【正文】 ，沒有側(cè)向力作用； （ 2）側(cè)向力 Y2 最大時，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時，為 21Z? 中，側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù) 1? ，在計算中取 ，沒有縱向力作用； （ 3）垂向力 Z2最大時，這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時，其值為 2()wdZ g k? ，dk 是動載荷系數(shù)，這時沒有縱向力和側(cè)向力的作用。 在半軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計中，為了使花鍵的內(nèi)徑不致過多的小于半軸的桿部直徑，常常將半軸加工花鍵的端部設(shè)計的粗一些，并且適當(dāng)?shù)臏p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)的增多，一般的，轎車半軸的齒數(shù) Z=10，在此取 Z=8。和內(nèi)26 輪上的垂直反力 2ziF 分別為 )( 0 .5GFFGF122z 2 0z 2 o2z 2 i{?Bh g??? (44) 式中 ， gh 為汽車質(zhì)心高度 參考一般計算方法取 ； 2B 為輪距 2B =1430mm； 1? 為側(cè)滑附著系數(shù)，計算時 可取 1． 0。 3） 當(dāng)桿部較粗且外端凸緣也較大時，可采用兩端花鍵的連接結(jié)構(gòu)。 表 33 半軸齒輪和行星齒輪參數(shù) 半軸齒輪 行星齒輪 分度圓直徑 72mm 分度圓直徑 48mm 齒輪孔 33mm 齒輪孔 28mm 孔長度 21mm 孔長度 18mm 節(jié)錐距 43mm 節(jié)錐距 43mm 因此可以設(shè)計差速器殼體為： 半軸孔為 38mm，長度為 33mm，十字軸孔為 28mm，長度為 32mm，殼體厚度為 10mm，差速器殼體內(nèi)過度半徑 為 30mm，差速器殼體長度為 157mm。齒面噴九處理有可能提高壽命 25％。常用的鋼號有 20CrMnTi，22CrMnMo， 20MnVb 和 20MnVn2TiB。支承剛度大時取最小值。39。 m h?? 1 mm? 。2d 為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而 39。 的壓力角，齒高系數(shù)為 。但一般不少于 10。如圖 32 所示。 A、 B 兩點分別為行星齒輪 4 與半軸齒輪 1 和 2 的嚙合點。如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時，主動環(huán)可將由主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動環(huán) (即左、右 半軸 )。 蝸輪式差速器 蝸輪式差速器 (圖 2— 5)也是 一種高摩擦自鎖差速器。 滑塊凸輪式差速器 圖 2— 4為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。成正比，可表示為示為 0 ta nfrzdTrTfr ?? (26) 式中， fr 為摩擦片平均摩擦半徑； dr 為差速器殼 V形面中點到半軸齒輪中心線的距離； f為摩擦因數(shù)； z 為摩擦面數(shù)； ? 為 V 形面的半角。一般為 0． 05～ 0． 15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比 kb=1． 11～ 1． 35，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。 普 通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2個半軸齒輪 ， 4個 行星 齒輪 (少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪，小型、微型汽車多采用 2個 行星齒輪 )，行星齒輪 軸 (不少裝 4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu) )，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。例如把一粒豆子放進(jìn)一個碗內(nèi)，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。 汽 車 在行 駛過 程中左，右 車輪 在同一 時間內(nèi) 所 滾過 的路程往往不等。 汽車驅(qū)動 橋 的設(shè)計要求 驅(qū)動橋是汽車傳動系統(tǒng)中主要總成之一。 根據(jù)所承受載荷的不同半軸分為全浮式、半浮式和 3／ 4 浮式三種。另外，即使汽車在平坦路面上直線行駛左、右輪行程相同，但有時也會由于輪胎外徑的制造誤差，輪胎磨損程度，輪胎氣壓或輪胎負(fù)荷的不同，而引起它們的滾動半徑不相等，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速也不相同。采用優(yōu)化設(shè)計方法使傳動系各傳動比與發(fā)動性能參數(shù)作最佳匹配，可得到最佳效果。