【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 所設(shè)計(jì)的齒輪應(yīng)當(dāng)避免產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中和引起的嚴(yán)重變形?？缭绞叫↓X輪設(shè)有前軸頸以便安裝前軸承，如果齒數(shù)選得少則齒根圓直徑也小，而軸頸卻需要一定的尺寸，這時(shí)需要注意在小齒輪設(shè)計(jì)時(shí)必須避免刀具干涉，而把軸頸切掉。因此，軸頸必須為刀具提供間隙。軸承座前端有一段螺紋，用來鎖定軸承及凸緣，其固定方法是要使齒輪在作用軸向力時(shí)，螺栓不承受拉伸力。為了防止螺栓螺母松動(dòng)，應(yīng)采取取措施將其鎖住如用鎖緊墊片、用開口銷螺母鎖緊，而螺栓則由齒輪凸臺(tái)的邊緣予以止動(dòng)。齒輪裝在凸緣上時(shí)，支承的凸緣應(yīng)有足夠得剛度。所以差速器殼前蓋上一般有增強(qiáng)剛度而置的加強(qiáng)筋，其筋一般不少于六條。（2）錐齒輪調(diào)整為保證錐齒輪副能正常嚙合，于齒輪裝配后，對(duì)齒輪副需要檢驗(yàn)調(diào)整，以保證齒輪副的嚙合痕跡正常。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮齒輪的調(diào)整裝置，本設(shè)計(jì)中，主齒輪通過兩處調(diào)整墊片和彈性波形套以及大螺母綜合調(diào)整，調(diào)整好后，將螺母墊片打進(jìn)軸頸槽（事先加工好得槽）鎖死；從動(dòng)齒輪得調(diào)整是要利用其支承軸承外側(cè)的墊片和調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整完后，用鎖片鎖死。（3）潤(rùn)滑主減速齒輪，差速器和軸承都要進(jìn)行潤(rùn)滑。為防止主減速器和軸殼內(nèi)由于溫度高使殼內(nèi)部氣壓加大而引起漏油，常在主減速器上裝有通氣塞，通氣塞得位置應(yīng)比較隱蔽而不易為油濺及處。加油孔應(yīng)設(shè)在加油方便的地方，油孔位置應(yīng)使油面的高度位置。放油孔的位置應(yīng)設(shè)在軸殼的最低點(diǎn)，以便在換油時(shí)能把油放盡。但是也不能把油塞突處軸殼點(diǎn)太多，這樣在汽車通過障礙時(shí)，油塞極易碰落，從而齒輪，軸承和差速器等由于缺油而燒損。對(duì)于主動(dòng)錐輪軸上的后軸承的潤(rùn)滑應(yīng)特別注意，該軸承距齒輪較遠(yuǎn)是無(wú)法采用飛濺潤(rùn)滑的，為使后軸承潤(rùn)滑，需要設(shè)法引潤(rùn)滑油到達(dá)軸承處，于是常在從動(dòng)齒輪的前端近小齒輪處的主減速器殼體上設(shè)有油道，使油道直通后軸承，靠齒輪飛濺出來的油，流入似油杯的油口，使?jié)櫥土鞯胶筝S承處，最后一個(gè)錐滾子軸承的錐頂朝外，它起著向外泵油的作用，所以在主動(dòng)小齒輪的外軸承的外面要有回油道，把油回到軸殼，以保護(hù)油封不被破環(huán)。要有足夠的潤(rùn)滑油能流進(jìn)差速器以保證一切接觸表面的潤(rùn)滑。（4）提高從動(dòng)齒輪支承剛度措施承受大負(fù)荷的主減速器中，有時(shí)從動(dòng)齒輪的尺寸較大，為提高從動(dòng)從輪的剛度，有些是在齒輪背后設(shè)有承推銷。在齒輪沒有負(fù)荷的時(shí)候，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)。在本車中，相對(duì)來說從動(dòng)齒輪負(fù)荷不是很大，故無(wú)須采用承推銷裝置。三、差速器及半軸設(shè)計(jì)（一） 差速器的功能原理汽車在行使過程中，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往是不平等的，如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)側(cè)車輪行程比外側(cè)車輪短；左右兩輪胎內(nèi)的氣壓不等、胎面磨損不均勻、兩車輪上的負(fù)荷不均勻而引起車輪滾動(dòng)半徑不相等；左右車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、右車輪剛性連接，則不論轉(zhuǎn)彎行使或直線行使，均會(huì)引起車輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)，一方面加劇輪胎磨損、功率和燃料消耗，另一方面會(huì)使轉(zhuǎn)向沉重，通過性和操縱穩(wěn)定性變壞。