載重汽車差速器設計【含3張CAD圖紙、說明書】【QX系列】

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摘要 本次畢業(yè)設計主要是對安裝在驅動橋的兩個半軸之間的差速器進行設計，主要涉及到了差速器非標準零件如齒輪結構和標準零件的設計計算，同時也介紹了差速器的發(fā)展現(xiàn)狀和差速器的種類，對于差速器的方案選擇和工作原理也作出了簡略的說明。在設計中參考了大量的文獻，因此對差速器的結構和作用有了更透徹的了解，通過利用Proe軟件對差速器進行建模工作，也讓我在學習方面得到了提高。 參考了東風EQ1090E載重汽車驅動橋，在論述載重汽車汽車驅動橋運行機理的基礎上，提練出了在驅動橋設計中應掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術的應用及零件的標準化、部件的通用化、產品的系列化等三大關鍵技術。 關鍵詞：差速器；標準零件；齒輪結構 I Abstract This graduation design is mainly carries on the design to the differential is mounted between the 2.5 axis of the drive axle, mainly related to the design of differential non standard parts such as gear structure and standard parts of the calculation, and the types of the development status and the differential differential is also introduced, the selection of schemes and work principle in differential also made a brief description. In reference to the design of a large number of literature, so the structure and function of the differential have a more thorough understanding of the differential work, by modeling using Proe software, also let me learn improved. The reference of Dongfeng EQ1090E truck drive axle, based on analyzing the truck driving axle of automobile running mechanism, refined the in the driving bridge design should be mastered meet automotive ride comfort and through sex, noise reduction technology application and the standardization of parts, components of the general, a collection of products three key technology. Keywords: differential gear structure; standard parts;gear structure 目錄 1緒論 1 2差速器 2 2.1差速器的結構 2 2.2差速器工作原理 2 2.3差速器分類 4 2.4差速器工作原理 5 2.5潤滑使用及維修 5 3差速器總成的設計 6 3.1差速器結構形式選擇 6 3.2差速器齒輪主要參數選擇 7 3.3差速器齒輪強度計算 13 3.4差速器檢修方案 14 4差速器工藝設計 15 4.1毛坯的制造形式 15 4.2基準面的選擇 15 4.3制訂工藝路線 15 5結 論 17 參考文獻 18 致謝 19 世界最新機械設計理念 來源:中國科技期刊 摘要:根據目前國內外設計學者進行機械產品設計時的主要思維特點，將產品方案的設計方法概括為系統(tǒng)化、結構模塊化、基于產品特征知識和智能。這幾種方法的特點及其相互間的有機聯(lián)系，提出產品方案設計計算機實現(xiàn)的努力方向。 關鍵詞：機械產品方案設計方法發(fā)展趨勢 設計文件是將語義設計網作為設計工具，在其開發(fā)的活性語義設計網ASK中，采用結點和線條組成的網絡描述設計，結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等)，線條用以調整和定義結點間不同的語義關系，由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型，使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達，實現(xiàn)了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。 系統(tǒng)化設計方法 系統(tǒng)化設計方法的主要特點是：將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統(tǒng)，每個設計要素具有獨立性，各個要素間存在著有機的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設計要素結合后，即可實現(xiàn)設計系統(tǒng)所需完成的任務。 系統(tǒng)化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎，制訂了設計的一般模式，倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設計思想的基礎上，制訂出標準VDI2221技術系統(tǒng)和產品的開發(fā)設計方法。 1. 將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎，從產品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發(fā)各階段的技術目標和作業(yè)控制規(guī)程的方法。 