【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ 315） 將各參數(shù)代入式（ 314）與（ 315），有： RA =， Fa= 軸承 B：徑向力 RB= 212 ]2)([])([ aAda baRa baF +++ （ 316） 軸向力 Fa= 0 （ 317） 將各參數(shù)代入式（ 316）與（ 317），有： RB =， Fa=0N b)從動(dòng)齒輪軸向力 γαβ sin(t a nc osPA = + )cossin γβ = 從動(dòng)齒輪徑向力 γαβ c os(t a nc osPR = )sinsin γβ = 軸承 C：徑向 力 RC= 222 ])(2)([])([ dcAddcRddcFd ++++ （ 318） 軸向力 Fa= Faz （ 319） 家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 將各參數(shù)代入式（ 318）與（ 319），有： Fr=， Fa= 軸承 D：徑向力 RD= 222 ])(2)([])([ dcAddcRcdcFc ++++ （ 320） 軸向力 Fa= 0 （ 321） 將各參數(shù)代入式（ 320）與（ 321），有： Fr=4832N， Fa=0N 4 差速器設(shè)計(jì) 汽車(chē)在行使過(guò)程中，左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往是不 相等的，左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車(chē)輪上的負(fù)荷不均勻而引起車(chē)輪滾動(dòng)半徑不相等；左右兩輪接觸的路面條件不同，行使阻力不等等。這樣，如果驅(qū)動(dòng)橋的左、右車(chē)輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車(chē)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面會(huì)加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過(guò)性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左右車(chē)輪間都裝有輪間差速器。 差速器是個(gè)差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來(lái)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)，用來(lái)保證各驅(qū)動(dòng)輪在各種運(yùn)動(dòng)條件下的動(dòng)力傳遞，避免輪胎與地 面間打滑。差速器按其結(jié)構(gòu)特征可分為齒輪式、凸輪式、蝸輪式和牙嵌自由輪式等多種形式。 差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 汽車(chē)上廣泛采用的差速器為對(duì)稱(chēng)錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。 普通齒輪式差速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪式。齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。差速鎖在軍用汽車(chē)上應(yīng)用較廣。 查閱文獻(xiàn) [5]經(jīng)方案論證，差速 器結(jié)構(gòu)形式選擇對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼， 2 個(gè)半軸齒輪， 4 個(gè)行星齒輪 (少數(shù)汽車(chē)采用 3個(gè)行星齒輪，小型、微型汽車(chē)多采用 2 個(gè)行星齒輪 )，行星齒輪家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 軸 (不少裝 4 個(gè)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。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車(chē)、客車(chē)和各種公路用載貨汽車(chē)上．有些越野汽車(chē)也采用了這種結(jié)構(gòu)，但用到越野汽車(chē)上需要采取防滑措施。例如加進(jìn)摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦，提高其鎖緊系數(shù)；或加裝可操縱的、能強(qiáng)制 鎖住差速器的裝置 —— 差速鎖等。 普通錐齒輪式差速器齒輪設(shè)計(jì) a) 行星齒輪數(shù) n 該車(chē)為小型轎車(chē)，行星輪數(shù)應(yīng)該為 2. b) 行星齒輪球面半徑 BR 行星齒輪球面半徑 RS反映了差速器錐齒輪節(jié)錐矩的大小和承載能力。 BR = CB TK 3 （ 41） 式中： BK — 行星齒輪球面半徑系數(shù)， KS=～ ，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的轎車(chē)取最大值； CT — 差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm； 取式 32和 33 中較小值 將各參數(shù)代入式（ 41），有： BR =28 mm c）行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù) z1和 z2 為了使輪齒有較高的強(qiáng)度， z1一般不少于 10。半軸齒輪齒數(shù) z2在 14～ 25 選用。大多數(shù)汽車(chē)的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 21zz 在 ～ 的范圍內(nèi)，且半軸齒輪齒數(shù)和必須能被行星齒 輪齒數(shù)整除。 查閱資料，經(jīng)方案論證，初定半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比 21zz =2，半軸齒輪齒數(shù) z2=24，行星齒輪的齒數(shù) z1=12。 d） 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ γ 2直齒錐齒輪節(jié)錐距半徑 A0 及 模數(shù) m 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ γ 2分別為 γ 1= 12zarctan z?????? （ 42） γ 2= 21zarctan z?????? （ 43） 將各參數(shù)分別代入式（ 4— 2）與式（ 4— 3），有： γ 1=27176。，γ 2=63176。 直齒錐齒輪節(jié)錐距半徑 A0 為 家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 A0=() RS 錐齒輪大端模數(shù) m 為 m= 0112Asinγz （ 44） 將各參數(shù)代入式（ 44），有： m=— 查閱文獻(xiàn) [3]，取模數(shù) m= e）半軸齒輪與行星齒輪齒形參數(shù) 按照文獻(xiàn) [3]中的設(shè)計(jì)計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表 41。 f） 壓力角α 汽車(chē)差速齒輪大都采用壓力角α =22176。 30′，齒高系數(shù)為 的齒形。 表 41 半軸齒輪與行星齒輪參數(shù) 參 數(shù) 符 號(hào) 半軸齒輪 行星齒輪 分度圓直徑 d 108 54 齒頂高 ha* 齒根高 hf 齒根角 θ f 176。 176。 節(jié) 錐角 γ 63176。 27176。 根錐角 δ f 176。 176。 