這種驅(qū)動橋無剛性整體橋殼，如德國梅賽德斯 — 奔馳 200 型轎車，左、右兩段橋殼僅由一銷軸相聯(lián)，且僅有一側(cè)的半軸為分段式的，可相對的主減速器做上、下擺動和雙鉸節(jié)式 ， 如德國 Audi 80 Quattro 的后驅(qū)動橋左、右兩半軸均可相對主減速器做上、下擺動。 (3)運用 CATIA 軟件 對 驅(qū)動橋 的 差速器及半軸 進(jìn)行建模分析， 并 驗證 差速器 設(shè)計的合理性。從某些方面來說這成了制約企業(yè)快速發(fā)展的主要因素。特別是一些小型企業(yè)或民營企業(yè)。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 本文認(rèn)真地分析了國內(nèi)外驅(qū)動橋中差速器設(shè)計的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在論述汽車驅(qū)動 橋的基本原理和運行機理的基礎(chǔ)上，提煉 出了在差速器 設(shè)計中應(yīng)掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的 系列化等關(guān)鍵技術(shù)；闡述了汽車差速器 的基本原理并進(jìn)行了系統(tǒng)分析；根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、 安全可靠的設(shè)計原則和分析比較，確定了 輕型車差速器總成 及半軸的結(jié)構(gòu)型式； 輕型車差速器 的結(jié)構(gòu)設(shè)計強度計算運用了理論分析成果； 最后運用 CATIA 軟件對汽車差速器 進(jìn)行建模 設(shè)計 ， 提升了設(shè)計水平，縮短了開發(fā)周期， 提高了產(chǎn)品質(zhì)量， 設(shè)計完全合理，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 其質(zhì)量，性能的好壞直接影響整車的安全性，經(jīng)濟(jì)性、舒適性、可靠性。 Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。不論是大中型企業(yè)還是小型企業(yè)其產(chǎn)品設(shè)計水平 和工藝制造水平都相對落后，產(chǎn)品不能很好地與整車相匹配，不能完全滿足使用要求。汽車工業(yè)是最先用 CAD 技術(shù)的行業(yè)之一，目前在發(fā)達(dá)國家的汽車行業(yè)中， CAD 技術(shù)已得到了普遍應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新的轎車產(chǎn) 品的開發(fā)周期已縮短至 2～ 3 年，汽車 CAD 系統(tǒng)的軟硬件都已達(dá)到較高水平，并仍在向 智能化，集成化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展 。今后 CAD 將與 CAM、 CAT(Computer Aided Test，計算機輔助測試 )結(jié)合成 CADMAT 系統(tǒng)，更將顯示出其巨大的作用。普通的非斷開式驅(qū)動后橋的 橋殼相當(dāng)于一根聯(lián)接左、右驅(qū)動車輪的剛 性空心梁，而主減速器，差速器 及半軸都裝在其中。困此，為了使汽車傳動系設(shè)計得合理，首先必須選擇好傳動系的傳動比，并恰當(dāng)?shù)貙⑵浞峙浣o變速成器和驅(qū)動橋。有的重型汽車為了進(jìn)一步增大驅(qū)動橋的減速比還增設(shè)了輪邊減速器?，F(xiàn)在有些汽車生產(chǎn)廠家為了提高汽車的通過性，增加其產(chǎn)品競爭能力，采用差速鎖將左、右半軸鎖在一起，或采用具有高摩擦副的凸輪 式，蝸輪式和帶有摩擦片的齒輪式以及自動輪式等自鎖式差速器，以便使驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)矩盡可能多地傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動車輪，以充分利用這一驅(qū)動車輪的附著力來產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能夠繼續(xù)行駛。 3／ 4浮式半軸的支承關(guān)系與全浮式是一樣的，只是輪轂用～個軸承支承在橋殼上，這時由于輪轂的支承剛度較差，因此半軸不僅承受轉(zhuǎn)矩，而且承受部份彎矩。發(fā)動機的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。 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(zhuǎn)向困難、制動性能變差。 強制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖 。 7 圖 22 差速器工作示意圖 根據(jù)運動分析可得 1 2 0w w w?? (21) 顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時，差速器殼通過斜面對行星齒輪軸產(chǎn)生沿行星齒輪軸線方向的軸向力，該軸向力推動行星齒輪使壓盤將摩擦片壓緊。 