2. 將產品看作有機體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現(xiàn)功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達產品的功能要求，形成產品功能系統(tǒng)結構。 3. 將機械設計中系統(tǒng)科學的應用歸納為兩個基本問題：一是把要設計的產品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關系；二是將產品設計過程看成一個系統(tǒng)，根據設計目標，正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。 由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同，進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設計方法。 4. 設計元素法 用五個設計元素（功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數）描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。 5. 圖形建模法 研制的“設計分析和引導系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現(xiàn)了系統(tǒng)結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。 將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現(xiàn)關系間的任意結合等特點，將設計方法解與信息技術進行集成，實現(xiàn)了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。 6. “構思”—“設計”法 將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解?！霸O計”階段的工作則是具體實現(xiàn)構思階段的原理解。 將方案的“構思”具體描述為：根據合適的功能結構，尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現(xiàn)，并將“結構元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”，再定量地描述所有“結構元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結構示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯(lián)接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念，以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖，把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述，形成了有效地應用現(xiàn)有知識的方法，并將其應用于“構思”和“設計”階段。 7. 鍵合圖法 將組成系統(tǒng)元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結合，實現(xiàn)功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換，尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。 提倡在產品功能分析的基礎上，將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構，通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。 本結構應該具有標準化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化，具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術，將變形設計與組合設計相結合，根據分級模塊化原理，將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。 以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具，提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排，形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設計工程師選擇解元素。 網絡技術的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設計與制造，以及從用戶對產品的功能需求→設計→加工→裝配→成品這一并行工程的實現(xiàn)成為可能。但是，達到這些目標的重要前提條件之一，就是實現(xiàn)產品方案設計效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設計軟件愈來愈多地應用于產品的方案設計中，虛擬現(xiàn)實技術以及多媒體、超媒體工具也在產品的方案設計中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達國家正著力于研究超媒體技術、產品數據交換標準STEP，以及標準虛擬現(xiàn)實造型語言上基于虛擬環(huán)境的標準交換格式)在產品設計中的應用。 機械產品的方案設計正朝著計算機輔助實現(xiàn)、智能化設計和滿足異地協(xié)同設計制造需求的方向邁進，由于產品方案設計計算機實現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達到上述目標的方案設計工具軟件。作者認為，綜合運用文中四種類型設計方法是達到這一目標有效途徑。