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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 5.4 差速器的設(shè)計(jì) 汽車行駛時(shí)，左右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)車輪；汽車在不平路面上行駛時(shí)，由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左右車輪因滾動(dòng)半徑不同而使左右車輪行程不等。如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輪在路面上滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，

2、汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求；在多橋驅(qū)動(dòng)汽車上還常裝有軸間差速器，以提高通過性，同時(shí)避免在驅(qū)動(dòng)橋間產(chǎn)生功率循環(huán)及由此引起的附加載荷，使傳動(dòng)系零件損壞、輪胎磨損和增加燃料消耗等。 差速器用來在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器按其結(jié)構(gòu)特征不同，分為齒輪式、凸輪式、、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 5.4.1 差速器結(jié)構(gòu)形式的選擇 從經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作平穩(wěn)，制造方便，用于公路汽車也很可靠地普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 5.4.2

3、 差速器齒輪主要參數(shù)選擇 1.行星齒輪數(shù)目的選擇 行星齒輪數(shù)目定為n=4 2.行星齒輪球面半徑（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，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)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(qiáng)度。球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定： 式中： --------行星齒輪球面半徑系數(shù)，=2.5～3.0，對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取最小值， -----------計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm 所以：mm, 3.節(jié)錐距的確定 4.行星齒輪齒數(shù)和半軸齒

4、輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪盡量少，但一般不小于10，半軸齒輪齒數(shù)采用14～25，后橋半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5～2.0范圍內(nèi)。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝。取=10，=16 在1.5~2.0范圍內(nèi) 5.差速器圓錐齒輪模數(shù)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 式中：，-----行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) 故 再根據(jù)下式求出圓錐齒輪的模數(shù)： 圓整m=10所以節(jié)圓直徑： 6.壓力角 汽車差速

5、齒輪大都采用壓力角為、齒高系數(shù)為0.8的齒形。某些質(zhì)量較大的商用汽車的差速器采用壓力角，故壓力角取為。 7.行星齒輪安裝孔直徑d及其支承長(zhǎng)度L的確定 行星齒輪軸直徑 式中： ----為差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm） n-------行星齒輪數(shù) ------行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（mm） ------為行星齒輪支承面允許擠壓應(yīng)力，取69MPa =45826.7Nm, 所以d= 所以：L=1.1×40.8=44.9mm 5.4.3 差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)限制，而且承受的載荷較大，它

6、不像主減速器齒輪那樣經(jīng)常處于嚙合傳動(dòng)狀態(tài)，只有當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或左，右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于差速器齒輪，主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。輪齒彎曲應(yīng)力為： 式中： ------差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，Nm, =0.6 -------半軸齒輪齒數(shù) n--------差速器行星齒輪數(shù) J-------汽車差速器輪齒彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，J=0.255 當(dāng)時(shí)， 則： 所以； 當(dāng)時(shí)，T0=70410.7N.m 所以，符合要求。

7、 5.5 半軸的設(shè)計(jì) 5.5.1半軸的形式的選擇 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，可分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔中，車輪裝在半軸上。半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，其外端還承受由路面對(duì)車輪的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所承受載荷較大，只用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上。 3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端僅有一個(gè)軸承并裝在驅(qū)動(dòng)橋殼半軸套管的端部，直接支承于車輪輪轂，而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘連接。該形式半軸的受載情況與半浮式相似，只有載荷有所減輕，一般僅用在乘用車和總質(zhì)量較小的商用車

8、上。 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套管上。理論上來說，半軸只承受轉(zhuǎn)矩，作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全部由橋殼來承受。但由于橋殼變形、輪轂與差速器半軸齒輪不同心、半軸法蘭平面相對(duì)其軸線不垂直等因素，會(huì)引起半軸的彎曲變形，由此引起的彎曲應(yīng)力一般為5～70MPa。全浮式半軸主要用于輕型以上的各類汽車上。（如圖5.4所示） 圖5.4半軸結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)圖及受力情況 a) 半浮式 b) 3/4浮式 c) 全浮式 此由于是長(zhǎng)途汽車，采用全浮式結(jié)構(gòu)。

9、設(shè)計(jì)半軸的主要尺寸是其直徑，在設(shè)計(jì)時(shí)首先可根據(jù)對(duì)使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核。 計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定作用在半軸上的載荷，應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： ①縱向力（驅(qū)動(dòng)力或制動(dòng)力）最大時(shí)，其最大值為，附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取0.8，沒有側(cè)向力作用； ②側(cè)向力最大時(shí)，其最大值為（發(fā)生于汽車側(cè)滑時(shí)），側(cè)滑時(shí)輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)在計(jì)算時(shí)取1.0，沒有縱向力作用； ③垂向力最大時(shí)（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時(shí)），其值為，其中為車輪對(duì)地面的垂直載荷，為動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)

10、不考慮縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車輪承受的縱向力，側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 故縱向力最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 5.5.2 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計(jì)算，可根據(jù)以下方法計(jì)算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計(jì)算，即 （4-1） 式中：——輪胎與地面的附著系數(shù)取0.8； ——汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，

11、可取1.2～1.4在此取1.3。 根據(jù)上式= N 若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即 （4-2） 式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，對(duì)于普通圓錐行星齒輪差速器取0.6； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m； ——汽車傳動(dòng)效率，計(jì)算時(shí)可取1或取0.9； ——傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比； ——輪胎的滾動(dòng)半徑，m。 上參數(shù)見式（2-1）下的說明。 根據(jù)上式=13577.6 N 在此13577.6N =6856.7N·m 5.5.3 全浮式半軸的桿部直徑的初選 全

12、浮式半軸桿部直徑的初選可按下式進(jìn)行 （4-3） 根據(jù)上式=（38.95～41.42）mm 根據(jù)強(qiáng)度要求在此取40.2mm。 5.5.4 全浮式半軸的強(qiáng)度計(jì)算 首先是驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： MPa （4-4） 式中：——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m在此取17946.1N·m； 　　　——半軸桿部的直徑，mm。 根據(jù)上式＝＝538 MPa< =(490～588) MPa 所以滿足強(qiáng)度要求。 5.5.5 半軸花鍵的強(qiáng)度計(jì)算 在

13、計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。 半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 MPa (4-5) 半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 MPa （4-6） 式中：——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，N·m ，在此取6856.7N·m; ——半軸花鍵的外徑，mm，在此取46.2mm; ——相配花鍵孔內(nèi)徑，mm，在此取40.5mm; ——花鍵齒數(shù)；在此取24 ——花鍵工作長(zhǎng)度，mm，在此取120mm; ——花鍵齒寬，mm，在此取3.925mm; ——載荷分布的不均勻系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.75。 根據(jù)上式可計(jì)算得==37.3 MPa ==51.4 MPa 根據(jù)要求當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，半軸花鍵的切應(yīng)力[]不應(yīng)超過71.05 MPa，擠壓應(yīng)力[]不應(yīng)超過196 MPa，以上計(jì)算均滿足要求。 此節(jié)的有關(guān)計(jì)算參考了《汽車車橋設(shè)計(jì)》［１］中關(guān)于半軸的計(jì)算的內(nèi)容。 專心---專注---專業(yè)