【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一側(cè)同樣地減小，無法發(fā)揮潛在牽引力，以致汽車停駛。2)摩擦片式差速器為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪7與差速器殼1之間裝上了摩擦片2(圖2—3)。兩根行星齒輪軸5互相垂直，軸的兩端制成V形面4與差速器殼孔上的V形面相配，兩個(gè)行星齒輪軸5的V形面是反向安裝的。每個(gè)半軸齒輪背面有壓盤3和主、從動(dòng)摩擦片2，主、從動(dòng)摩擦片2分別經(jīng)花鍵與差速器殼1和壓盤3相連。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，差速器殼通過斜面對(duì)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(dòng)行星齒輪使壓盤將摩擦片壓緊。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時(shí)，主、從動(dòng)摩擦片間產(chǎn)生相對(duì)滑轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生摩擦力矩。此摩擦力矩Tr，與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩丁。成正比，可表示為示為 (26)式中，為摩擦片平均摩擦半徑；為差速器殼V形面中點(diǎn)到半軸齒輪中心線的距離；為摩擦因數(shù)；為摩擦面數(shù)；為V形面的半角。，可取4。這種差速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過性。3）強(qiáng)制鎖止式差速器當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪處于附著系數(shù)較小的路面時(shí)，可通過液壓或氣動(dòng)操縱，嚙合接合器(即差速鎖)將差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器不起作用，這樣可充分利用地面的附著系數(shù)，使?fàn)繉?duì)于裝有強(qiáng)制鎖止式差速器的42型汽車，假設(shè)一驅(qū)動(dòng)輪行駛在低附著系數(shù)甲的路面上，另一驅(qū)動(dòng)輪行駛在高附著系數(shù)的路面上，這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (27)式中，為驅(qū)動(dòng)橋上的負(fù)荷。如果差速器完全鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (28)可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高倍，從而提高了汽車通過性。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。強(qiáng)制鎖止式差速器可充分利用原差速器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。目前，許多使用范圍比較廣的重型貨車上都裝用差速鎖。 滑塊凸輪式差速器圖2—4為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。差速器的主動(dòng)件是與差速器殼1連接在一起的套，套上有兩排徑向孔，滑塊2裝于孔中并可作徑向滑動(dòng)?；瑝K兩端分別與差速器的從動(dòng)元件內(nèi)凸輪4和外凸輪3接觸。內(nèi)、外凸輪分別與左、右半軸用花鍵連接。當(dāng)差速器傳遞動(dòng)力時(shí)，主動(dòng)套帶動(dòng)滑塊并通過滑塊帶動(dòng)內(nèi)、外凸輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)允許內(nèi)、外凸輪轉(zhuǎn)速不等。理論上凸輪形線應(yīng)是阿基米德螺線，為加工簡(jiǎn)單起見，可用圓弧曲線代替。 滑塊凸輪式差速器址一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)零件材料、機(jī)械加工、熱處耶、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。 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。蝸桿4同時(shí)與行星蝸輪3與半軸蝸輪5嚙合，從而組成一行星齒輪系統(tǒng)。這種差速器半軸的轉(zhuǎn)矩比為 (29)式中，為蝸桿螺旋角；為摩擦角。 蝸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比可高達(dá)5．67～9．00，鎖緊系數(shù)是達(dá)0．7～0．8。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。當(dāng)把降到2．65～3．00，降到0．45～0．50時(shí)，可提高該差速器的使用壽命。由于這種差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，因而限制了它的應(yīng)用。 牙嵌式自由輪差速器牙嵌式自由輪差速器(圖26)是自鎖式差速器的一種。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時(shí)，主動(dòng)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(dòng)環(huán)(即左、右半軸)。當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進(jìn)入泥濘、冰雪等路面時(shí)，主動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部或大部分分配給另一側(cè)車輪。當(dāng)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，外側(cè)車輪有快轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使外側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)脫開，即中斷對(duì)外輪的轉(zhuǎn)矩傳遞；內(nèi)側(cè)車輪有慢轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使內(nèi)側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)壓得更緊，即主動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。由于該差速器在轉(zhuǎn)彎時(shí)是內(nèi)輪單邊傳動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)向沉重，當(dāng)拖帶掛車時(shí)尤為突出。此外，由于左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時(shí)斷時(shí)續(xù)，車輪傳動(dòng)裝置受的動(dòng)載荷較大，單邊傳動(dòng)也使其受較大的載荷。 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。該差速器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復(fù)雜。3 普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì)汽車在行駛過程中左，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)的車輪；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)半徑的不同而使左、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)輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。這不僅會(huì)加劇輪胎的磨損與功率和燃料的消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和操縱性能惡化。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，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)要求。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)。差速器有多種形式，在此設(shè)計(jì)普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器。 