外圓直徑 d0 節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 X0 齒面寬 F g)行星齒輪軸用直徑 d 行星齒輪軸用直徑 d（ mm）為 d= [ ]dC 10T 30 （ 45） 式中： T0— 差速器 傳遞的轉(zhuǎn)矩， Nm； 783Nm n— 行星齒輪數(shù)； 2 rd— 行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x， mm； 家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 [σ c]— 支承面許用擠壓應(yīng)力，取 69 MPa； 將各參數(shù)代入式（ 45）中，有： d=16mm。 差速器齒輪的材料 差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上都是用滲碳合金鋼制造，目前用于制造差速器錐齒輪的材料為 20CrMoTi、 22CrMnMo 和 20CrMo 等。由于差速器齒輪輪齒要求的精度較低，所以精鍛差速器齒輪工藝已被廣泛應(yīng)用。 初選差速器齒輪材料為20CrMoTi。 普通錐齒輪式差速器齒輪強(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(chē)轉(zhuǎn)彎或左、右輪行使不同的路 程時(shí)，或一側(cè)車(chē)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σ w（ MPa）為 JmFzK KKTKv msow 223102 =σ MPa （ 46） 式中： T— 差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半周齒輪的轉(zhuǎn)矩， Nm；其計(jì)算公式為 T= nTj jT — 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ，取 783Nm； 2z — 半軸齒輪數(shù)目； 24； n— 行星齒輪數(shù)； 2； J— 綜合系數(shù)，取 ； F— 計(jì)算齒輪的齒面寬 ， mm； ； m— 端面模數(shù)， ； ks、 km、 kv按照主減速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算的有關(guān)轉(zhuǎn)矩選取； 分別為： ,1,1 將各參數(shù)代入式（ 46）中，有： σ w=334MPa 因?yàn)?, 差速器齒輪的σ w≤ [σ w]=375 MPa，所以齒輪彎曲強(qiáng)度滿足要求。 5 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于汽車(chē)傳動(dòng)系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，驅(qū)動(dòng) 車(chē)輪的傳動(dòng)裝置包括半軸和萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置且多采用等速萬(wàn)向節(jié)。在一般非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋上，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 就是半軸，這時(shí)半軸將差速器半軸齒輪與輪轂連接起來(lái)。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋上，半軸將半軸齒輪與輪邊減速器的主動(dòng)齒輪連接起來(lái)。 半軸的型式 普通非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋的半軸，根據(jù)其外端的支承型式或受力狀況的不同而分為半浮式、 3/4 浮式和全浮式三種。 半浮式半軸以靠近外端的軸頸直接支承在置于橋殼外端內(nèi)孔中的軸承上，而端部則以具有錐面的軸頸及鍵與車(chē)輪輪轂相固定，或以突緣直接與車(chē)輪輪盤(pán)及制動(dòng)鼓相聯(lián)接 )。因此，半浮式半 軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車(chē)輪傳來(lái)的彎矩。由此可見(jiàn)，半浮式半軸承受的載荷復(fù)雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負(fù)荷也不大的轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)。 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，直接支承著車(chē)輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個(gè)軸承的支承剛度較差，因此這種半軸除承受全部轉(zhuǎn)矩外，彎矩得由半軸及半軸套管共同承受，即3/4浮式半軸還得承受部分彎矩，后者的比例大小依軸承的結(jié)構(gòu)型式及其支承剛度、半軸的剛度等因素決定。側(cè) 向力引起的彎矩使軸承有歪斜的趨勢(shì)，這將急劇降低軸承的壽命。可用于轎車(chē)和輕型載貨汽車(chē)，但未得到推廣。 全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對(duì)軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對(duì)圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應(yīng)相向安裝并有一定的預(yù)緊，調(diào)好后由鎖緊螺母予以鎖緊，很少采用球軸承的結(jié)構(gòu)方案。 由于車(chē)輪所承受的垂向力、縱向力和側(cè)向力以及由它們引起的彎矩都經(jīng)過(guò)輪轂、輪轂軸承傳給橋殼，故全浮式半軸在理論上只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩。但在實(shí)際工作中由于加工和裝配精度的影響及橋殼與軸承支承剛度的不足等原因，仍可 能使全浮式半軸在實(shí)際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應(yīng)力約為 5～ 70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動(dòng)橋的外端結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需采用形狀復(fù)雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車(chē)及其他小型汽車(chē)不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類(lèi)汽車(chē)上。 半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。 半軸的計(jì)算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況： a）縱向力 X2最大時(shí) (X2＝ Z2? )附著系數(shù) 取 ，沒(méi)有側(cè)向力作用； b）側(cè)向力 Y2最大時(shí)，其最大值發(fā)生于側(cè)滑時(shí)，為 Z2 1? 中，側(cè)滑時(shí)輪胎與地面?zhèn)认蚋街禂?shù) 1? ，在計(jì)算中取 ，沒(méi)有縱向力作用； c）垂向力 Z2 最大時(shí)，這發(fā)生在汽車(chē)以可能的高速通過(guò)不平路面時(shí)，其值為(Z2gw)kd， kd是動(dòng)載荷系數(shù)，這時(shí)沒(méi)有縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車(chē)輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車(chē)輪與地面最大附著力的限制，即 : 222 2 2Z = X +Y? ， 故縱向力 X2最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力 Y2最大時(shí)也不會(huì)家用微型車(chē)驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 有縱向力作用。 全浮式半軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 本 題采用帶有凸緣的全浮式半