【文章內(nèi)容簡介】 的路面垂向波形的不同或由于左右車輪輪胎氣壓輪胎負(fù)荷胎面磨損程度的不同以及制造誤差等原因引起左右車輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車輪行程不等在左右車輪行程不等的情況下如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車輪軸將動(dòng)力傳給左右車輪則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾引起某一驅(qū)動(dòng)車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移這不僅會(huì)是輪胎過早磨損無益地消耗功率和燃料以及驅(qū)動(dòng)車輪軸超載等還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞此外由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移易使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行 程不同時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求在此選用對稱錐齒輪式差速器 對稱錐齒輪式差速器工作原理 其工作原理如圖 26 所示 為主減速器從動(dòng)齒輪或差速器殼的角速度分別為左右兩半軸的角速度為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩為差速器的內(nèi)摩擦力矩分別為左右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn)矩 根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可得 218 顯然當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)另一側(cè)半軸將以 2 倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)左右半軸將等速 反向旋轉(zhuǎn)根據(jù)力矩平衡可得 219 普通錐齒輪差速器的鎖緊洗漱 k一般為 005015兩半軸的轉(zhuǎn)矩比為 111135這說明左右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是很合適的當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘冰雪路面上行駛一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面的附著系數(shù)很兇時(shí)盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不得不隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小無法發(fā)揮潛在的牽引力以致汽車 停駛 對稱式圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對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如圖 27 所示由于其具有結(jié)構(gòu)簡單工作平穩(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 27 普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器 112軸承 2螺母 314鎖止墊片 4差速器左殼 513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 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計(jì) 1 差速器齒輪的基本參數(shù)的 選擇 1 行星齒輪數(shù) n 農(nóng)用運(yùn)輸車承載較大采用 4 個(gè)行星齒輪 2 行星齒輪球面半徑 行星齒輪球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來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 式中行星齒輪球面半徑系數(shù)可取 252～ 299 對于有 4 個(gè)行星齒輪的載貨汽車取小值 T 計(jì)算轉(zhuǎn)矩取 Tce 和 Tcs 的較小值 N m 根據(jù)上式 28 464mm 所以預(yù)選其節(jié)錐距 A 50mm 3 行星齒輪與半軸齒輪的選擇 為了使齒輪有較高的強(qiáng)度希望取較大的模數(shù)但尺寸會(huì)曾大于是又要求行星齒輪的齒數(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)比在 15～ 20 的范圍內(nèi) 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 221 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 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 先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角 29055176。 90176。 60945176。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m m 486mm 由于強(qiáng)度的要求在此取 m 4mm 得 mm 4 18 72 mm 5 壓力角α 汽車差速器的齒輪大都采用 225176。的壓力角齒高系數(shù)為 08 的齒形某些總質(zhì)量較大的商用車采用 25176。壓力角以提高齒輪強(qiáng)度在此選 225176。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 222 式中差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩 N m 在此取 569459N 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 ≈ 05d d 為半軸齒輪齒面寬中點(diǎn)處的直徑而 d≈ 08 支承面的許用擠壓應(yīng)力在此取 98 MPa 根據(jù)上式 576mm 05 576 288mm ≈ 2141mm 2807mm 2 差速器齒輪的幾何計(jì)算 表 22 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 項(xiàng)目 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 行星齒輪齒數(shù) ≥ 10 應(yīng)盡量取最小值 10 半軸齒輪齒數(shù) 14～ 25 且需滿足式 34 18 模數(shù) 4 齒面寬 b 025～ 030 Ab≤ 10m 15mm 工作齒高 64 mm 全齒高 7203 壓力角 225176。 