【正文】 個行星齒輪．行星齒輪球面半徑 RB(mm)的確定 [1]圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑 RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強度。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： (41)3jBTKR??式中：KB——行星齒輪球面半徑系數(shù)， KB=～，對于有 4 個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有 2 個行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值；取 KB=——計算轉(zhuǎn)矩，Nm，取 3252 Nm。jTRB 確定后，即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距：A0=(～) R B (42)本次設(shè)計中我們選用較大值 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 [1]為了得到較大的模數(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，但一般不應(yīng)少于 10。此設(shè)計行星齒輪的齒數(shù)選 z1 擇 11半軸齒輪的齒數(shù)采用 14～25。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ～2 范圍內(nèi)。考慮到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) z2L、z 2R 之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目 n 所整除，否則將不能安裝。因此半軸齒輪的齒數(shù)選 z２ 用20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 [1]先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 、 ：1?2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計30＝ ＝176。 (43) )/arctn(211z?? )20/1arctn(＝ ＝176。 (44)2式中：zz 2——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： (45)2022sinsi2??zAzm?＝ ＝??算出模數(shù)后，節(jié)圓直徑 d 即可由下式求得： (46)z?行星齒輪節(jié)圓直徑： ＝11 ＝?10.半軸齒輪節(jié)圓直徑： ＝20 ＝?齒面寬的選擇雙曲面齒輪的輪齒面寬ｂ2(mm)推薦為：bz＝(～)A0＝(～) ? (46)　 ＝～式中：d——齒輪節(jié)圓直徑，mm。并且 104Fm??考慮到齒輪強度要求取 12mm。2. 壓力角過去汽車差速器齒輪都選用 20176。壓力角，這時齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)是13。目前汽車差速器齒輪大都選用 22176。30′，的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減至 10，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為 20176。的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強度。 [1]此設(shè)計差速器齒輪大采用 22176。30′的壓力角，齒高系數(shù)取 行星齒輪安裝孔直徑 及其深度 L 的確定 [1] ? (47) 1.][03???lnTc?黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計31325109846..m??式中：T0——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，3252 Nm；n——行星齒輪數(shù)；2l——為行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木喔撸琺m； ， 是半軸齒輪的齒39。?39。面寬中點的直徑，而 ；39。?[ ]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為 98MPa。c?行星齒輪安裝孔的深度 L 就是行星齒輪在其軸上的支承長度。通常取＝ ＝ mm?1.?L?表 差速器齒輪的幾何參數(shù)的計算 [5]序號 項目 計算公式 結(jié)果1 行星齒輪齒數(shù) z1 應(yīng)盡量取小值,0?112 半軸齒輪齒數(shù) z2=14~25,且需滿足式(414) 203 模數(shù) m 4 齒面寬 F=(~)A0。 F 10m?125 齒工作高 hg= 6 齒全高 h=+ 7 壓力角 一般汽車:a= 39。302o22176。30′8 軸交角 o9??90 o9 節(jié)圓直徑 d1=mz1。d2=mz2 ； 8210 節(jié)錐角 ；。21arctnz?12arctnz?或 =90o 1 ； o11 節(jié)錐距 Ao= 21sini2?d?12 周節(jié) t= 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3213 齒頂高 mzhg ???????????????2139。239。39。1 .。；1914 齒根高 39。2239。139。178.。78. hm?