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1、差速器設(shè)計(jì)在車輛行駛過程中， 會(huì)碰到多種情形的車況， 導(dǎo)致左右車輪的行走的里程不同，即左右車輪會(huì)以不同的速度行駛，即會(huì)有左右車輪的轉(zhuǎn)速不同。例如：(1) 汽車在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)的車輪要經(jīng)過更多的路程，速度要比側(cè)車輪速度大；(2) 當(dāng)車輛上的貨物裝的左右不均勻時(shí)，兩側(cè)車輪也會(huì)產(chǎn)生速度差；(3) 當(dāng)兩側(cè)車輪的氣壓不相等時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車輪外徑大小不同，導(dǎo)致速度差；(4) 當(dāng)一側(cè)車輪碰到有阻礙，另一側(cè)沒有阻礙或是兩側(cè)車輪都碰到阻礙，但阻礙的 情況不同時(shí)，也會(huì)有速度差；(5) 當(dāng)兩側(cè)車輪的磨損狀況不同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致車輪大小不同，或者是受到的摩榛力 矩大小不同，產(chǎn)生速度差；所以從上述列出的幾種情況中可以得出這樣

2、一個(gè)結(jié)論，即使是在直線道路上行駛，左右車輪也會(huì)不可避免地出現(xiàn)速度差。如果此時(shí)兩側(cè)車輪是由一根驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，那么傳給兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速一樣，那么無論是在什么路況下行駛，必然會(huì)發(fā)生車輪的滑移或者滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在這種情況下，輪胎的損耗將比正常情況下的損耗劇烈，同時(shí)也使得發(fā)動(dòng)機(jī)的功率得不到充分的發(fā)揮。另一方面也會(huì)使得車輛不能按照預(yù)訂的要求行駛，可能造成危險(xiǎn)。為了使車輪相對(duì)地面的滑磨盡量減少，因此在驅(qū)動(dòng)橋中安裝有差速器，并通過兩側(cè)半軸驅(qū)動(dòng)車輪， 使得兩側(cè)的車輪可以以不同的速度行駛，使車輪接近純滾動(dòng)。差速器按結(jié)構(gòu)可分為齒輪式、凸輪式、渦輪式和牙嵌式等多種型式。在一般用途的汽車上，差速器常選擇對(duì)稱錐齒輪式差速器。它的

3、特點(diǎn)是，左右兩個(gè)半軸齒輪大小一樣，然后將轉(zhuǎn)矩分配給左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。因此此次設(shè)計(jì)選用對(duì)稱式錐齒輪式差速器。差速器結(jié)構(gòu)：P147圖差速器殼由左右兩半組成，用螺栓固定在一起整個(gè)殼體的兩端以錐形滾柱軸承支承在主 傳動(dòng)殼體的支座，上面用螺釘固定著軸承蓋。兩軸承的外端裝有調(diào)整圈，用以調(diào)整軸承的緊度。并能配合主動(dòng)齒輪軸軸承殼與殼體之間的調(diào)整墊片，調(diào)整主動(dòng)，從動(dòng)錐齒輪的嚙合間隙和嚙合印痕。為了防止松動(dòng)，在調(diào)整圈外緣齒間裝有鎖片，鎖片用螺釘固定在軸承蓋上。十字軸的4個(gè)軸頸分別裝在差速器殼的軸孔，其中心線與差速器的分界面重合。從動(dòng)齒輪固定在差速器殼體上，當(dāng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便帶動(dòng)差速器殼體和十字軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。4個(gè)行星

4、齒輪分別活動(dòng)地裝在十字軸軸頸上，兩個(gè)半軸齒輪分別裝在十字軸的左右兩 側(cè)，與4個(gè)行星齒輪常嚙合，半軸齒輪的延長(zhǎng)套表面制有花鍵，與半軸端部用花鍵連接，這 樣就把十字軸傳來的動(dòng)力經(jīng) 4個(gè)行星齒輪和2個(gè)半軸齒輪分別傳給兩個(gè)半軸。 行星齒輪背面 做成球面，以保證更好地使半軸齒輪正確嚙和以與定中心。行星齒輪和半軸齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其背面和差速器殼體會(huì)造成相互磨損，為減少磨損，在它們之間要裝有止推墊片，那么就可用墊片的磨損來減少差速器和半軸的磨損，當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，只需更換墊片即可，這樣既延長(zhǎng)了主要零件的使用壽命，又便于維修。另外，差 速器工作時(shí)，齒輪又和各軸頸與支座之間有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證它們之間的潤(rùn)滑，