雖然這些方法的綜合運用涉及的領域較多，不僅與機械設計的領域知識有關，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計算機軟硬件工程、網絡技術等各方面的領域知識，但仍然是產品方案設計必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設計學者也已意識到CAD技術與國際交流合作的重要性，及其應當采取的措施。 基于產品特征知識設計方法的主要特點是：用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗，建立相應的知識庫及推理機，再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現(xiàn)計算機輔助產品的方案設計。 機械系統(tǒng)的方案設計主要是依據產品所具有的特征，以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策，完成機構的型、數綜合。欲實現(xiàn)這一階段的計算機輔助設計，必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協(xié)調、管理和使用。為此，國內外設計學者針對機械系統(tǒng)方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。 1緒論 汽車差速器是傳動系中的重要部件，其性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當采用大功率發(fā)動機輸出大的轉矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅動橋。所以采用傳動效率高的單級減速驅動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。本文參照傳統(tǒng)驅動橋的設計方法進行了載重汽車驅動橋的設計。本文首先確定主要部件的結構型式和主要設計參數；然后參考類似驅動橋的結構，確定出總體設計方案；差速器齒輪的強度進行校核以及壽命校核。 為了提高汽車行駛平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅動橋也在不斷的改進。與獨立懸架相配合的斷開式驅動橋相對與非獨立懸架配合的整體式驅動橋在平順性和通過性方面都得到改進。隨著時代的發(fā)展和科技的進步，驅動橋將會得到進一步的發(fā)展。展望將來需開發(fā)汽車驅動橋智能化設計軟件，設計新驅動橋只需輸入相關參數，系統(tǒng)將自動生成三維圖和二維圖，以達到效率高、強度低、匹配佳的最優(yōu)方案。 汽車發(fā)動機的動力經離合器、變速器、傳動軸，最后傳送到驅動橋再左右分配給半軸驅動車輪，在這條動力傳送途徑上，驅動橋是最后一個總成，它的主要部件是主減速器和差速器。 一種能使旋轉運動自一根軸傳至兩根軸，并使后者相互間能以不同轉速旋轉的差動機構。一般由齒輪組成。汽車、拖拉機上的差速器位于后橋內，由差速殼、行星齒輪及半軸齒輪組成。 減速器的作用就是減速增矩，這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。而差速器就比較難理解，什么叫差速器，為什么要“差速” 汽車差速器是驅動橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。 2差速器 2.1差速器的結構 普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動機的動力經傳動軸進入差速器，直接驅動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅動左、右車輪。差速器的設計要求滿足：（左半軸轉速）+（右半軸轉速）=2（行星輪架轉速）。當汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉彎時三者平衡狀態(tài)被破壞，導致內側輪轉速減小，外側輪轉速增加。 2.2差速器工作原理 差速器的這種調整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進一個碗內，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。 三維效果 差速器原理圖 差速器的這種調整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進一個碗內，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\動。同樣的道理，車輪在轉彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉彎半徑調整左右輪的轉速。 當轉彎時，由于外側輪有滑拖的現(xiàn)象，內側輪有滑轉的現(xiàn)象，兩個驅動輪此時就會產生兩個方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導致兩邊車輪的轉速不同，從而破壞了三者的平衡關系，并通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產生自轉，使內側半軸轉速減慢，外側半軸轉速加快，從而實現(xiàn)兩邊車輪轉速的差異。 驅動橋兩側的驅動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉。這樣，當汽車轉向行駛時，由于外側車輪要比內側車輪移過的距離大，將使外側車輪在滾動的同時產生滑拖，而內側車輪在滾動的同時產生滑轉。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。 車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結構上必須保證各車輪能以不同的角度轉動。 軸間：通常從動車輪用軸承支承在主軸上，使之能以任何角度旋轉，而驅動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。 多軸驅動的越野汽車，為使各驅動橋能以不同角速度旋轉，以消除各橋上驅動輪的滑動，有的在兩驅動橋之間裝有軸間差速器。 