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(duì)稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器殼3與行星齒輪軸5連成一體，形成行星架。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪6固連在一起，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為w0；半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為和。A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為C，A、B、C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等（圖31），其值為。于是,即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為，于是 （31）即 （32） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （33）式（33）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。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(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無滑動(dòng)。有式（33）還可以得知：①當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當(dāng)差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 普通圓錐齒輪式差速器的結(jié)構(gòu)普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)行星齒輪，行星齒輪軸，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等組成[7]。如圖32所示。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。圖32 普通圓錐齒輪式差速器1軸承；2差速器左殼；3鎖止墊片；4半軸齒輪；5行星齒輪墊片； 6行星齒輪；7減速器齒輪； 8差速器右殼；9十字軸；10螺栓 普通圓錐齒輪式差速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算由于在差速器殼上裝著主減速器從動(dòng)齒輪，所以在確定主減速器從動(dòng)齒輪尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。本設(shè)計(jì)中選擇的汽車基本參數(shù)如下表31所示：表31 汽車的基本參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位汽車布置方式前置后驅(qū)總長(zhǎng)4320mm寬1750mm軸距2620mm前輪距1455mm后輪距1430mm整備質(zhì)量1480kg總質(zhì)量2100kg發(fā)動(dòng)機(jī)型式汽油直列四缸排量L最大功率KW最大轉(zhuǎn)矩158/4000NM壓縮比:1離合器摩擦式離合器變速器檔數(shù)五檔手動(dòng)輪胎類型與規(guī)格185R14km/h轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向前輪制動(dòng)器盤后輪制動(dòng)器鼓前懸架類型雙叉骨獨(dú)立懸架后懸架類型螺旋彈簧最高車速140km/h 行星齒輪數(shù)目的選擇行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下n可以取兩個(gè)，由于輕型轎車的承載較小，因此，采用2個(gè)行星齒輪。 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，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)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(qiáng)度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： mm (34) 式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)，～，對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的輕型汽車取大值，=； —計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取和的較小值，計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 （35） 式中—車輪的滾動(dòng)半徑， = —變速器量高檔傳動(dòng)比, =1根據(jù)所選定的主減速比值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級(jí)、雙級(jí)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=5200r/n , =140km/h , = , =1代入（35）計(jì)算出 =從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （36） 式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； =158 —計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，=1；—變速器傳動(dòng)比，=；—主減速器傳動(dòng)比，=；—變速器傳動(dòng)效率，=；—液力變矩器變矩系數(shù)，=1；—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，=1；—變速器最低擋傳動(dòng)比，=1；代入式（46），有： = Nm主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩=根據(jù)上式== （37） 所以預(yù)選其節(jié)錐距=43mm 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)選擇為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用14～25，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比/～。 差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，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)，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： (38) 式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來說，= —行星齒輪數(shù)目； —任意整數(shù)。在此=12，=18，滿足以上要求。 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 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， ==176。 （39） =90176。=176。 （310） 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m， m==== （311） 查閱文獻(xiàn)[3]， 取m=4mm，得 =48mm， =418=72mm 壓力角目前，176。的壓力角。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度，由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20176。的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度，176。的壓力角。 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常?。? （312） （313） （314）式中：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm；m， —行星齒輪的數(shù)目；在此為2， —行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，≈，為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而≈； 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa，根據(jù)上式， （315）