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正文內(nèi)容

汽車差速器的設(shè)計(編輯修改稿)

2024-08-25 07:18 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 倍;②當(dāng)差速器殼轉(zhuǎn)速為零時,若一側(cè)半軸齒輪受到其他外來力矩而轉(zhuǎn)動,則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。對稱式錐齒輪差速器的轉(zhuǎn)矩分配MO:由主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩,經(jīng)由差速器殼、行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當(dāng)于一個等臂杠桿,而兩個半軸齒輪的半徑也是相等的。因此,當(dāng)行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)時,總是將轉(zhuǎn)矩MO平均分配給左、右兩半軸齒輪,即M1=M2=M0/2。當(dāng)兩半軸齒輪以不同的轉(zhuǎn)速朝相同的方向轉(zhuǎn)動時,設(shè)左半軸轉(zhuǎn)速n1大于右半軸轉(zhuǎn)速n2,則行星齒輪將按順時針的方向繞行星齒輪軸自轉(zhuǎn)。此時行星齒輪孔與行星齒輪軸軸頸間以及齒輪背部與差速器殼之間都產(chǎn)生摩擦。行星齒輪所受的摩擦力矩Mr方向與行星齒輪的轉(zhuǎn)向相反,此摩擦力矩使行星齒輪分別對左、右半軸齒輪附加作用了大小相等而方向相反的兩個圓周力,因此當(dāng)左、右驅(qū)動車輪存在轉(zhuǎn)速差時,M1=(M0Mr)/2,M2=(M0+Mr)/、右車輪上的轉(zhuǎn)矩之差等于差速器的內(nèi)摩擦力矩Mr。為了衡量差速器內(nèi)摩擦力矩的大小及轉(zhuǎn)矩分配特性,常以鎖緊系數(shù)K表示K=(M2M1)/M0=Mr/M0差速器內(nèi)摩擦力矩Mr和其輸入轉(zhuǎn)矩M0(差速器殼體上的力矩)之比定義為差速器鎖緊系數(shù)K??炻胼S的轉(zhuǎn)矩之比M2/M1定義為轉(zhuǎn)矩比,以Kb=M2/M1=(1+K) /(1K)目前廣泛使用的對稱式錐齒輪差速器的內(nèi)摩擦力矩很小,其鎖緊系數(shù)K=~,~,無論左、右驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速是否相等,其轉(zhuǎn)矩基本上總是平均分配的。這樣的分配比例對于汽車在好的路面上直線或轉(zhuǎn)彎行駛時,都是令人滿意。但是當(dāng)汽車在壞的路面行駛時,卻嚴(yán)重影響了通過能力。例如,當(dāng)汽車的一個驅(qū)動車輪接觸到泥濘或冰雪路面的時候,在泥濘路面上的車輪原地滑轉(zhuǎn),而在好路面上的車輪靜止不動。這是因為在泥濘路面上車輪與路面上車輪與路面之間附著力很小,路面只能對半軸作用很小的反作用很小的反作用轉(zhuǎn)矩,雖然另一車輪與好路面間的附著力較大,但因?qū)ΨQ式錐齒輪差速器具有轉(zhuǎn)矩平均分配的特性,使這一個車輪分配到的轉(zhuǎn)矩只能與傳到滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動車輪上的很小的轉(zhuǎn)矩相等,致使總的驅(qū)動力不足以克服行駛阻力,汽車便不能前進(jìn)。在圖23容易看出汽車在直線行駛時候兩半軸的轉(zhuǎn)速相等和在轉(zhuǎn)彎行駛時實現(xiàn)兩半軸轉(zhuǎn)速不等: 圖23 差速器工作時轉(zhuǎn)矩變化圖 當(dāng)汽車在直線行駛時,此時行星齒輪軸將轉(zhuǎn)距平均分配兩半軸齒輪,兩半軸齒輪轉(zhuǎn)速恒等于差速器殼的轉(zhuǎn)速,傳遞給左右車輪的轉(zhuǎn)矩也是相等的。此時左右車輪的轉(zhuǎn)速時相等的。而當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時,其中一個半軸轉(zhuǎn)動一個角,兩半軸的轉(zhuǎn)矩就得不到平均分配,必然出現(xiàn)一個轉(zhuǎn)速大,一個轉(zhuǎn)速小,此時汽車就平穩(wěn)地完成了轉(zhuǎn)彎行駛。 第三章差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計由于差速器殼上裝著主減速器的從動齒輪,所以差速器的從動錐齒輪尺寸受到主減速器從動齒輪軸承支承座以及主動齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。而因為此次設(shè)計的是安裝在驅(qū)動橋的兩個半軸之間的差速器,所以尺寸受到軸承座的限制。