2.3差速器分類 現(xiàn)代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。 ①齒輪式 由于結構原因，這種差速器分配給左右輪的轉矩相等。這種差速器轉矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當汽車在壞路上行駛時，卻嚴重影響通過能力。例如當汽車的一個驅動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅動輪原地滑轉，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因為在泥濘路面上的車輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉矩也較小，盡管另一驅動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉矩的特點，使這一驅動輪也只能分到與滑轉驅動輪等量的轉矩，以致驅動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進，而動力則消耗在滑轉驅動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進，反而浪費燃油，加速機件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉驅動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。 ②防滑 為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點是，當一側驅動輪在壞路上滑轉時，能使大部分甚至全部轉矩傳給在良好路面上的驅動輪，以充分利用這一驅動輪的附著力來產生足夠的驅動力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。為實現(xiàn)上述要求，最簡單的方法是在對稱式錐齒輪差速器上設置差速鎖，使之成為強制止鎖式差速器。當一側驅動輪滑轉時，可利用差速鎖使差速器鎖死而不起差速作用。 ?③雙蝸桿差速器 雙蝸桿差速器是2014年國內新發(fā)明的產品，特點是將兩個相互嚙合的蝸桿傾斜安裝于轉子中，兩個蝸桿軸端分別與兩側的輸出軸相連接，連接可用齒輪連接或萬向節(jié)連接，齒圈安裝于轉子上，整體由軸承固定于殼體，動力源由齒圈輸入，兩側輸出軸輸出動力。 兩個蝸桿采用小的導程角，導程角的大小決定自鎖的程度，蝸桿與渦輪傳動中，都是蝸桿主動，渦輪從動，兩個蝸桿相嚙合，相當于都是彼此的渦輪一樣，導程角小到一定程度時，兩個蝸桿會產生互鎖，只有兩側同時施加扭力時才能轉動，所以這就是能自鎖的原因，而又不影響差速行駛。 若用在中央差速器，兩個蝸桿節(jié)圓直徑調整，可使前后輸出不同的扭矩，就像托森差速器那樣前后動力40:60分配。 優(yōu)點是體積小，加工簡單，成本地，全面解決全時四驅。 2.4差速器工作原理 對于整車的結構體系來說，差速器只是裝在兩個驅動半軸之間的一個小軸承?？此莆⒉蛔愕溃绻麤]有它，兩個驅動半軸之間以剛性連接，左右車輪的轉速保持一致，汽車將只能直線行駛，不能轉彎。自從一百年前雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾發(fā)明出差速器后，它就在汽車上發(fā)揮著巨大作用?，F(xiàn)在每輛汽車上都裝有差速器。 顧名思義，差速器的作用就是使兩側車輪轉速不同。當汽車轉彎時，例如左轉彎，彎心在左側，在相同的時間內右側車輪要比左側車輪走過的軌跡要長，所以右側車輪轉的要更快一些。要達到這個效果，就得通過差速器來調節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機械零件組成。 發(fā)動機的動力經變速器從動軸進入差速器后，直接驅動差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶動左、右半軸齒輪，進而驅動車輪，左右半軸的轉速之和等于差速器殼轉速的兩倍。當汽車直線行駛時，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅動車輪三者轉速相同。當轉彎時，由于汽車受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞差速器原有的平衡，這時轉速重新分配，導致內側車輪轉速減小，外側車輪轉速增加，重新達到平衡狀態(tài)，同時，汽車完成轉彎動作。 2.5潤滑使用及維修 汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。載重汽車主減速器及差速器定期充注機油，換油同時應清除機體內的污物。必須定期檢查機油的質量。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運行初期產生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，如擦傷所占面積不大于齒工作面的20%，允許用油石或刮刀修正。再進行潤滑及維修的時候，如需打開防塵罩，要注意油封，切勿敲擊密封面。檢修完檢查密合面及油封有無碰傷，否則會引起漏油。 3差速器總成的設計 根據汽車行駛運動學的要求和實際的車輪、道路以及它們之間的相互關系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內所滾過的行程往往是有差別的。例如，轉彎時外側車輪的行程總要比內側的長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅動車輪的轉速雖相等而行程卻又不同的這一運動學上的矛盾，引起某一驅動車輪產生滑轉或滑移。這不僅會使輪胎過早磨損、無益地消耗功率和燃料及使驅動車輪軸超載等，還會因為不能按所要求的瞬時中心轉向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉彎時有大的滑轉或滑移，易使汽車在轉向時失去抗側滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運動學上的不協(xié)調而產生的這些弊病，汽車左右驅動輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅動橋兩側車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉的特性，從而滿足了汽車行駛運動學要求。 