【導(dǎo)讀】它的作用是將萬向傳動裝置傳來的動力折過90度角,改變力的傳遞方向,并由主減速器降低轉(zhuǎn)速,增大轉(zhuǎn)矩后,經(jīng)差速器分配給左右半軸和驅(qū)動輪。機械設(shè)計的全面知識和技能。

　　

【正文】 承形式和 軸 承位置已確定， 則可計 算出 軸 承的 徑向載 荷。 對 于采用 跨置 式的主 動錐齒輪 和 從動錐齒輪 的 軸 承 徑向載 荷，如 圖 示黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 表 軸承上的載荷 軸承 A 徑向力 ? ? ? ?2 12rz a x mF a b F a b FDa a a??? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 軸承 C 徑向力 ? ?2222r c ac mF d F DFdc d c d a d????? ??????? ? ????? 軸向力 azF 軸向力 acF 軸承 B 徑向力 22 12ax mrz FDFbFba a a???? ???? ???? ?? 軸承 D 徑向力 ? ?2222r c a c mF c F DFcc d c d c c d???? ??????? ? ????? 軸向力 0 軸向力 0 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 軸 承 A， B 的 徑向載 荷分 別為 RA = ? ? ? ? 22 maZRZ dFbFbFa ????? （ ） ? ? ? ? 22 maZRZB dFcFcFaR ?????? （ ） 根據(jù)上式已知 aZF =， RZF =， a=129mm， b=89mm， c=40mm 所以 軸 承 A 的 徑向 力 AR =15890N， 其 軸 向力 為 0 軸 承 B 的 徑向 力 RB = （ 1） 對 于 軸 承 A，只承受 徑向載 荷所以采用 圓 柱 滾子軸 承 42608E(內(nèi)徑 40，外徑90)，此 軸 承的 額 定 動載 荷 Cr 為 ，所承受的 當(dāng) 量 動載 荷 Q=X RA =115890=15890N。 （ 2） 對 于 軸 承 B，在此并不是一 個軸 承，而是一 對軸 承， 對 于成 對 安 裝 的 軸 承 組的計 算 當(dāng) 量 載 荷 時徑向動載 荷系 數(shù) X 和 軸 向 動載 荷系 數(shù) Y 值 按雙 列 軸 承 選用 ， e 值與單 列 軸 承相同。在此 選用 7514E 型 軸 承。 （ 3） 對 于 從動齒輪 的 軸 承 C， D的 徑向 力由 計 算公式較核， 軸 承 C， D均采用 7315E(內(nèi)徑 75，外徑 160)，其 額 定 動載 荷 Cr 為 。 本章小結(jié) 主減速器的結(jié)構(gòu)形式主要是根據(jù) 齒輪類型、減速形式的不同而不同。 主減速器的齒輪主要有螺旋錐齒輪、雙曲面齒輪、圓柱齒輪和蝸輪蝸桿等形式，本設(shè)計選取為雙曲面齒輪，本設(shè)計的主減速比為 ，傳動比大于 而輪廓尺寸又有限時，采用雙曲面齒輪傳動更合理。這是因為如果保持主動齒輪軸徑不變 ，則雙曲面從動齒輪直徑比螺旋錐齒輪小，當(dāng)傳動比小于 2 時，雙曲面互動齒輪相對螺旋錐齒輪主動齒輪顯得過大，占據(jù)了過多的空間，這時可選用螺旋錐齒輪傳動，因為后者具有較大的差速器可利用空間。對于中等傳動比，兩種齒輪傳動均可以。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 第 3 章 差速器設(shè)計 汽 車 在行 駛過 程中左，右 車輪 在同一 時間內(nèi) 所 滾過 的路程往往不等。 轉(zhuǎn)彎時內(nèi) 、外 兩側(cè)車輪 行程 顯 然不同，外 側(cè)車輪滾過 的距離大于 內(nèi)側(cè)的車輪 ；汽 車 在不平路面上行駛時 ，由于路面波形不同也 會 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 荷、胎 面磨 損 程度不同以及制造 誤 差等因素的影 響 ，也 會 引起左、右 車輪 因 滾動 半 徑 的不同而使左、右 車輪 行程不等。如果 驅(qū)動橋 的左、右 車輪剛 性 連 接，則 行 駛時 不可避免地 會產(chǎn) 生 驅(qū)動輪 在路面上的滑移或 滑轉(zhuǎn) 。 這不僅會 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)動輪間都裝 有 輪間 差速器， 從 而保 證 了 驅(qū)動橋兩側(cè)車輪 在行程不等 時 具有不同的旋 轉(zhuǎn) 角速度， 滿 足了汽 車 行 駛運動學(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 。差速器有多種形式，在此 設(shè)計 普通 對稱 式 圓 錐 行星 齒輪 差速器。 對稱式圓錐行星齒輪差速器的差速原理 圖 差速器差速原理 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 ， 顯 然， 處 在同一半 徑 r 上的A、 B、 C 三 點 的 圓 周速度都相等（ 圖 ），其值 為 0? r 。于是 1? = 2? = 0? ，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 4? 自 轉(zhuǎn)時 （ 圖 ）， 嚙 合 點 A的 圓周速度 為 1? r = 0? r + 4? r ， 嚙 合 點 B的 圓 周速度 為 2? r = 0? r 4? r 。于是 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 1? r + 2? r =（ 0? r + 4? r ） +( 0? r 4? r ) 即 1? + 2? =2 0? （ ） 若角速度以每分 鐘轉(zhuǎn)數(shù) n 表示， 則 021 2nnn ?? （ ） 有 式（ ） 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(yīng)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(dāng) 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(dāng)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 。 