【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，了明確的說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是八噸載重汽車驅(qū)動橋差速器設(shè)計。汽車中的驅(qū)動橋和從動橋統(tǒng)。驅(qū)動橋一般由主減速器、差速器、驅(qū)動車輪的傳動裝置及橋殼等部件組成。時，應(yīng)選用斷開式驅(qū)動橋；驅(qū)動車輪采用非獨立懸架時，則選用非斷開式驅(qū)動橋。因為使用要求的不同，主減速器的結(jié)構(gòu)也是不同的。副數(shù)目分為單級式主減速器和雙級式主減速器。式主減速器和分開式主減速器兩種。單級主減速器常由一對圓錐齒輪組成。地間隙、驅(qū)動橋數(shù)及其布置形式和主傳動比。因而在通常狀況下單級主減速器廣泛用于乘用車和輕、中型商用車上。若驅(qū)動橋的左、右車輪采用剛性連接，行駛時的

　　

【正文】 為 W1=2 W2；當(dāng)差速器 殼體 不轉(zhuǎn) 的 時 候 ，左右半軸 產(chǎn)生 反方向等速運動。設(shè)差速器殼體 受 到的轉(zhuǎn)矩為 T0，另外 T1， T2分別是 轉(zhuǎn)速快和轉(zhuǎn)速慢時半軸對差速器殼體 產(chǎn)生 的反轉(zhuǎn)矩， Tr為差速器內(nèi)產(chǎn)生的 摩擦力矩，則根據(jù)力矩 的 平衡有 以下結(jié)果 ： 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 2T 1T =Tr （ ） 1T + 2T = 0T （ ） 通常我們 以差速器鎖緊 系數(shù)來 表現(xiàn)出 差速器的性能， 其中 K定義為 K=0TTr ，由以上幾個方程 就能夠 得出 下面的公式 ： 1T = （ 1K） () 2T = （ 1+K） () 由上式可知， 在 不計差速器的內(nèi)摩擦力矩，即 k=0 的狀況下 , 差速器 通過 差速器殼體傳入的轉(zhuǎn)矩 就能 平均分配給左右半軸 ； 在 計內(nèi)摩擦力矩 的狀況時 ，轉(zhuǎn)速慢的半軸上 轉(zhuǎn)矩 T2比 T1大。 所以 慢 、 快轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比為： dK = 21TT =11KK?? （ ） 在本 式中 dK 一般取 。 本次設(shè)計為 中 型 的 載 重 貨車，根據(jù)實際情況考慮， 本設(shè)計 選擇對稱式圓錐行星齒輪差速器。 普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器 的 左右 兩個殼， 半軸齒輪 兩個， 行星齒輪 四個 ，行星齒輪軸 一個 ，半軸齒輪墊片及行星齒輪墊片等 部件 組成。如 下 圖所示。由于這種差速器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、應(yīng)用在 公路汽車上也很可靠等 諸多的 優(yōu)點，因而 廣泛用于各類 車輛上。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 32 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)計和計算 行星齒輪數(shù)目的選擇 由于 本次設(shè)計的是 中 型載 重 貨車， 故 應(yīng)選擇四個行星齒輪， 即： n=4。 行星齒輪球面半徑 bR 的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常 由 行星齒輪背面的球 面半徑 Rb所決定， 它就是實際 行星齒輪的安裝尺寸， Rb實際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上也能 表征 差速器的強度。 （ 1） 球面半徑可根據(jù) 下面的 經(jīng)驗公式來確定 : bR = bk 3 dT = 6 5 8 3 ?? (mm) （ ） 在上 式中： bk —— 行星齒輪的球面半徑系數(shù)（一般 情況下 bk =） ， 對于采用 四 個 行星齒輪的轎車和公路 載貨 汽車 都 應(yīng)當(dāng) 取小值，對于 采用 兩個行星齒輪的轎車以及越野車、礦用汽車 則要 取較大值。因 設(shè)計的汽車 為 中 型載貨車，所以本次設(shè)計取 bk =； 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 33 dT —— 計算轉(zhuǎn)矩 =m 。 （ 2） 預(yù)選節(jié)錐距 )~()~(0 ???? bRA (mm) () 初定為 0A =63mm。 