差速器設計在車輛行駛過程中， 會碰到多種情形的車況， 導致左右車輪的行走的里程不同，即左右車輪會以不同的速度行駛，即會有左右車輪的轉(zhuǎn)速不同。例如：(1) 汽車在進行轉(zhuǎn)彎時，外側的車輪要經(jīng)過更多的路程，速度要比側車輪速度大；(2) 當車輛上的貨物裝的左右不均勻時，兩側車輪也會產(chǎn)生速度差；(3) 當兩側車輪的氣壓不相等時，會導致車輪外徑大小不同，導致速度差；(4) 當一側車輪碰到有阻礙，另一側沒有阻礙或是兩側車輪都碰到阻礙，但阻礙的 情況不同時，也會有速度差；(5) 當兩側車輪的磨損狀況不同時，也會導致車輪大小不同，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一個結論，即使是在直線道路上行駛，左右車輪也會不可避免地出現(xiàn)速度差。如果此時兩側車輪是由一根驅(qū)動軸驅(qū)動，那么傳給兩側車輪的轉(zhuǎn)速一樣，那么無論是在什么路況下行駛，必然會發(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，同時也使得發(fā)動機的功率得不到充分的發(fā)揮。另一方面也會使得車輛不能按照預訂的要求行駛，可能造成危險。為了使車輪相對地面的滑磨盡量減少，因此在驅(qū)動橋中安裝有差速器，并通過兩側半軸驅(qū)動車輪， 使得兩側的車輪可以以不同的速度行駛，使車輪接近純滾動。差速器按結構可分為齒輪式、凸輪式、渦輪式和牙嵌式等多種型式。在一般用途的汽車上，差速器常選擇對稱錐齒輪式差速器。它的特點是，左右兩個半軸齒輪大小一樣，然后將轉(zhuǎn)矩分配給左右兩個驅(qū)動輪。因此此次設計選用對稱式錐齒輪式差速器。差速器結構：P147圖差速器殼由左右兩半組成，用螺栓固定在一起整個殼體的兩端以錐形滾柱軸承支承在主 傳動殼體的支座，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。并能配合主動齒輪軸軸承殼與殼體之間的調(diào)整墊片，調(diào)整主動，從動錐齒輪的嚙合間隙和嚙合印痕。為了防止松動，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。從動齒輪固定在差速器殼體上，當從動齒輪轉(zhuǎn)動時，便帶動差速器殼體和十字軸一起轉(zhuǎn)動。4個行星齒輪分別活動地裝在十字軸軸頸上，兩個半軸齒輪分別裝在十字軸的左右兩 側，與4個行星齒輪常嚙合，半軸齒輪的延長套表面制有花鍵，與半軸端部用花鍵連接，這 樣就把十字軸傳來的動力經(jīng) 4個行星齒輪和2個半軸齒輪分別傳給兩個半軸。 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)動時，其背面和差速器殼體會造成相互磨損，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，當磨損到一定程度時，只需更換墊片即可，這樣既延長了主要零件的使用壽命，又便于維修。另外，差 速器工作時，齒輪又和各軸頸與支座之間有相對的轉(zhuǎn)動，為保證它們之間的潤滑， 在十字軸上銃有平面，并在齒輪的齒間鉆有小孔， 供潤滑油循環(huán)進行潤滑。 在差速器殼上還制有窗孔， 以確保殼中的潤滑油能進出差速器。差速器工作原理P148差速器的基本構造，以與兩側驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速一樣和轉(zhuǎn)速不同的情況如上述三幅圖中所示,當車輛在直路上沿直線行駛時，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，并沒有發(fā)生自轉(zhuǎn)，此時有ni 電。在圖c中，車輛此時向左轉(zhuǎn)彎，令左右驅(qū)動半軸的齒輪的齒數(shù)分別為z2, z3 ,而行星齒輪的齒數(shù)則設置為 z4°在行駛時，主減速器從動齒輪的轉(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)速由此時的 行駛狀況可知，為 n4,則左右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速應為：Z4n2 ni 山Z2Z4% ni n4 Z3由于選用對稱式差速器，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的各部件的轉(zhuǎn)速關系。當一側的車輪陷入坑中打滑，而另一側的車輪靜止時，此時大化的車輪的轉(zhuǎn)速將是差速器殼的兩倍，即n3 2n1。當采用中央制動器緊急制動時，此時n1=0,當出 0時，那么就會有 n2%。由于此時兩側車輪受力的方向不同，可能會造成偏轉(zhuǎn)甩尾的情況。差速器齒輪的參數(shù)選擇與確定因為差速器外殼是裝在主傳動器的從動錐齒輪上的，所以在確定從動錐齒輪的尺寸時， 要考慮差速器的安裝。也就是說，在確定差速器尺寸時，也要考慮主減速器的尺寸以與安裝。 所以不能獨立地設計差速器或者是主減速器。差速器行星齒輪數(shù)選擇由于此次設計的是輕型運輸車，故而此次設計的差速器行星齒輪的數(shù)字選為4個。行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)選擇為了保證齒輪的強度，行星齒輪的齒數(shù)不該太大，又因為有4個行星齒輪要參與同時嚙合，所以當行星齒輪選為 4的時候，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)的比值有一個圍，約為1.62。