.5 的螺栓。1984 年以前的連接螺栓擰緊后容易發(fā)熱松動(dòng)，松動(dòng)的原因?yàn)榇簖X輪與差速器左殼之間沒有傳動(dòng)銷，螺栓的擰緊力矩不足[僅為 784 98 ],擰緊力矩所造成的從動(dòng)齒輪與差速器左殼貼合面之間的摩擦力矩，:Nm?不足以承受由于汽車行駛工況經(jīng)常變化，所導(dǎo)致的交變載荷，造成貼合面間的松動(dòng)。因此，從動(dòng)齒輪與差速器左殼之間的連接螺栓要有足夠大的擰緊力矩，大的擰緊力矩要求較大直徑的連接螺栓。因此，在生產(chǎn)條件的允許下，將連接螺栓加大為M14×1.5，擰緊力矩加大為 137.2～156.8 ，使情況有了較大的改善，而現(xiàn)在使用Nm?的是六角頭螺栓，尺寸為 M14×1.5，細(xì)牙螺紋。即為 GB/T 5782 M14×1.5.現(xiàn)在生產(chǎn)螺栓的原材料一般是碳素鋼、不銹鋼、銅三種，為了加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度，此次選用的是碳素 Q235A 鋼。4.2 螺母的選用和螺母的材料我們所接觸到的螺母有六角薄螺母、六角開槽螺母。在機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，螺母的種類和型號(hào)也越來越齊全。根據(jù)差速器已選定尺寸為 M14×1.5 的螺栓，所以由裝配關(guān)系選擇差速器螺母應(yīng)該為 M14 的，性能等級(jí)為 8級(jí)的，不經(jīng)過表面處理、A 級(jí)的 I 型六角螺母：即是 GB/T6170 M14.符合東風(fēng)EQ1090E 型載貨汽車的螺栓要求?，F(xiàn)在一般生產(chǎn)的螺母原材料一般是碳素鋼、不銹鋼和銅三種，為了加強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度，此次選用的是碳素 45 鋼。4.3 差速器軸承的選用軸承是支撐著軸的零件，可以引導(dǎo)軸的旋轉(zhuǎn)，也可以承受軸上空轉(zhuǎn)的零件。根據(jù)裝配關(guān)系和連接零件的形狀選用的軸承為角接觸球軸承。由差速器和半軸的計(jì)算數(shù)據(jù)可取差速器軸承外徑為 左右，內(nèi)徑為 左右，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》80m50m選取的角接觸球軸承的型號(hào)是 7010CGB/T 297---1994.214.4 十字軸鍵的選用鍵主要用作軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞扭矩，此處行星齒輪與十字軸的固定選擇普通平鍵。由十字軸的半徑要求，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》GB/T1096-2003 選取平鍵的尺寸為 8×7mm,鍵的長(zhǎng)度為 20mm，材料選擇 45 鋼。4.5 本章小結(jié)本章針對(duì)差速器上的一些標(biāo)準(zhǔn)零件，結(jié)合已經(jīng)設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)零件的參數(shù)，參考查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取了符合尺寸要求，裝配要求，配合要求的螺栓，螺母以及圓錐滾子軸承。225 差速器總成的裝配和調(diào)整5.1 差速器總成的裝配設(shè)計(jì)完差速器的組成部件就要對(duì)差速器進(jìn)行裝配。工業(yè)上裝配步驟如下：(1) 用壓力機(jī)將軸承的內(nèi)圈壓入左右差速器的半軸軸頸上；(2) 把左差速器殼放在工作臺(tái)上，在與行星齒輪和半軸齒輪相配合的工作面上涂抹機(jī)油，將半軸齒輪平面墊圈連同半軸齒輪一起裝入，將已裝好行星齒輪和球面墊圈的的十字軸裝入左差速器殼的十字槽中，并使行星齒輪與半軸齒輪嚙合。行星齒輪上裝上右邊的半軸齒輪、平面墊圈，將差速器右殼合到左殼上，注意對(duì)準(zhǔn)殼體上的合件標(biāo)記，從右向左插入螺栓，在螺栓左端套上鎖片，用螺母緊固，半軸齒輪支承端面與支承墊圈間的間隙應(yīng)不大于 。0.5m(3) 將從動(dòng)錐齒輪裝到差速器左殼上，用螺栓鎖緊。5.2 差速器零部件的調(diào)整齒輪嚙合間隙的