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為 了保證 齒輪 有 較 高 的強度應(yīng) 該選取 取較大的模數(shù)， 同時 使齒數(shù)盡量少，但一般不 能 少于 10。 而 半軸齒輪的齒數(shù) 則 采用 14～ 25。 本次設(shè)計齒數(shù)分別定 為 10和 18。 在任何 的一種 圓錐行星齒輪差速器中，左、右半軸齒輪的齒數(shù)之和，必須能夠被行星齒輪 個數(shù) n所整除，否則不能安裝， 所以應(yīng)當(dāng)滿足 ： nZ 右左 22 Z? =整數(shù) () 因此 本次設(shè)計符合要求。 差速器圓錐齒輪模數(shù)的確定 初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1r 和 2r : 1r = )(21zzarctg = )1810( ?ar ctg 176。 () 2r = )(12zzarctg = )1018( ?ar ctg 176。 () 上 式中 ： z1和 z2為行星齒輪和半軸齒輪 的 齒數(shù)。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 34 再根據(jù)下 式 初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： m =110sin2 z rA =220 sin2 z rA = 10 ?? = (mm) () 式中 A0 ， z1 ， z2 在前面 都已經(jīng) 已經(jīng)初步確定。 壓力角 的確定 現(xiàn)在的 大多數(shù)汽車 選用的 差速器都采用壓力角 22176。30′ ，齒高系數(shù)為 輪 。 只有 某些重型貨車和礦用車采用 25176。 的壓力角， 達(dá)到 提高齒輪強度 的目的 。 因為本次設(shè)計的汽車只是一種輕型載重汽車， 所以 應(yīng)選用壓力角為 22176。30′ 的齒輪。 行星齒輪的軸孔長度和孔徑 行星齒輪安裝孔 的直徑 d與行星齒輪的軸 的 直徑相同，而行星齒輪孔的深度 L即為 行星齒輪在 齒輪 軸上的支承長度。 2 ???? drd (mm) () 其中 dr 是 行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x。 安裝孔 d通常取 ： d= ][ 10330 ???? ??? dc nrT ?(mm) () 式中： 0T —— 差速器 殼 傳遞 轉(zhuǎn)矩， 0T =m ； n—— 行星齒輪 的 數(shù) 目 ； [ c? ]—— 支承面 許用擠壓應(yīng)力，取為 98Mpa； 所以 行星齒輪孔的深度 L為 ???? dL (mm) () 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 35 差速器 齒輪 的幾何尺寸 表 差速器齒輪幾何尺寸 計算用 表 項目 計算公式 計算結(jié)果 行星齒輪齒數(shù) Z1≥10 ， 應(yīng)盡量取最小值 Z1=10 半軸齒輪齒數(shù) Z2=14～ 25 Z2=18 模數(shù) m m= 齒面寬 b=(～ )A0。b≤10m 19mm 工作齒高 mhg ? hg= 全齒高 ?? mh 壓力 角 ? 0322 ?? 軸交角 ??? 90 ∑ =90176。 節(jié)圓直徑 11 mzd ? ； 22 mzd ? d1= d2= 節(jié)錐角 211 arctanzz?? ，12 90 ?? ??? ?? ? ?? ? 節(jié)錐距 22110 s in2s in2 ?? ddA ?? A0= 周節(jié) mt ? t= 齒頂高 21 aga hhh ??mzzh a?????????????????????? 2122 ?ah mm ?ah mm 齒根高 11 af hmh ?? ?fh mm。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 36 22 af hmh ?? ?fhmm 徑向間隙 c =h gh = + c = 齒根角 1? =01arctanAhf 。022 arctan Ahf?? 1? =176。 2? =176。 面錐角 211 ??? ??o ； 122 ??? ??o 1o? =176。 2o? =176。 根錐角 111 ??? ??R ； 222 ??? ??R 1R? =176。 2R? =176。 外圓直徑 1111 co s2 ?ao hdd ?? ；22202 co s2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離 139。1201 sin2 ?? hd ??239。