；8915 徑向間隙 051..???hcg 16 齒根角 ooAh2211arctn。artn?? 176。；17 面錐角 120210。????176。 ；176。18 根錐角 221。???RR 176。；176。19 外圓直徑 239。20139。1cos。?hd??；84.141520 節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離 239。102139。sin。??h?；43.902121 理論弧齒厚 matSs????t)(2。39。239。11；19622 齒側(cè)間隙 B 23 弦齒厚 26。2632131 BdSdS??? ；51624 弦齒高 239。2139。1 4cos。4coshh???? ???；23 差速器齒輪與強度計算汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計33 (48)32210smwvTKnJFd?????按計算轉(zhuǎn)矩進行計算時：?。?32210smwvKnJd??????式中：T——差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，Nm； = nTj/?n——差速器行星齒輪數(shù)目；2J——計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)，見參考文獻[3]圖 411 查得為　　按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計算所得的汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力，應(yīng)不大于；按計算轉(zhuǎn)矩進行計算時，彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于 980 MPa。從上可知設(shè)計的齒輪符合要求。 錐形摩擦盤的設(shè)計為了充分利用個汽車的牽引力，保證轉(zhuǎn)矩在驅(qū)動車輪件的不等分配以提高抗滑能力，創(chuàng)造出了各種類型的自鎖式差速器。用以評定自鎖式差速器性能的主要參數(shù)是它的鎖緊系數(shù)。為了提高汽車的通過性，似乎是鎖緊系數(shù)愈大愈好，但是過大的鎖緊系數(shù)不但對汽車轉(zhuǎn)向操縱的輕便靈活性、形式的穩(wěn)定性、傳動系的載荷、輪胎磨損和燃料消耗等，有不同程度的不良影響，而且無助于進一步提升驅(qū)動車輛的抗滑能力。因此在設(shè)計高通過性汽車時，應(yīng)正確選擇鎖緊數(shù)值。在本論文中選擇錐形摩擦盤式自鎖差速器，其鎖緊系數(shù)約為 左右。如下圖所示：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計341—差速器左殼；2—半軸齒輪； 3—行星齒輪；4—行星齒輪軸；5—V 形斜面；6—差速器右殼；7—錐形摩擦盤圖 帶摩擦片(盤) 的圓錐齒輪防滑差速器差速器此種差速器相對于自由輪式差速器，工作更加平滑無聲，而且結(jié)構(gòu)相對比較簡單。尤其是與普通圓錐行星齒輪差速器的通用性好，變形方便，適用于轎車、載貨汽車機越野汽車等各種車輛，是一種值得推薦采用的結(jié)構(gòu)。圖 給出了摩擦片式圓錐齒輪差速器的動力傳遞路線。當(dāng)汽車直行、兩半軸無轉(zhuǎn)速差時，傳給差速器殼的轉(zhuǎn)矩在左、右半軸之間平均分配。此時轉(zhuǎn)矩經(jīng)兩條路線傳給半軸。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或某一側(cè)驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)時，左、右驅(qū)動車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差。此時差速器殼的轉(zhuǎn)速 n0。與左、右半軸齒輪的轉(zhuǎn)速 n2,n1 都各不相等，如圖 ( b )所示，當(dāng) n1n2 時,則有 n1n2n3 的轉(zhuǎn)速關(guān)系。由于轉(zhuǎn)速差的存在和主、從動摩擦片及推力盤被壓緊，這時在左、右兩側(cè)的主、從動摩擦片、推力盤及差速器殼之間必將分別產(chǎn)生摩擦力矩。其大小與這些摩擦元件間的摩擦系數(shù)及壓緊力的大小有關(guān)。而摩擦力矩的方向則與，n 1 與 n0 或 n2 與 n0 之間的相對轉(zhuǎn)速有關(guān)。不難看出: 快轉(zhuǎn)輪一側(cè)的摩擦力矩方向與快轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，故其值為負(fù)。而慢轉(zhuǎn)輪一側(cè)的摩擦力矩方向與慢轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，故其值為正。這種情況猶如將部分驅(qū)動力矩由快轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)移到慢轉(zhuǎn)輪似的，使慢轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動力矩大于快轉(zhuǎn)輪的驅(qū)動力矩。這樣也就提高了汽車的防滑能力。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計35圖 摩擦片式圓錐齒輪差速器的動力傳遞間圖(a)無轉(zhuǎn)速差即 n1=n2(b)有轉(zhuǎn)速差，當(dāng) n1n2 時1—從動齒輪；2—主動齒輪；3—摩擦片；4—差速器殼；5—右半軸；6—行星齒輪；7—半軸齒輪；8 一左半軸錐形摩擦片式圓錐行星齒輪差速器的動力傳輸與摩擦片式差速器類似，對其載荷進行分析如下：當(dāng)汽車直行時，左右車輪轉(zhuǎn)速相同，作用在差速器殼上的轉(zhuǎn)矩 T0 為：039。