5、在十字軸上銃有平面，并在齒輪的齒間鉆有小孔， 供潤(rùn)滑油循環(huán)進(jìn)行潤(rùn)滑。 在差速器殼上還制有窗孔， 以確保殼中的潤(rùn)滑油能進(jìn)出差速器。差速器工作原理P148差速器的基本構(gòu)造，以與兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速一樣和轉(zhuǎn)速不同的情況如上述三幅圖中所示,當(dāng)車輛在直路上沿直線行駛時(shí)，兩端的半軸齒輪的轉(zhuǎn)速相等，而行星輪則是跟隨差速器殼轉(zhuǎn) 動(dòng)，并沒有發(fā)生自轉(zhuǎn)，此時(shí)有ni 電。在圖c中，車輛此時(shí)向左轉(zhuǎn)彎，令左右驅(qū)動(dòng)半軸的齒輪的齒數(shù)分別為z2, z3 ,而行星齒輪的齒數(shù)則設(shè)置為 z4在行駛時(shí)，主減速器從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速為n1 （即差速器殼的轉(zhuǎn)速為q）,左半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為 “，右半軸齒輪轉(zhuǎn)速為 飛,而行星齒輪的自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速由此時(shí)的 行駛狀

6、況可知，為 n4,則左右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為：Z4n2 ni 山Z2Z4% ni n4 Z3由于選用對(duì)稱式差速器，所以有z2 z3。從而可以得出2n1 n2 n3上式被稱為是普通錐齒輪式差速器的特征方程。從上式中可知，無論在何種行駛情況下，差速器殼的轉(zhuǎn)速就等于左右半軸轉(zhuǎn)速和的一半。從特征方程中，我們可以得出幾種特殊路況時(shí)的各部件的轉(zhuǎn)速關(guān)系。當(dāng)一側(cè)的車輪陷入坑中打滑，而另一側(cè)的車輪靜止時(shí)，此時(shí)大化的車輪的轉(zhuǎn)速將是差速器殼的兩倍，即n3 2n1。當(dāng)采用中央制動(dòng)器緊急制動(dòng)時(shí)，此時(shí)n1=0,當(dāng)出 0時(shí)，那么就會(huì)有 n2%。由于此時(shí)兩側(cè)車輪受力的方向不同，可能會(huì)造成偏轉(zhuǎn)甩尾的情況。差速器齒輪的參數(shù)選擇與確

7、定因?yàn)椴钏倨魍鈿な茄b在主傳動(dòng)器的從動(dòng)錐齒輪上的，所以在確定從動(dòng)錐齒輪的尺寸時(shí)， 要考慮差速器的安裝。也就是說，在確定差速器尺寸時(shí)，也要考慮主減速器的尺寸以與安裝。 所以不能獨(dú)立地設(shè)計(jì)差速器或者是主減速器。差速器行星齒輪數(shù)選擇由于此次設(shè)計(jì)的是輕型運(yùn)輸車，故而此次設(shè)計(jì)的差速器行星齒輪的數(shù)字選為4個(gè)。行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)選擇為了保證齒輪的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)不該太大，又因?yàn)橛?個(gè)行星齒輪要參與同時(shí)嚙合，所以當(dāng)行星齒輪選為 4的時(shí)候，選取的半軸齒輪的齒數(shù)必須是偶數(shù)，否則將完成不了差速器的安裝。預(yù)選行星齒輪的齒數(shù)為10,半軸齒輪齒數(shù)和行星齒輪齒數(shù)的比值有一個(gè)圍，約為1.62。所以把半軸齒輪的齒數(shù)初步定

8、為18。行星齒輪球面半徑的確定差速器結(jié)構(gòu)的大小，一般是行星齒輪的背面的球面半徑Rb決定的。其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：Rb Kb3 Tg mm上式中；Kb 一 行星齒輪的球面半徑系數(shù)，當(dāng)行星齒輪數(shù)為4個(gè)時(shí)，取值圍是2.522.99Tg 從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算扭矩，通常以發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的額定轉(zhuǎn)矩與按地面附著系數(shù)決定的扭矩中較小的值作為計(jì)算扭矩，此時(shí)取為5749.2 N m代入數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算可知：Rb 45.153.5 mm,所以此時(shí)將球面半徑取為50 mm。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)相關(guān)書籍的節(jié)錐距的選取方法有：Ao 0.980.99 R所以將Ao取為49 mm差速器相關(guān)齒輪模數(shù)的確定以與半軸齒輪節(jié)圓直徑的確定1）確定行星齒輪和

9、半軸齒輪的節(jié)錐角1, 2,z11 arctan 一 Z2上式中：乙 一 行星齒輪的個(gè)數(shù)，值為10z2 一 半軸齒輪的個(gè)數(shù)，值為18代入數(shù)據(jù)可得：101 arctan 1829.05Z22 arctan -901Z代入數(shù)據(jù)可得:290o 29.05o60.952）圓錐齒輪大端模數(shù) m的確定由汽車設(shè)計(jì)相關(guān)書籍，可得圓錐齒輪大端模數(shù)的選擇公式有:一2j 2A。m sin 1sin 2ZlZ2式中各參數(shù)在上面公式中都有定義而且都求出來了，故代入數(shù)據(jù)可得:2 49m sin 29.05104.76由于強(qiáng)度要求取整為 5mm所以行星齒輪白節(jié)圓半徑 d1 m4,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 d1 50mm,同理半軸齒輪的