3.1差速器結構形式選擇 差速器的分類可按用途(如圖3-4所示)也可按其工作特性分類(如圖3-5所示)。 圖3-4 差速器按用途分類 圖3-5 差速器按工作特性分類 從經濟性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結構簡單、緊湊、工作平穩(wěn)、制造方便，用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。 3.2差速器齒輪主要參數選擇 表2-2發(fā)動機參數 6BT型 、 四沖程 、 水冷 、 直列六缸 、 增壓 、 柴油發(fā)動機 氣缸直徑x活塞行程 102x120mm 工作容積（L） 5.88 壓縮比 17.5 額定轉速（r/min） 2600 額定功率（2600r/min） 118KW 最大扭矩（1400r/min） 539N.M 噴油順序 1-5-3-6-2-4 燃油種類 夏季 0號 冬季 0-20號 東風EQ1108G6D的整車參數見表2-1 載質量 5000 裝備質量 4570 空車 前軸 2370 后橋 2200 滿載 前軸 3200 后橋 6570 總質量 9770 最高車速（km/h） 95 最大爬坡度 ≥ 25% 制動距離（滿載30km/h）（m） ≤ 8 最小轉彎半徑（m） ≤9 百公里油耗（L） 16L 長度 （mm） 總長 7220 總寬 2470 高度（駕駛室，滿載） 2540 車廂內部尺寸 長 4800 寬 2294 高 500 軸距 3950 輪距 前輪 1900 后輪 1800 最小離地間隙（mm） 240 行駛角（° ） 接近角 30 離去角 14 根據主減速器計算數據Tje和 通常是將發(fā)動機最大轉矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉矩(Tje、)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應力的計算載荷。即 （3-5） （3-6） 式中：Temax——發(fā)動機量大轉矩，N·m； iTL——由發(fā)動機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比； ——上述傳動部分的效率，取=0.9； K0——超載系數，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取K0=1； n——該車的驅動橋數目； G2——汽車滿載時一個驅動橋給水平地面的最大負荷，N；對后橋來說還應考慮到汽車加速時的負荷增大量； ——輪胎對路面的附著系數，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85；對越野汽車取=1.0；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取=1.25； rr——車輪的滾動半徑，m； ，——分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅動輪之間的傳動效率和減速比(例如輪邊減速器等)，在這里取為1。 本文中： = =17132.66 NM （3-7） = =26411.8 NM （3-8） 根據之前計算得到的主減速器傳動比=6.30，考慮到=6.17較大，齒數盡可能選的小，所以?。? =6，=37 重新計算傳動比=6.17，返回（3-7）、（3-8）計算得： Tje=16770.07 n.m ， =26411.8 n.m （1）行星齒輪數目的選擇 轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數汽車采用3個行星齒輪。故行星齒輪數目定為4。 （2）行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。 球面半徑可根據經驗公式來確定： （3-23） 式中：KB——行星齒輪球面半徑系數，KB=2.52~2.99，對于有4個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有2個行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值；Tj——計算轉矩，按中的較小者選取，N·m。 所以mm，取66mm (3) 節(jié)錐距的確定 Ao = (0.98 -0.99 ) （3-24） 取A0=64mm (4)行星齒輪齒數和半軸齒輪齒數的選擇 為了得到較大的模數從而使齒輪有較高的強度，應使行星齒輪盡量少，但一般不應小于10。半軸齒輪齒數采用14~25。后橋半軸齒輪與行星齒輪的齒數比多在1.5~2范圍內。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數z2L、z2R之和，必須能被行星齒輪的數目n所整除，否則將不能安裝。取=11，=20。 （5）差速器圓錐齒輪模數及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、： （3-25） （3-26） 式中z1、z2——行星齒輪和半軸齒輪齒數。 故， 再根據下式初步求出圓錐齒輪的大端模數： = 取為 6 節(jié)圓直徑 mm，mm。 （6）壓力角 過去汽車差速器齒輪都選用20o壓力角，這時齒高系數為l，而最少齒數是13。目前汽車差速器齒輪大都選用22o30′，的壓力角，齒高系數為0.8，最少齒數可減至10，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。由于這種齒形的最少齒數比壓力角為20o的少，故可用較大的模數以提高齒輪的強度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用22o30′壓力角。故壓力角取為22o30′。 