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 差速器齒輪的強度計算 差速器齒輪的尺寸受 到差速器的 結(jié)構(gòu)限制，而且承受 載荷較大，它 并 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 行駛 或左右輪行駛 在 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(yīng)進(jìn)行彎曲強度校核。輪齒彎曲強度 w? 為 w? = 23222 03 ????? ?????? JmzbK KKTKv ms( Mpa) （ ） 式中： T —— 差速器行星齒輪傳給 半 軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，其計算式 nTT ?? ，計算得出 在此 T 為 Nm ； 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 37 n —— 差速器的行星齒輪數(shù) 目 ； sK —— 尺寸系數(shù)，表示 材料的不均勻性，與齒輪 的尺寸和熱處理有很大 關(guān) 系 ，當(dāng)ｍ ? 時， 4 ?，在此 4?sK＝ .； mK —— 載荷分配系數(shù)，當(dāng)兩個齒輪均 采用 跨置 式支承型式時， mK ＝ ～； 采用 其他方式支承時取 ～ ， 在 支承剛度大時取最小值 ； vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對于汽車驅(qū)動橋齒輪，齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向跳動精度高的情況下 ，可 以 取 ； 2Z —— 半軸齒輪 的 齒數(shù)； J —— 在 計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力 時要 用的綜合系數(shù)， 取 J =； 根據(jù)上式 得出 w? =980 Mpa。 所以，差速器齒輪 能夠 滿足彎曲強度要求。 差速器 齒輪材料的 選擇 差速器 的 齒輪和主減速器 中的齒輪一樣，大部分 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 也 已被廣泛應(yīng)用 [2]。 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 38 5 驅(qū)動 車輪的傳動裝置 驅(qū)動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，它的作用是將轉(zhuǎn)矩經(jīng)過 差速器 的 半軸齒輪傳給驅(qū)動車輪。在一般 的 非斷開式驅(qū)動橋中，驅(qū)動車輪的傳動裝置就是半軸，此時的 半軸將差速器 的半軸齒輪與輪轂連接起來。在裝有輪邊減速器的驅(qū)動橋中，半軸把半軸齒輪和 輪邊減速器的主動齒輪連接起來。 由此可以見，半軸起著重要的作用，所以， 以下僅介紹半軸的設(shè)計 半軸的結(jié)構(gòu) 型 式 在非斷開式驅(qū)動橋中，車輪 的 傳動裝置 主要部件 就 是半軸。根據(jù)車 輪端的支 撐 方式不同，半軸型式可分為半浮式、 3/4 浮式和全浮式 三種形式 。 半浮式半軸 ，其 安裝結(jié)構(gòu)特點是軸承 需要 裝在半軸套管的內(nèi)孔 中 ，并 且 直接支承著半軸的外端 ， 這就決定 半軸要承受 路面對車輪的反力所引起的全部力和力矩， 所以半浮式半軸 一般只用在輕型轎車和貨車以及客車上。 3/4 浮式半軸 ，其 安裝結(jié)構(gòu)特點是半軸的外端只 有 一個軸承 ，該軸承 裝在半軸套管的外端部，并 且 直接支承著車輪的輪轂，該型式的半軸除 了 承受轉(zhuǎn)矩之外， 另外 還要承受車輪側(cè)向力產(chǎn)生的彎矩， 所以這種半軸 一般用在轎車上。 全浮式半軸 ，其 安裝結(jié)構(gòu)特點是半軸的凸緣 使 用 螺栓與輪轂相連接， 同時 輪轂又通過 兩個圓錐滾子軸承支承在半軸套管上。理論上 講 ，此時半軸不承受由路面反力引起 徑向力和軸向力 的作用 ，而僅承受轉(zhuǎn)矩 的作用 。但 是 驅(qū)動橋殼的變形、輪轂 和 差速器 的 半軸齒輪不同心 ， 半軸 的 法向平面相對于其軸線 不垂直等原因 都能夠 引起半軸的彎曲變形，這 一種 類彎曲變形彎曲應(yīng)力一般為 570N/m2。 所以 全浮式半軸廣泛用在貨車上。 本次設(shè)計為 中 型貨車， 經(jīng)過 比較各式各樣的半軸特點 之后 ， 本次 設(shè)計 選擇全浮式半軸。 半軸的設(shè)計計算 半軸的尺寸設(shè)計及校核 全浮式半軸除 了能 傳遞轉(zhuǎn)矩之外，其它的 力和力矩均 要 橋殼承受 。 （ 1） 半軸轉(zhuǎn)矩 濟南大學(xué)畢業(yè)