為此，在驅(qū)動(dòng)橋的左、右車輪間都裝有輪間差速器。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角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。差速器有很多種類，包括對(duì)稱錐齒輪式差速器、滑塊凸輪式差速器、蝸輪式差速器、牙嵌式自由輪差速器等等。其中，錐齒輪式差速器又包括普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器、強(qiáng)制鎖止式差速器。目前汽車常采用的差速器有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：，簡(jiǎn)稱普通差速器：，又稱NO—SPIN差速器：，又稱POSI—TORQ差速器，或限力矩差速器，或防滑差速器。這三種差速器的結(jié)構(gòu)，原理，特性是不同的，適用范圍也有差別，因此根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的橋的工作要求及經(jīng)濟(jì)性，我們采用了普通差速器這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 普通差速器主要是由行星齒輪軸，半軸齒輪，行星齒輪，差速器左，右半殼等組成，動(dòng)力由從動(dòng)齒輪輸入，半軸齒輪輸出，通過半軸傳遞到輪邊，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理如圖31所示： 當(dāng)n=0時(shí)（即行星輪不自轉(zhuǎn)），差速器作整體回轉(zhuǎn)，車輛作直線運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為n，當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，n不等于0時(shí)，即行星輪以轉(zhuǎn)速n自轉(zhuǎn)。它將加快半軸齒輪1的轉(zhuǎn)速。同時(shí)又使半軸齒輪2轉(zhuǎn)速減慢。此時(shí)半軸齒輪1增高的轉(zhuǎn)速為n，半軸齒輪2減低的轉(zhuǎn)速為n，即圖3 差速器工作原理圖n=n+ nn= n n由于Z1=Z2，故n+n=2n。從上述可知，可實(shí)現(xiàn)左，右半軸齒輪轉(zhuǎn)速不相等，其轉(zhuǎn)速差為nn=2 n。從而實(shí)現(xiàn)左，右兩車輪差速，減少輪胎的磨損。 假設(shè)左，右車輪由于轉(zhuǎn)彎或者其他原因引起左，右車輪切線方向產(chǎn)生一個(gè)附加阻力△P，它們方向相反。以P表示行星輪軸上作用力，則左，右半軸齒輪給行星齒輪的反作用力為P/2，兩半軸齒輪r相同，則傳遞給左，右半軸的扭矩均為Pr/2。故直線行駛時(shí)左，右驅(qū)動(dòng)輪扭矩相等（r為半軸齒輪的半徑）。當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星輪隨著差速器內(nèi)的行星輪軸公轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞其自身軸自轉(zhuǎn)。使他轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為2△Pr1（r為行星齒輪半徑），慢慢的附加阻力△P和P/2。而快側(cè)△P與P/2方向相反，故慢側(cè)所受的扭矩大，快側(cè)所受的扭矩小。即： M=（P/2△P）r M=（P/2+△P）r若以2△Pr=M 表示差速器內(nèi)摩擦力矩，以Pr=M表示差速器傳遞的扭矩，則：M+ M= MM M= M由上面的分析可知，如果不計(jì)摩擦力矩，即M=0，則M= M，故可以認(rèn)為動(dòng)錐齒輪的扭矩平均分給左，右半軸，如果考慮到內(nèi)摩擦，則快側(cè)車輪力矩下，慢車輪力矩大，在普通差速器中，內(nèi)摩擦較小，M/（M+ M）=～，這就是普通差速器“差速不差扭”的傳扭特性。 普通差速器的“差速不差扭”的傳扭特性，會(huì)給機(jī)械行駛帶來不利的影響，如一車輪陷入泥濘時(shí)，由于附著立不夠，就會(huì)發(fā)生打滑。