39。gffTT???式中：T g——由差速器殼經(jīng)行星齒輪軸、半軸齒輪傳到兩個半軸的轉(zhuǎn)矩；——由行星齒輪背部的圓柱臺肩與左、右錐形摩擦盤端面之間的摩擦力39。f?所形成的摩擦力矩 、 之和，它們分別經(jīng)過左、右錐形摩擦139。fT239。f盤傳到相應(yīng)的半軸上；——由差速器殼與左、右錐形摩擦盤的錐面之間的摩擦力所形成的摩擦39。fT力矩 、 之和，它們分別經(jīng)過左、右錐形摩擦盤傳到相應(yīng)139。f239。fT的半軸上。這時，由于左、右半軸之間無轉(zhuǎn)速差，故傳到左、右半軸上的摩擦力矩 、139。fT黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計3 及 為正值，而經(jīng)過差速器齒輪傳給兩半軸之轉(zhuǎn)矩 Tg。應(yīng)小于差速器239。fT139。f239。fT殼上的轉(zhuǎn)矩 T0。 當(dāng)汽車直線行駛且左、右驅(qū)動車輪與路面的附著情況相同時，經(jīng)過左、右半軸傳遞的轉(zhuǎn)矩相等，其值為： 012T?而且只要兩車輪的驅(qū)動力不超過其附著極限，上式總是成立的。一旦驅(qū)動力達到并開始滑轉(zhuǎn)。當(dāng)左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時，差速器的鎖緊系數(shù)為 [3]: (49)221tansisin(tansi)mrRfrfrRTK??????????式中：R ——差速器殼 V 形面中點到半軸齒輪中心線的距離； 、 、 ——見圖 ，分別取為 4338，單位 mm；mr? ——V 形面的半角，取 ；?45? ——差速器圓錐齒輪的嚙合角， ；?60? ——半軸齒輪的節(jié)錐角， ；2??——錐形摩擦盤錐面的半錐角， ；?12?f——摩擦系數(shù)。得 。3K? 本章總結(jié)本章主要介紹設(shè)計了差速器的基本參數(shù)，并且選擇出了本次差速器設(shè)計的主要參數(shù)，最后根據(jù)選出的參數(shù)，我們進行了差速器齒輪的強度校核，證明我們所選差速器的尺寸是符合本次驅(qū)動橋設(shè)計的要求。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計37第 5 章 半軸設(shè)計與萬向節(jié)選擇半軸是在差速器與驅(qū)動輪之間傳遞動力的實心軸。其內(nèi)端與差速器的半軸齒輪(bevel side gear)連接，外端則與驅(qū)動輪的輪轂相連。半軸與驅(qū)動輪的輪轂在驅(qū)動橋殼上的支稱形式，決定了半軸的受力情況。 半軸的型式半軸的型式主要取決于半軸的支承型式。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 浮式和全浮式三種形式。此次課題設(shè)計采用的是選用全浮式。 [13] 半軸尺寸選取半軸的主要尺寸是它的直徑，在設(shè)計時可根據(jù)對使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同型式的半軸的分析比較，大致選定從整個驅(qū)動橋的布局來看比較合適的半軸半徑，然后對它進行強度計算。 [1]: (51)2239。/rTXmG????式中：——汽車加減速時質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于前驅(qū)動橋可取 =~，在此選擇m39。 39。；G2——滿載靜止汽車的驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴妮d荷， N；——輪胎對地面的附著系數(shù)，取 ；???計算得：T= Nm ： (52)33310(~.18).96[]TdT???? ??325~?式子中：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計38d——半軸桿部直徑T——半軸計算載荷——半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力[]?所以取半軸桿部直徑為 28dm? 半軸的強度驗算： 3[]16Td????? (53).[490~58]MPaPa??式子中：?——半軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力T——半軸計算載荷 T= NmD——半軸桿部直徑 28dm?——半軸扭轉(zhuǎn)許用應(yīng)力??? [2]: (54)3104sBApTDdzLb???????????????????式子中：T——半軸承受的最大轉(zhuǎn)矩， T= Nm；BD——半軸花鍵的外徑， BD=32mm；Ad——相配合花鍵孔的內(nèi)徑， Ad=26mm；z——花鍵齒數(shù)， z =10；pL——花鍵的工作長度， pL=64mm ；黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計39b——花鍵的齒寬， b=6mm；?——載荷分布不均勻系數(shù)， ?=。： ??pABABc zLdDT????????????????24103 (55)???????????????當(dāng)傳遞最大轉(zhuǎn)矩時，半軸花鍵的剪切應(yīng)力不應(yīng)超過 ，半軸花鍵的擠壓應(yīng)力不應(yīng)超過 196Mpa。通過計算說明半軸強度足夠了。在通常的設(shè)計中常使半軸的強度儲備低于驅(qū)動橋其他傳遞轉(zhuǎn)矩零件的強度儲備，使半軸起類似電路中的“保險絲”的作用。 半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直