10、節(jié)圓半徑d2 mz2,代入數(shù)據(jù)可得d2 90mm壓力角的選擇以前由于技術(shù)條件的限制，車輛的差速器的壓力角不能選得過大，只能選為20,在這個(gè)壓力角的限制下， 最少齒數(shù)要達(dá)到12,此時(shí)的尺高系數(shù)是1。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在汽車的差速器的壓力角可以取得大一些，如果不是特殊的車型，壓力角取為22.5,若是要求特高，比如重型機(jī)械，差速器的壓力角可得更大，最大可以取25。當(dāng)壓力角為22.5時(shí)，最少齒數(shù)還可以減少為10,還可以通過特定的方法使得相接觸的行星齒輪和半軸齒輪強(qiáng)度接近相等。結(jié)合此次設(shè)計(jì)的是輕型運(yùn)輸車，且行星齒輪的齒數(shù)選為 10,所以壓力角定為22.5。、行星齒輪安裝孔直徑的計(jì)算以與安裝孔深度的L的確

11、定行星齒輪安裝孔直徑的大小與行星齒輪名義直徑一樣， 也就是說求出了安裝孔的直徑就 求到了行星齒輪的名義直徑。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(zhǎng) 度。參考相關(guān)的設(shè)計(jì)書籍有：T0 1031.1 2L 1.1nl3T0 1011.1 c nl在上式中有：To 一 差速器傳遞的扭矩，取為 5729.2 N mn 一行星齒輪的個(gè)數(shù)，此次設(shè)計(jì)的取為4l 一 行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x，mm；c 一 支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為 69 N/mm2l的確定公式如下：l 0.5d2, d2是半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，它的計(jì)算方法是d2 0.8d2,代入數(shù)據(jù)可得l 36 mm代入數(shù)據(jù)可得：

12、22.94 mm5749.2 10001.1 69 4 36L 1.11.1 22.94 25.22 mm差速器齒輪的相關(guān)幾何計(jì)算差速器齒輪幾何計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)Z110,為減少尺寸，取小值102半軸齒輪齒數(shù)Z2的取值圍是（1.62） Z1 ,且 14 Z225183端面模數(shù)m54齒卸如0.25Ao b 0.30Ao ;b 10m13.55工作齒高h(yuǎn)g 1.610m8.056全齒高h(yuǎn) 1.788m 0.0518.997壓力角20.5o8軸交角909書圓直徑d1 mZ）d2 mz2509010節(jié)錐角,Zi1arctanZ229.05290160.9511節(jié)錐距d1d2

13、Ao 2sin 1 2sin 251.4812t 3.141m15.7113齒頂iWjh1 hg h2,c/” 0.370h20.430 2mZ2Z15.332.7214齒根高h(yuǎn)11.788*m h1_ 一一一h2 1.788* m h23.616.2215徑向間隙c h hg g0.9416齒根角,1 arctan-A.h22 arctan-A4.016.8917面錐角0112022135.9464.9618根錐角f111f22225.0454.0619齒頂圓直徑d01d12h1cos1d02d22h2cos259.3292.6420節(jié)錐頂點(diǎn)止齒輪 外緣距離d2,.Akih1 sin 12A

14、K2d1 h2 sin 2242.4122.6221理論弧齒厚Si t S2-i.s2 0.5th h2 tan m查圖得（弧齒厚系數(shù)）取-0.5011.434.2722弧齒厚S3Bsxisi6d：2Sx111.18Sx2 4.1223齒側(cè)間隙B=0.245 0.3300.3024齒弦舒2,s cos ihxihi4dihx1 5.90hx22.74差速器齒輪一般不需進(jìn)行單位齒長(zhǎng)上圓周力，齒面接觸強(qiáng)度校核，也不用進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。因?yàn)橹挥性谧笥覂绍囕喫俣炔煌瑫r(shí)，行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)，才會(huì)產(chǎn)生較大的相互作用，所以差速器齒輪只需進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。參考相關(guān)書籍，得出齒輪的彎曲應(yīng)力計(jì)算

15、公式是：2N / mm2*1000Tk0kskm2Jtkvbz2 m J上式中：T 一 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N mZ2 一 半軸齒輪個(gè)數(shù)，此處取為2k0 ,ks ,km ,kv ,b,m 一 各參數(shù)的意義如以上解釋J 一計(jì)算汽車差速器彎曲應(yīng)力要用的綜合系數(shù)，查圖得 J 0.256T的計(jì)算：T0 * 0.6T n式中：T0 一 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N m （若是從動(dòng)齒輪，則是 Tce , Tcs中的較小值，如果是主動(dòng)齒輪，就要經(jīng)過換算，根據(jù)主傳動(dòng)比來計(jì)算出來，然后代入計(jì)算，同時(shí)Tcf是一定要運(yùn)算的）n 一 行星齒輪的個(gè)數(shù)代入Tce,Tcs中的較小值可算主動(dòng)和從動(dòng)齒輪的彎曲應(yīng)力都小于許用應(yīng)力980 N / mm2，但是算出來結(jié)果是 563.6 N / mm2所以合理。而代入Tf時(shí)，計(jì)算出的22 數(shù)值為169.6 N/mm ,小于210N/mm處于許用應(yīng)力圍。所以所設(shè)計(jì)的齒輪齒根 強(qiáng)度極限符合要求。