當(dāng)然，如果左、右車輪都處于低附著系數(shù)的路面，雖鎖住差速器，但牽引力仍超過車輪與地面間的附著力，汽車也無法行駛。理論上凸輪形線應(yīng)是阿基米德螺線，為加工簡單起見，可用圓弧曲線代替。當(dāng)把 bk 降到 2． 65～ 3． 00， k 降到 0． 45～ 0． 50時，可提高該差速器的使用壽命。 牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比是可變的，最大可為無窮大。 普通 圓錐齒輪 式 差速器的差速原理 [6] 圖 31 差速器差速原理 如圖 31 所示，對稱式錐齒 輪差速器是一種行星齒輪機構(gòu)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。 行星齒輪球面半徑的確定 圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑 BR ，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強度。 （ 39） 2? =90176。 m；在此取 2 72d ? 10 節(jié)錐角 112arctanzz? ? ， 02190???? 00123 3 .6 9 , 5 6 .3 1???? 11 節(jié)錐距 22110 s in2s in2 ?? ddA ?? 0 45A mm? 12 周節(jié) tm?? mm? 13 齒頂高 21 aga hhh ?? 。 02 ? ? 19 外圓直徑 1111 c os2 ?ao hdd ?? ；22202 c os2 ?ahdd ?? 01 mm? 。因此 ， 對于差速器齒輪 主要 應(yīng)進(jìn)行彎曲強度校核。因此，傳動系中的 差速器 齒輪往往是個 薄弱環(huán)節(jié)。 22 近年來，采用精鑄、精鍛的錐齒輪在汽車 驅(qū)動橋 中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無切削或少切削等優(yōu)點，但缺點是齒形精度較差。 差速器殼體設(shè)計 差速器殼體 位于減速器的中心，相對于減速器意義重大，其一，差速器支撐主減速器的從動錐齒輪，動力經(jīng)過主動錐齒輪后，傳遞到從動錐齒輪，接著傳遞到差速器，一般會將從動錐齒輪與差速器殼體連接在一起，這樣既可以節(jié)省主減速器空間 ，有能夠提高傳遞效率，將其結(jié)構(gòu)簡單化；其二，差速器殼體可以當(dāng)做行星支架，在差速器中，有半軸齒輪，行星齒輪，十字軸和行星支架， 差速器殼體將其他零件包裝起來，保護(hù)其內(nèi)部行星齒輪與半軸齒輪，向它們提供支撐， 差速器殼體作為行星支架， 使差速器的結(jié)構(gòu)簡單，工作效率更高。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單，所受載荷較大，只用于轎車和輕型貨車。 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 22222 YXZ ??? (41) 故縱向力 X2 最大時不會有側(cè)向力作用，而側(cè)向力 Y2最大時也不會有縱向力作用。 在機械設(shè)計手冊得： 半軸花鍵外徑 D= 半軸花鍵內(nèi)徑 d=34mm 花鍵齒寬 B=6mm 表 41 許用應(yīng)力參數(shù)表 許用擠壓應(yīng)力、 許用壓力 聯(lián)接工作方式 使用和制造情況 齒面未經(jīng) 熱處理 齒面經(jīng) 熱處理 。 得 2xF =6300N 2yF =5040N 半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ? 為 ??????????32322221632drFdFFarxzx???? (42) 式中， a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離， a取 ?= ? = 合成應(yīng)力 224 406 mPa? ? ?? ? ? (43) (2)側(cè)向力 2yF 最大，縱向力 2xF =0，此時意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力 20zF 。 2） 半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡量增大各過度部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部，花鍵與桿部的過渡部分，以減小應(yīng)力集中。 23 圖 34 差速器殼正面剖視圖 差速器 殼 參數(shù)設(shè)計 差速器殼體設(shè)計主要依據(jù)為半軸齒輪和行星齒輪參數(shù)，根據(jù)半軸 齒輪和行星齒輪參數(shù)，如表 33。這種鍍層不能用來補償零件的公差尺寸，也不取代潤滑。 汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造 【 9】 。 m； n — 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z — 半軸齒輪齒數(shù)； sK — 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 當(dāng)ｍ ? 時， 4 mK ?，在此 4 mK ?