【導讀】指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注。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：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。聲明的法律后果由本人承擔。本次畢業(yè)設計的題目是八噸載重汽車驅(qū)動橋差速器設計。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】 軸的角速度分別為 W1 和 W2，則有 以下 ： 1W + 2W =2 0W () 當某一側(cè)的半軸不轉(zhuǎn)，例如 W2=0 時，另一側(cè)的半軸角速度 就為 W1=2 W2；當差速器 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 ： 濟南大學畢業(yè)設計 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 = 0T（ 1K） () 2T = 0T（ 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 。 本次設計為 中 型 的 載 重 貨車，根據(jù)實際情況考慮， 本設計 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。 濟南大學畢業(yè)設計 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計和計算 行星齒輪數(shù)目的選擇 由于 本次設計的是 中 型載 重 貨車， 故 應選擇四個行星齒輪， 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 應當 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 設計的汽車 為 中 型載貨車，所以本次設計取 bk =； dT —— 計算轉(zhuǎn)矩 =m。 （ 2） 預選節(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 該選取 取較大的模數(shù)， 同時 使齒數(shù)盡量少，但一般濟南大學畢業(yè)設計 33 不 能 少于 10。 而 半軸齒輪的齒數(shù) 則 采用 14～ 25。 本次設計齒數(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， 所以應當滿足 ： nZ 右左 22 Z? =整數(shù) () 因此 本次設計符合要求。 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 = 0 5 )1810( ?arctg 176。 () 2r = )(12zzarctg = 9 4 )1018( ?arctg 176。 () 上 式中 ： z1 和 z2 為行星齒輪和半軸齒輪 的 齒數(shù)。 再根據(jù)下 式 初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)： m =110 sin2 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 的齒 輪 。只有 某些重型貨車和礦用車采用 25176。的壓力角， 達到 提高齒輪強度 的目的 。 因為本次設計的汽車只是一種輕型載重汽車， 所以 應選用壓力角為 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濟南大學畢業(yè)設計 34 即為 行星齒輪在 齒輪 軸上的支承長度。 0 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= 51 58 0][ 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 許用擠壓應力，取為 98Mpa； 所以 行星齒輪孔的深度 L 為 4 6 1 ???? dL (mm) () 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= 濟南大學畢業(yè)設計 35 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 ?ahmm ?ah mm 齒根高 11 af hmh ?? 22 af hmh ?? ?fh mm。 ?fh mm 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。 濟南大學畢業(yè)設計 36 外圓直徑 1111 c os2 ?ao hdd ?? ；22202 c os2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離 139。1201 s in2 ?? hd ??239。2102 s in2 ?? 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進行彎曲強度校核。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； 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ｍ ? 時， 4 ? ，在此 4 ?sK ＝ .； mK —— 載荷分配系數(shù)，當兩個齒輪均 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 濟南大學畢業(yè)設計 37 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 已被廣泛應用 [2]。 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 。 濟南大學畢業(yè)設計 38 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 類彎曲變形彎曲應力一般為 570N/m2。 所以 全浮式