所以把半軸齒輪的齒數(shù)初步定為18。行星齒輪球面半徑的確定差速器結構的大小，一般是行星齒輪的背面的球面半徑Rb決定的。其經(jīng)驗計算公式如下：Rb Kb3 Tg mm上式中；Kb 一 行星齒輪的球面半徑系數(shù)，當行星齒輪數(shù)為4個時，取值圍是2.522.99Tg 從動錐齒輪的計算扭矩，通常以發(fā)動機傳來的額定轉(zhuǎn)矩與按地面附著系數(shù)決定的扭矩中較小的值作為計算扭矩，此時取為5749.2 N m代入數(shù)據(jù)經(jīng)過計算可知：Rb 45.153.5 mm,所以此時將球面半徑取為50 mm。根據(jù)汽車設計相關書籍的節(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 行星齒輪的個數(shù)，值為10z2 一 半軸齒輪的個數(shù)，值為18代入數(shù)據(jù)可得：101 arctan 1829.05°Z22 arctan -901Z代入數(shù)據(jù)可得:290o 29.05o60.95°2）圓錐齒輪大端模數(shù) m的確定由汽車設計相關書籍，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 49°m sin 29.05104.76由于強度要求取整為 5mm所以行星齒輪白節(jié)圓半徑 d1 m4,代入數(shù)據(jù)計算得 d1 50mm,同理半軸齒輪的節(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°,在這個壓力角的限制下， 最少齒數(shù)要達到12,此時的尺高系數(shù)是1。隨著技術的進步，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，比如重型機械，差速器的壓力角可得更大，最大可以取25°。當壓力角為22.5°時，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度接近相等。結合此次設計的是輕型運輸車，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算以與安裝孔深度的L的確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 度。參考相關的設計書籍有：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 一行星齒輪的個數(shù)，此次設計的取為4l 一 行星齒輪支撐面中點到錐頂?shù)木嚯x，mm；c 一 支撐面的許用擠壓應力，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處的直徑，它的計算方法是d2 0.8d2,代入數(shù)據(jù)可得l 36 mm代入數(shù)據(jù)可得：22.94 mm5749.2 10001.1 69 4 36L 1.11.1 22.94 25.22 mm差速器齒輪的相關幾何計算差速器齒輪幾何計算用表序號項目計算公式計算結果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hg 1.610m8.056全齒高h 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d1d2Ao 2sin 1 2sin 251.4812t 3.141m15.7113齒頂iWj''h1 hg h2,c/” 0.370h20.430 2mZ2Z15.332.7214齒根高h11.788*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'd01d12h1cos1'd02d22h2cos259.3292.6420節(jié)錐頂點止齒輪 外緣距離d2,'.Akih1 sin 12AK2d1 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行單位齒長上圓周力，齒面接觸強度校核，也不用進行疲勞強度校核。因為只有在左右兩車輪速度不同時，行星齒輪和半軸齒輪之間才有相對滾動，才會產(chǎn)生較大的相互作用，所以差速器齒輪只需進行彎曲強度的計算。參考相關書籍，得出齒輪的彎曲應力計算公式是：2N / mm2*1000Tk0kskm2Jtkvbz2 m J上式中：T 一 差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N mZ2 一 半軸齒輪個數(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 一計算汽車差速器彎曲應力要用的綜合系數(shù)，查圖得 J 0.256T的計算：T0 * 0.6T n式中：T0 一 齒輪的計算轉(zhuǎn)矩，N m （若是從動齒輪，則是 Tce , Tcs中的較小值，如果是主動齒輪，就要經(jīng)過換算，根據(jù)主傳動比來計算出來，然后代入計算，同時Tcf是一定要運算的）n 一 行星齒輪的個數(shù)代入Tce,Tcs中的較小值可算主動和從動齒輪的彎曲應力都小于許用應力980 N / mm2，但是算出來結果是 563.6 N / mm2所以合理。而代入Tf時，計算出的22 數(shù)值為169.6 N/mm ,小于210N/mm處于許用應力圍。所以所設計的齒輪齒根 強度極限符合要求。