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 半 軸齒輪 ， 四個 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 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 ，故 廣泛 用于各 類車輛 上。 圖 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 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設(shè)計 由于在差速器 殼 上 裝著主減 速器 從動齒輪 ，所以在確定 主減 速器 從動齒輪尺 寸 時 ，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 從動齒輪軸 承支承座及主 動齒黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 輪導(dǎo) 向 軸 承座的限制。 差速器齒輪的基本參數(shù) 的選擇 (1)行星 齒輪數(shù) 目的 選擇 載貨 汽 車 采用 4個 行星 齒輪。 (2)行星 齒輪 球面半 徑 BR 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 BR ，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 BR 可按如下的 經(jīng)驗 公式確定： 3 TKR BB ? mm () 式中： BK —— 行星 齒輪 球面半 徑 系 數(shù) ，可取 ～ ， 對 于有 4個 行星 齒輪 的載貨 汽 車 取小值 ； T—— 計 算 轉(zhuǎn)矩 ，取 Tce 和 Tcs的 較 小值， mN? . 根據(jù)上式 BR = = 所以 預(yù)選 其 節(jié)錐 距 A0 =59mm (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(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 1z / 2z 在 ～ 的范 圍內(nèi) 。 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) Lz2 ， Rz2 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： In zz RL ?? 22 （ ） 式中： Lz2 ， Rz2 —— 左右半 軸齒輪 的 齒數(shù) ， 對 于 對稱 式 圓錐齒輪 差速器 來說 ， Lz2 = Rz2 n —— 行星 齒輪數(shù) 目； I —— 任意整 數(shù) 。 在此 1z =12， 2z =20 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 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 首先初步求出行星 齒輪 與半 軸齒輪 的 節(jié)錐 角 1? ， 2? 211 arctanzz?? = 12arctan20 = 2? =176。 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù) m m=110sin2 ?zA = 220sin2 ?zA = 2 5 9 sin 3 0 .9 6 5 .0 612? ? 由于 強 度的要求在此取 m=6mm 得 1172d mz??mm 22120d mz??mm (5)壓力 角 α 目前，汽 車 差速器的 齒輪 大都采用 176。 的 壓力 角， 齒 高系 數(shù)為 。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。在此 選 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?。? ??L ? ? nlTL c ???? ??? 302 ? ?nlT c?? 10 30?? （ ） 式中： 0T —— 差速器 傳遞 的 轉(zhuǎn)矩 ， mN? ；在此取 mN? n —— 行星 齒輪 的 數(shù) 目；在此 為 4 l—— 行星 齒輪 支承面中 點 至 錐頂 的距離， mm ， l ≈ 39。2 ， d39。2 為半軸齒輪 支承面中 點處 的 直 徑 ，而 d39。2 ≈ 2d ； ??c? —— 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 98MPa 根據(jù)上式 39。2 120 96d ? ? ?l = 96=48mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 ? 31 2 3 5 7 .1 9 1 0 2 4 .4 31 .1 9 8 4 4 8???? ? ?mm 1 .1 2 4 .4 3 2 6 .8 7L ? ? ?mm 差速器齒輪的幾何計算 表 車 差速器直 齒錐齒輪 的幾何尺 寸計 算用表 項 目 計 算公式 計 算 結(jié) 果 行星 齒輪齒數(shù) 1z ≥ 10， 應(yīng)盡 量取最小值 1z =12 半 軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需 滿 足式（ 34） 2z =20 模 數(shù) m m =6mm 齒面寬 b=(～ )A0 20mm 項 目 計 算公式 計 算 結(jié) 果 工作 齒 高 mhg ? ? 全 齒 高 ?? mh 壓力 角 ? 176。 mm 軸 交角 90?? ? 節(jié)圓 直 徑 11 mzd? ； 22 mzd ? 1 72mmd ? 2 120mmd ? 節(jié)錐 角 12 1 。 129 0 a r c ta nzz? ? ?? ? ?