【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輪與路面的滑磨現(xiàn)象。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)外兩側(cè)在同一時(shí)間內(nèi)要移動(dòng)不同的距離，外輪移動(dòng)的距離比內(nèi)輪移動(dòng)的距離大。若兩輪用一根軸剛性連接，即兩輪只能以同一速度轉(zhuǎn)動(dòng)，則兩輪要在同一時(shí)間內(nèi)移動(dòng)不同的距離，必然時(shí)邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，即使汽車(chē)在平路上直線行駛，也難以避免車(chē)輪與路面的滑磨現(xiàn)象。為了消除不良現(xiàn)象，汽車(chē)左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪分裝兩根半軸，并在兩半軸之間安裝差速器。差速器的功用就式在向兩半軸傳遞動(dòng)力時(shí)，允許兩半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以滿(mǎn)足各輪不等距行駛的需要，從而滿(mǎn)足汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求。在驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)中選擇差速器的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先從所設(shè)計(jì)汽車(chē)類(lèi)型及其使用條件出發(fā)，使所選用的那種結(jié)構(gòu)形式的差速器，能夠滿(mǎn)足該汽車(chē)在給定使用條件下的使用性能要求。大多數(shù)汽車(chē)都屬于公路運(yùn)輸車(chē)，對(duì)于在公路上行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于路面較好，各驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒(méi)有差別，且附著較好，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，制造方便，用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的所謂輪間差速器使用。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。根據(jù)本次所設(shè)計(jì)的車(chē)型以及使用條件，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1，12軸承；2螺母；3，14鎖止墊片；4差速器左殼；5，13螺栓；6半軸齒輪墊片；7半軸齒輪；8行星齒輪軸；9行星齒輪；10行星齒輪墊片；11差速器右殼如圖所示，對(duì)稱(chēng)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；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，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)（圖），嚙合點(diǎn)A的圓周速度為=+，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為=。于是 +=（+）+()即 + =2 （41）若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （42）式（42）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱(chēng)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(wú)關(guān)。因此在汽車(chē)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(chē)輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。有式（）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(lái)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)。 差速器差速原理由于差速器是安裝在主減速器從動(dòng)齒輪上，故在確定主減速器尺寸時(shí)，應(yīng)考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動(dòng)齒輪及主動(dòng)齒輪刀向軸承支座的限制。（1）行星齒輪數(shù)目的選擇 貨車(chē)，客車(chē)和越野車(chē)多采用四個(gè)行星輪，轎車(chē)常采用兩個(gè)行星齒輪。本次設(shè)計(jì)采用四個(gè)行星齒輪（2）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 (43) 式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，～ T——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，Nm.根據(jù)上式== 所以預(yù)選其節(jié)錐距A=35mm（3）行星齒輪與半軸齒輪的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(chē)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?chē)駝t，差速器將無(wú)法安裝，即應(yīng)滿(mǎn)足的安裝條件為： （44）式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱(chēng)式圓錐齒輪差速器來(lái)說(shuō)，= ——行星齒輪數(shù)目； ——任意整數(shù)。在此=10，=18 滿(mǎn)足以上要求。（4）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。 =90176。－=176。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m m==== 由于強(qiáng)度的要求在此取m=5mm得=50mm =518=90mm（5）壓力角α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。（6）行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L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?。? （45）式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm；m ——行星齒輪的數(shù)目；在此為4 ——行星齒輪支承面中點(diǎn)至錐頂?shù)木嚯x，mm，≈，d為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑，而d≈； ——支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取69 MPa根據(jù)上式 =72mm =72=36mm ≈ ≈（1）差速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 表2 汽車(chē)差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算表 單位：mm序 號(hào)項(xiàng) 目計(jì)算公式結(jié) 果1行星齒輪齒數(shù)≥10，應(yīng)盡量取最小值=102半軸齒輪齒數(shù)=14～25，且需滿(mǎn)足式（34）=183模數(shù)=54齒面寬b=(～)A。b≤10mb=105工作齒高=86全齒高h(yuǎn)=7壓力角176。8軸交角=90176。9節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，=176。176。11節(jié)錐距=5112周節(jié)==13齒頂高。==14齒根高=。===15徑向間隙==+=16齒根角=。=176。 =176。17面錐角；=36176。=176。18根錐角；=176。=54.176。19外圓直徑20齒側(cè)間隙=～ mm=21節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離（2）差速器錐齒輪強(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)常處于嚙合狀態(tài)，只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(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)度校核。輪齒彎曲強(qiáng)度為 = MPa (46) 式中：——差速器一個(gè)行星齒輪傳給一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算式，m； ——差速器的行星齒輪數(shù)； ——半軸齒輪齒數(shù)； 、——見(jiàn)式（39）下的說(shuō)明； ——計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，由圖31可查得= 彎曲計(jì)算用綜合系數(shù)根據(jù)上式==〈980 Mpa根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，設(shè)計(jì)符合要求。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20CrMnTi、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。第5章 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置 車(chē)輪傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)介驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的傳動(dòng)裝置位于傳動(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。驅(qū)動(dòng)車(chē)輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，在斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，其車(chē)輪傳動(dòng)裝置主要包括半軸和萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，且多采用等速萬(wàn)向節(jié)；在非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋中，車(chē)輪的傳動(dòng)裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪和車(chē)輪的輪轂連接起來(lái)。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?？捎糜谵I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。本次所設(shè)計(jì)的是輕型客車(chē)，因此選用半浮式半軸。半浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計(jì)算，可根據(jù)以下方法計(jì)算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計(jì)算，即 （51）式中：——； ——汽車(chē)加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，～。根據(jù)上式=8232 N 若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算，即 （52）式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm； ——汽車(chē)傳動(dòng)效率，； ——傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比； ——輪胎的滾動(dòng)半徑，m。上參數(shù)見(jiàn)式（21）下的說(shuō)明。根據(jù)上式= =m在設(shè)計(jì)中半浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進(jìn)行：取下面將進(jìn)行半軸的校核：半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：符合要求半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 （44）式中——半軸長(zhǎng)度——材料的剪切彈性模量J——半軸橫截面的極慣性矩則首先是驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： MPa (54)式中：——半軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；　　　——半軸桿部的直徑，mm。根據(jù)上式＝＝ MPa =(490～588) MPa所以滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。在計(jì)算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時(shí)還應(yīng)該校核其花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。半軸花鍵的剪切應(yīng)力為 MPa (55)半軸花鍵的擠壓應(yīng)力為 MPa (56)式中：——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩，Nm ，m。 ——半軸花鍵的外徑，mm，在此取36mm。 ——相配花鍵孔內(nèi)徑，mm，在此取32mm。 ——花鍵齒數(shù)；在此取8 ——花鍵工作長(zhǎng)度，mm，在此取50mm。 ——花鍵齒寬，mm，在此取6mm。 ——載荷分布的不均勻系數(shù)。根據(jù)上式可計(jì)算得==