3—8 行星、半軸齒輪參數表 齒輪參數 行星齒輪 半軸齒輪 齒數 11 20 模數 6 齒面寬 （mm） 32 節(jié)錐距 （mm） 64 節(jié)錐角 28.81o 61.19o 節(jié)圓直徑 （mm） 66 120 齒工作高 （mm） 9.6 齒全高 （mm） 10.779 齒頂高 （mm） 6.35 3.25 齒根高（mm） 4.38 7.478 面錐角 35.41o 65.11o 根錐角 24.90o 54.53o 齒根角 3.915o 6.66o 壓力角 22o30′ 軸交角 90o 外圓直徑（mm） 77.13 123.13 徑向間隙（mm） 1.179 齒側間隙（mm） 0.199 （7）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定 行星齒輪安裝孔與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長度。通常取 （3-27） （3-28） （3-29） 式中：T0——差速器傳遞的轉矩，N·m； n——行星齒輪數； l——為行星齒輪支承面中點到錐頂的距高，mm；； []——支承面的許用擠壓應力，取為69MPa。 本文中=3324.013N.m，= --半軸齒輪吃面寬中點處的分度圓半徑 所以 =48mm 所以，取=16mm 則 3.3差速器齒輪強度計算 由于行星齒輪在差速器的工作中經常只起等臂推力桿的作用，僅在左右驅動車輪有轉速差時行星齒輪和軸齒輪之間才有相對滾動。所以對差速器齒輪主要進行彎曲強度計算，而對于疲勞壽命則不予考慮。 汽車差速器齒輪的彎曲應力為 （3-30） 式中:T——差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉矩，N·m；； ==0.7 =1 ，=1 Tj——計算轉矩，N·m； n——差速器行星齒輪數目； z2——半軸齒輪齒數； J——計算汽車差速器齒輪彎曲應力用的綜合系數 （1） 按(Tje、)中的較小者計算 查機械設計手冊取=0.256， NM 由<980Mpa ，修正齒厚為32mm 再次計算=676.34MPa<980MPa （2） 按計算 = 204.98MPa <210.9MPa 綜上所述本設計符合要求 3.4差速器檢修方案 差速器殼不能有任何性質的裂紋，殼體與行星齒輪墊片,差速器半軸齒輪之間的接觸，應光滑無溝槽；若有輕微溝槽或磨損,可修磨后繼續(xù)使用，否則應予更換或予以修理。差速器殼上行星齒輪軸孔與行星齒輪輪軸的配合間隙不得大于0.1-0.15mm,半軸齒輪軸頸與殼孔的配合為間隙配合，應無明顯松曠感覺,否則應予更換或修理。 4差速器工藝設計 4.1毛坯的制造形式 零件材料為QT420-10，球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，具有很高的強度，又有良好的塑性和韌性，起綜合性能接近鋼，其鑄性能好，成本低廉，生產方便，工業(yè)中廣泛應用。由于年產量為1000件，屬于中批生產的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型機械造型，這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是應該的。 4.2基準面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 4.2.1粗基準的選擇 按照有關的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應選擇加工余量最小的表面為粗基準，若工件必須保證不加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，如壁厚均勻，先取不加工表面做粗基準）可以取鑄件的大端作粗基準加工小端面，再以小端面為基準加工大端面，也可以取鑄件的兩個凸臺作為粗基準，先加工好端面和要求不高的ф200外圓。 4.2.2精基準的選擇 按照有關的精基準選擇原則（互為基準原則；基準統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，外圓和內圓兩組加工表面相互之間有一定的精度要求，內圓粗加工時可以先選擇加工好的端面作為加工基準，再以粗加工好的內圓表面為基準粗加工外圓表面，然后以粗加工好外圓表面為基準精加工內圓，最后再以基準精加工好的內圓精加工外圓。 后面加工零件肩上的行星輪軸孔可以用夾具以大端面為基準銑出兩側平面，再用專用夾具以端面和平面為基準加工孔。 4.3制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批生產的條件下，考慮采用普通機床配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量 5結 論 通過這次驅動橋（主減速器與差速器方向）的設計工作，主要完成了以下工作： （1）確定了載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件的結構形式； （2）計算出載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件的基本參數； （3）通過計算數據對載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件進行了強度校核及壽命校核； （4）通過計算數據畫出了主減速器及差速器裝配圖及各零件圖。 從本次設計中主要了解了驅動橋的結構組成、工作原理，了解了驅動橋設計的基本步驟和方法，了解了一些車橋行業(yè)常用的結構和企業(yè)產品，了解了一些車橋行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。 展望車橋行業(yè)的前景，驅動橋正在向著單級化，智能化的方向發(fā)展。汽車發(fā)動機向低速大轉矩發(fā)展的趨勢，使得驅動橋的傳動比向小速比發(fā)展。單級橋產品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。由于計算機輔助設計在機械汽車行業(yè)越來越深入的運用，AUTOCAD，PRO/E，ANSYS，MATHLAB等分析繪圖軟件的運用，未來所設計車得車橋必將更加高效、優(yōu)化，符合21世紀節(jié)能的要求。 隨著電動車行業(yè)的迅猛發(fā)展，也必將帶動電動車驅動橋的發(fā)展。 參考文獻 [1]劉惟信主編，《汽車車橋設計》，清華大學出版社，2004. 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