輪邊差速器的非標(biāo)準(zhǔn)零主要有從動錐齒輪(對稱式錐齒輪)、行星齒輪軸(十字軸)等等。對于安裝在半軸之間的差速器它的尺寸受到軸承座的限制,而影響差速器尺寸的主要就是齒輪的尺寸,所以如何把齒輪設(shè)計得更加優(yōu)化就顯得更加重要。如下圖31為行星齒輪初步方案圖。 圖31行星齒輪的方案圖行星齒輪數(shù)目需要根據(jù)承載情況來選擇,在承載不大的情況下可以取兩個,反之就取四個。而東風(fēng)EQ1090載貨汽車選擇的是兩個行星齒輪即n=4。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,它就是行星齒輪的安裝尺寸,實際上代表了差速器錐齒輪的節(jié)錐距,因此在一定程度上也反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力即是強度。球面半徑可按照如下公式確定:mm (31)上式中: KB——為行星齒輪球面半徑系數(shù)。~,對于有2個行星齒輪的載貨汽車取小值;對于有四個行星齒輪的乘用車和礦用車取最大值; T——為差速器計算轉(zhuǎn)矩(),T=min[Tce, Tcs]。取Tce和Tcs的較小值; RB——為球面半徑。 轉(zhuǎn)矩的計算 (32)上式中: rr——為車輪的滾動半徑, 取rr=;igh——變速器量高檔傳動比。igh =1根據(jù)所選定的主減速比i0值,就可基本上確定主減速器的減速型式(單級、雙級等以及是否需要輪邊減速器),并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應(yīng)。把nn=5200r/n ;vamax=140km/h ; rr= ; igh=1代入(32)中計算出 io=;從動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩Tce (33)上式中: Tce——計算轉(zhuǎn)矩,Nm;Temax——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩;Temax =158 Nmn——為驅(qū)動橋數(shù),取1;if——為變速器傳動比,if=;i0——為主減速器傳動比,i0=;η——為變速器傳動效率,η=;k——為液力變矩器變矩系數(shù),k =1;k d——為由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù),k d=1;i1——為變速器最低擋傳動比,i1=1;代入式(3——3)中,有: Tce= Nm主動錐齒輪計算轉(zhuǎn)矩Tcs =,即有T= Tce= Nm;將以上數(shù)據(jù)代入式(31)有==40mm 而行星齒輪節(jié)錐距A0為:A0=(~)=(~)40=40mm所以預(yù)選其節(jié)錐距A=40mm (1)行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的確定為了使輪齒獲得較高的強度,希望取得較大的模數(shù),但是尺寸會增大影響差速器的安裝,于是又要求行星齒輪的齒數(shù)Z1應(yīng)該取少一些,但Z1一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)一般采用14~25之間,大多數(shù)汽車的行星齒輪與半軸齒輪的齒數(shù)Z2比Z1/~。差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的,因此,在確定這兩種齒輪齒數(shù)時,應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系,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)Z2L、Z2R之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除,以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍,否則,差速器將無法安裝,即應(yīng)滿足的安裝條件為: (34) 上式中: Z2L、Z2R ——為左右半軸齒輪的齒數(shù),對于對稱式圓錐齒輪差速器來說,Z2L=Z2R; ——為行星齒輪數(shù)目; ——任意整數(shù)。根據(jù)上述可在此Z1=12;Z2=20 , 滿足以上要求。(2)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 首先可以根據(jù)下面公式求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角,; = =90176。176。 (35)將=12,=20代入上述式子中可求得 =
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