【文章內(nèi)容簡介】 輪與路面的滑磨現(xiàn)象。當汽車轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)外兩側(cè)在同一時間內(nèi)要移動不同的距離，外輪移動的距離比內(nèi)輪移動的距離大。若兩輪用一根軸剛性連接，即兩輪只能以同一速度轉(zhuǎn)動，則兩輪要在同一時間內(nèi)移動不同的距離，必然時邊滾動邊滑動，即使汽車在平路上直線行駛，也難以避免車輪與路面的滑磨現(xiàn)象。為了消除不良現(xiàn)象，汽車左右兩側(cè)的驅(qū)動輪分裝兩根半軸，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力時，允許兩半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以滿足各輪不等距行駛的需要，從而滿足汽車行駛運動學的要求。在驅(qū)動橋的設(shè)計中選擇差速器的結(jié)構(gòu)形式時，應當首先從所設(shè)計汽車類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，能夠滿足該汽車在給定使用條件下的使用性能要求。大多數(shù)汽車都屬于公路運輸車，對于在公路上行駛的汽車來說，由于路面較好，各驅(qū)動輪與路面的附著系數(shù)幾乎沒有差別，且附著較好，因此幾乎都采用了結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，制造方便，用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器，作為安裝在左右驅(qū)動車輪之間的所謂輪間差速器使用。普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪軸(不少裝4個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)計的車型以及使用條件，選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱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，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機構(gòu)。差速器殼3與行星齒輪軸5連成一體，形成行星架。因為它又與主減速器從動齒輪6固連在一起，固為主動件，設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動件，其角速度為和。A、B兩點分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點。行星齒輪的中心點為C，A、B、C三點到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點的圓周速度都相等，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（圖），嚙合點A的圓周速度為=+，嚙合點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稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，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轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。有式（）還可以得知：①當任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。 差速器差速原理由于差速器是安裝在主減速器從動齒輪上，故在確定主減速器尺寸時，應考慮差速器的安裝。差速器的輪廓尺寸也受到從動齒輪及主動齒輪刀向軸承支座的限制。（1）行星齒輪數(shù)目的選擇 貨車，客車和越野車多采用四個行星輪，轎車常采用兩個行星齒輪。本次設(shè)計采用四個行星齒輪（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度。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗公式確定： mm (43) 式中：——行星齒輪球面半徑系數(shù)，～ T——計算轉(zhuǎn)矩，取Tce和Tcs的較小值，Nm.根據(jù)上式== 所以預選其節(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度，應使行星齒輪的齒數(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，即應滿足的安裝條件為： （44）式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對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=10，=18 滿足以上要求。（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度，通常取： （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至錐頂?shù)木嚯x，mm，≈，d為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而d≈； ——支承面的許用擠壓應力，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算 表2 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表 單位：mm序 號項 目計算公式結(jié) 果1行星齒輪齒數(shù)≥10，應盡量取最小值=102半軸齒輪齒數(shù)=14～25，且需滿足式（34）=183模數(shù)=54齒面寬b=(～)A。b≤10mb=105工作齒高=86全齒高h=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)圓頂點至齒輪外緣距離（2）差速器錐齒輪強度計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)，只有當汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時，或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時，差速器齒輪才能有嚙合傳動的相對運動。因此對于差速器齒輪主要應進行彎曲強度校核。輪齒彎曲強度為 = MPa (46) 式中：——差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式，m； ——差速器的行星齒輪數(shù)； ——半軸齒輪齒數(shù)； 、——見式（39）下的說明； ——計算汽車差速器齒輪彎曲應力用的綜合系數(shù)，由圖31可查得= 彎曲計算用綜合系數(shù)根據(jù)上式==〈980 Mpa根據(jù)計算結(jié)果可知，設(shè)計符合要求。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用。第5章 驅(qū)動車輪的傳動裝置 車輪傳動裝置簡介驅(qū)動車輪的傳動裝置位于傳動系的末端，其功用是將轉(zhuǎn)矩由差速器半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。驅(qū)動車輪傳動裝置的結(jié)構(gòu)形式與驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)，在斷開式驅(qū)動橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，其車輪傳動裝置主要包括半軸和萬向傳動裝置，且多采用等速萬向節(jié)；在非斷開式驅(qū)動橋中，車輪的傳動裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪和車輪的輪轂連接起來。普通非斷開式驅(qū)動橋的半軸，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輪輪轂相固定，或以突緣直接與車輪輪盤及制動鼓相聯(lián)接)。因此，半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還要承受車輪傳來的彎矩。由此可見，半浮式半軸承受的載荷復雜，但它具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊、造價低廉等優(yōu)點。用于質(zhì)量較小、使用條件較好、承載負荷也不大的轎車和輕型載貨汽車。3/4浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點是半軸外端僅有一個軸承并裝在驅(qū)動橋殼半軸套管的端部，直接支承著車輪輪轂，而半軸則以其端部與輪轂相固定。由于一個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，這將急劇降低軸承的壽命。可用于轎車和輕型載貨汽車，但未得到推廣。全浮式半軸的外端與輪轂相聯(lián)，而輪轂又由一對軸承支承于橋殼的半軸套管上。多采用一對圓錐滾子軸承支承輪轂，且兩軸承的圓錐滾子小端應相向安裝并有一定的預緊，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際使用條件下承受一定的彎矩，彎曲應力約為5～70MPa。具有全浮式半軸的驅(qū)動橋的外端結(jié)構(gòu)較復雜，需采用形狀復雜且質(zhì)量及尺寸都較大的輪轂，制造成本較高，故轎車及其他小型汽車不采用這種結(jié)構(gòu)。但由于其工作可靠，故廣泛用于輕型以上的各類汽車上。本次所設(shè)計的是輕型客車，因此選用半浮式半軸。半浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩，其計算轉(zhuǎn)矩可有求得，其中，的計算，可根據(jù)以下方法計算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計算，即 （51）式中：——； ——汽車加速或減速時的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，～。根據(jù)上式=8232 N 若按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算，即 （52）式中：——差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，； ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，Nm； ——汽車傳動效率，； ——傳動系最低擋傳動比； ——輪胎的滾動半徑，m。上參數(shù)見式（21）下的說明。根據(jù)上式= =m在設(shè)計中半浮式半軸桿部直徑的初步選取可按下式進行：取下面將進行半軸的校核：半軸的扭轉(zhuǎn)應力為：符合要求半軸的最大扭轉(zhuǎn)角為 （44）式中——半軸長度——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算其扭轉(zhuǎn)應力： MPa (54)式中：——半軸的計算轉(zhuǎn)矩，Nm；　　　——半軸桿部的直徑，mm。根據(jù)上式＝＝ MPa =(490～588) MPa所以滿足強度要求。在計算半軸在承受最大轉(zhuǎn)矩時還應該校核其花鍵的剪切應力和擠壓應力。半軸花鍵的剪切應力為 MPa (55)半軸花鍵的擠壓應力為 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)上式可計算得==