這時(shí)另外一個(gè)車輪不但不會(huì)增加，反而會(huì)減少到與此車輪一樣，致使整機(jī)的牽引力大大減少。如果牽引力不能克服行駛阻力，此時(shí)打滑的車輪以兩倍于差速器殼的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，而另外一側(cè)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)整機(jī)停留不前。（二）三種差速器的性能比較在相同的的工況下，由于使用的差速器不同而汽車的牽引特性不同，其中以NO—SPIN差速器為最好，帶彈簧的有限打滑差速器次之，標(biāo)準(zhǔn)的差速器最差。需要指出的是，如果有一個(gè)輪胎打滑或者懸空，對(duì)NO—SPIN差速器來說，打滑或者懸空的輪胎不傳遞扭矩，那么全部的扭矩就由另外一個(gè)不打滑不懸空的這個(gè)輪子承受，這無(wú)疑增加傳遞該負(fù)荷所有機(jī)械元件（如半軸、半軸花鍵及相關(guān)的元件）的負(fù)荷，因此這是在選型或設(shè)計(jì)差速器時(shí)要特別注意的地方。汽車的動(dòng)力特性是表示汽車以各檔速度行駛時(shí)所達(dá)到的最高行駛速度，加速性能和爬坡能力。它在很大程度上決定了汽車的生產(chǎn)率。一般用動(dòng)力因素D來評(píng)價(jià)機(jī)械的動(dòng)力性能。 D=fcosα+sinα+式中 f滾動(dòng)阻力系數(shù)； α坡道角； δ 回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； g重力加速度m/s；機(jī)械行駛加速度m/s；D=（FF）/G式中 F驅(qū)動(dòng)力（牽引力）； F空氣阻力； G汽車的使用重量。 從上面分析可知，在最不利的使用情況下，NO—SPIN差速器牽引性能、動(dòng)力因素、加速性能、爬坡能力最好，帶有彈簧的有限差速器次之，標(biāo)準(zhǔn)差速器最差。因而有NO—SPIN差速器的汽車及其動(dòng)力性能最好，有限打滑差速器次之，標(biāo)準(zhǔn)差速器最差。2. 受力狀況當(dāng)NO—PSIN差速器起差速作用時(shí)，傳遞給整個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的扭矩便全部傳給一側(cè)半軸，只有當(dāng)脫開傳動(dòng)的輪子轉(zhuǎn)速降到不大于慢轉(zhuǎn)側(cè)輪子后，動(dòng)力又均勻地分配到兩側(cè)半軸上。而普通差速器動(dòng)力始終是平均分配。這樣從動(dòng)輪后續(xù)傳動(dòng)零件（包括半軸和花鍵聯(lián)接）的受力狀況顯然后者比前者要好。尤其在頻繁交替動(dòng)作的情況下（如連續(xù)的左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎）NO—SPIN差速器左右離合器時(shí)斷時(shí)續(xù)，引起車輪裝置載荷的不均勻，因而受到強(qiáng)烈的沖擊。因此，對(duì)于同樣使用條件的汽車，若使用NO—SPIN差速器，其驅(qū)動(dòng)橋半軸應(yīng)該有較高的承載能力。對(duì)于帶彈簧的有限打滑差速器的受力狀況處于上述兩者之間。 從上面的分析可以知道，對(duì)普通差速器來說，如果一側(cè)驅(qū)動(dòng)橋陷入泥坑因附著力不夠而產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)，另外一側(cè)的好路面上的驅(qū)動(dòng)輪也不能使汽車駛出泥坑而前進(jìn)，這是因?yàn)槠胀ú钏倨鞯膫髋ぬ匦灾?。在這種情況下，若駕駛員拼命加油提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，力圖沖出泥坑，但只能使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為零，因而使差速器以及輪胎加劇磨損。對(duì)NO—SPIN差速器來說，好路面的驅(qū)動(dòng)橋的轉(zhuǎn)速不為零，全部的輸出扭矩傳遞到這個(gè)路面好的驅(qū)動(dòng)橋，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)直到兩輪同時(shí)獲得附著力為止。永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)輪子打滑，因而，此時(shí)輪胎的磨損大大減輕。