軸交角 90176。 90176。 節(jié)圓直徑 40mm 72mm 節(jié)錐角 節(jié)錐距 周節(jié) 31416mm 125664mm 齒頂高 422mm 218mm 齒根高 1788 1788 2932mm 4972mm 徑向間隙 01880051 0803mm 齒根角 4072176。 6884176。 面錐角 35939176。 65017176。 根錐角 24983176。 54061176。 外圓直徑 mm mm 節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離 mm mm 理論弧齒厚 906 mm 351 mm 齒側(cè)間隙 01020212 mm 0250mm 弦齒厚 486mm 29mm 弦齒高 192mm 178mm 3 差速器齒輪的強(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)汽車轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)或一側(cè)車輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)差速器齒輪才能有嚙 合傳動(dòng)的相對運(yùn)動(dòng)因此對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 Mpa 為 MPa 式中差速器的行星齒輪數(shù) 計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù) 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 在此為 85419 N m 半軸齒輪齒數(shù) 根據(jù)上式 61252MPa〈 980 MPa 所以差速器齒輪滿足彎曲強(qiáng)度要求目前用于制造差速器錐齒輪的材料為20CrMnTi20CrMoTi22CrMnMo和 20CrMo等由于差速器齒輪輪齒要求的精度低所以精鍛差速器齒輪工藝 已被廣泛應(yīng)用 小結(jié) 本章對差速器的尺寸進(jìn)行了具體的計(jì)算對差速器的結(jié)果形式進(jìn)行了選擇并對其強(qiáng)度進(jìn)行了校核 23 驅(qū)動(dòng)半軸的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置位于傳動(dòng)系的末端其基本共用是接受從差速器傳來的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪對于斷開式驅(qū)動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪的傳動(dòng)裝置為萬向傳動(dòng)裝置對于非斷開式驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪傳動(dòng)裝置的主要零件為半軸 半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同可分為半浮式 3／ 4 浮式和全浮式三種形式 半浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔車輪裝在半軸上半浮式半軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外其外端 還承受由路面對車輪的反力所引起的全部力和力矩半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡單所受載荷較大用于乘用車和總質(zhì)量較小的商用車上 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輪輪轂而半軸則以其端部凸緣與輪轂用螺釘聯(lián)接該形式半軸受載情況與半浮式相似只是載荷有所減輕一般僅用在乘用車和質(zhì)量較小的商用車上 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相聯(lián)而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套管上理論上來說半軸只承受轉(zhuǎn)矩作用于驅(qū)動(dòng)輪上的其它反力和彎矩全由橋殼來承受但由于橋殼 變形輪轂與差速器半軸齒輪不同女半軸法蘭平面相對其軸線不垂直等因素會(huì)引起半軸的彎曲變形由此引起的彎曲應(yīng)力一般為 5～ 70MPa 全浮式半軸主要用于質(zhì)量較大的商用車上 結(jié)構(gòu)形式分析 半軸根據(jù)其車輪端支承方式不同可分為半浮式 34 浮式和全浮式 半軸是差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間傳遞扭矩的實(shí)心軸其內(nèi)端一般通過花鍵與半軸齒輪連接外端與輪轂連接本設(shè)計(jì)采用全浮式半軸 全浮式半軸只傳遞轉(zhuǎn)矩不承受任何反力和彎矩因而廣泛應(yīng)用于各類汽車上全浮式半軸易于拆裝只需擰下半軸突緣上的螺栓即可抽出半軸而車輪與橋殼照樣能支持汽車從而給汽車維護(hù)帶 來方便 半浮式半軸既傳遞扭矩又承受全部反力和彎矩它的支承結(jié)構(gòu)簡單成本低因而被廣泛用于反力彎矩較小的各類轎車上但這種半軸支承拆取麻煩且汽車行駛中若半軸折斷則易造成車輪飛脫的危險(xiǎn) 1 全浮式半軸計(jì)算載荷的確定 全浮式半軸只承受轉(zhuǎn)矩其計(jì)算轉(zhuǎn)矩可有附著力矩求得其中的計(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 224 式中輪胎與地面的附著系數(shù)取 08 汽車加速或減速時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移 系數(shù)可取 12～ 根據(jù)上式 8960 N 3360 若按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算即 225 式中差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)對于普通圓 錐行星齒輪差速器取 06 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 1617N m 汽車傳動(dòng)效率計(jì)算時(shí)可取 1 或取 09 傳動(dòng)系最低擋傳動(dòng)比 輪胎的滾動(dòng)半徑 0375m 根據(jù)上式 8960 N 在此 8960 N 3360N m 全浮式半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 全浮式半軸桿部直徑的初選可按下式初步選取 226 K 為直徑系數(shù)取 0205～ 0218 取小值為 3360 根據(jù)上式 d mm 根據(jù)強(qiáng)度要求在此取 32mm 2 半軸的桿部直徑