對(duì)帶彈簧的有限打滑差速器來說，由于是部分輸入扭矩傳遞到這個(gè)路面好的驅(qū)動(dòng)輪，因而輪胎的磨損比普通差速器得要好，比NO—SPIN差速器差。5. 通過性能所謂車輛的通過性是指車輛在一定的載重質(zhì)量下能以足夠高的平均車速通過各種壞路及五路地帶和克服各種障礙的能力。例如通過松軟的路面和通過坎坷不平地段及障礙物。這點(diǎn)對(duì)于汽車機(jī)來說很重要。其中差速器的型式與結(jié)構(gòu)對(duì)通過性能有很大的影響。由于普通差速器的傳扭特性，是裝有普通的差速器的驅(qū)動(dòng)橋的通過性能最差。由于差速器中機(jī)件間的摩擦作用，差速器才可能將較大的扭矩傳給不打滑的車輪，這樣，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上總的驅(qū)動(dòng)力將有所增加，從而通過性能改善。這就是NO—SPIN差速器通過性能比普通差速器要好的原因。由于NO—SPIN差速器的特殊結(jié)構(gòu)，它的通過性能最好。由于NO—SPIN差速器結(jié)構(gòu)父子，精度要求高，選材與熱處理也要求 嚴(yán)，因而它的工藝性能最差，帶彈簧的有限打滑差速器次之，普通差速器最好考慮到我們的車橋是用在普通乘用車，其實(shí)際情況用普通差速器就可以滿足條件了，而且在經(jīng)濟(jì)上面考慮，在制造加工方面考慮，所以決定采用普通差速器. （三）差速器的基本參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算1）行星齒輪數(shù)目的選擇依照《汽車工程手冊(cè)》，轎車及一般乘用車多用2個(gè)行星齒輪，貨車汽車和越野汽車多用4個(gè)，少數(shù)騎車用個(gè)行星齒輪。本車差速器應(yīng)選行星齒輪數(shù)為2個(gè)（輕載乘用車汽車）2）行星齒輪球面半徑的確定差速器的尺寸通常決定于，它就是行星齒輪的安裝尺寸，可根據(jù)公式來確定。== 式中：— 行星齒輪球面半徑系數(shù)，=~（有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值；有2個(gè)行星齒輪的轎車，以及越野汽車、礦用汽車取大值）； — 差速器計(jì)算扭矩。3）預(yù)選其節(jié)錐距 mm4）行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)，以使齒輪有較高的強(qiáng)度，行星齒輪的齒數(shù)應(yīng)盡量少，但一般不少于10。半軸齒輪齒數(shù)取14~25；~2范圍內(nèi)；左、右半軸齒輪的齒數(shù)和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)為20；差速器行星輪個(gè)數(shù)為2，齒數(shù)為11。5）行星齒輪節(jié)錐角、模數(shù)和節(jié)圓直徑的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、計(jì)算如下：式中：、—分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。6）大端模數(shù)及節(jié)圓直徑的計(jì)算 取4mm 分度圓直徑 ， mmm7）壓力角 過去汽車差速器齒輪都選用壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為1，而最少齒數(shù)為13?，F(xiàn)在大都選用的壓力角，最少齒數(shù)可減少至10。某些重型汽車也可選用壓力角。` 所以初定壓力角為8) 行星齒輪安裝孔直徑及其深度的確定 根據(jù)《汽車工程手冊(cè)》中： mm式中：— 差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，； — 行星齒輪數(shù)； — 為行星齒輪支撐面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x（，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而），mm； —支撐面的許用擠壓應(yīng)力，取為69N/mm。 （應(yīng)盡量取小值） 取11 且須滿足安裝條件 取20 15. 周節(jié) 23節(jié)錐頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 差速