【導讀】車身之間的鉛垂力、縱向力，橫向力及其力矩。其質量，性能的好壞直接影響。整車的安全性，經(jīng)濟性、舒適性、可靠性。器以及主要零部件進行了強度校核，完善了驅動橋的整體設計。驅動橋產(chǎn)品，確保設計的重型卡車驅動橋經(jīng)濟、實用、安全、可靠。摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．I. Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．II. 第1章緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1. 第3章貫通橋差速器設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

　　

【正文】 29 對稱式圓錐行星齒輪差速器的設計 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輪導向軸承座的限制。 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 轎車常用 2 個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用 4 個行星齒輪，少數(shù)汽車采用 3 個行星齒輪。本 設計 采用 4 個行星齒輪。 2. 行星齒輪球面半 徑 RB(mm)的確定 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,即行星齒輪的安裝尺寸，代表差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，并在一定程度上表征了差速器的強度。球面半徑根據(jù)經(jīng)驗公式來確定： 3 jBB TKR ? 3 jBB TKR ? =（ ） 3 ? =58mm 式中： BK — 行星齒輪球面半徑系數(shù)， BK =~（有四個行星 齒輪的轎車和公路用貨車取小值；有 2 個行星齒輪的轎車，以及越野汽車 、 礦用汽車取大值）； jT — 主減速器從動輪所傳遞的扭矩。 預選其節(jié)錐距 BRA )~(0 ? ?? 57? mm 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇為了得到較大的模數(shù)，以使齒輪有較高的強度，行星齒輪的齒數(shù)應盡量 少，但一般不少于 10。半軸齒輪齒數(shù)取 14~25；半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在 ~2 范圍內；左 、 右半軸齒輪的齒數(shù)和必 30 須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，否則將不能安裝。根據(jù)這些要求初定半軸齒輪齒數(shù)為 20；差速器行星輪個數(shù)為 4，齒數(shù)為 12。 3. 行星齒輪節(jié)錐角 ? 、模數(shù) m 和節(jié)圓直徑 d 的初步確定 行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角 1? 、 2? 計算如下： ??? rc ta n1? ??? 1220a rc ta n2? 式中： 1Z 、 2Z — 分別為行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 4. 大端模數(shù) m 及節(jié)圓直徑 d 的計算 i n12 572s i n2 110 ???? ?ZAm 取 5mm 分度圓直徑 mzd? mmmzd 601251 ????行 1002052 ???? mzd 半 mm 5. 壓力角 ? 過去汽車差速器齒輪都選用 ?20 壓力角，這時齒高系數(shù)為 1，而最少齒數(shù)為13。現(xiàn)在大都選用 0322 ?? 的壓力角，齒高系數(shù)為 ，最少齒數(shù)可減少至 10。某些重型汽車也可選用 ?25 壓力角。 `所以初定壓力角為 ?25 行星齒輪安裝孔直徑 ? 及其深度 L 的確定 根據(jù)《汽車工程手冊》中： ? ?nlTc?? 1030 ?? （ 33） 3 ???? ?? 31 ???? ?L mm 式中： 0T — 差速器傳遞的轉矩， ； m— 行星齒輪數(shù)； l — 為行星齒輪支撐面中點到錐頂?shù)木嚯x（ ?? dl ， ?2d 為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而 ?2d d? ）， mm； ??c? — 支撐面的許用擠壓應力，取為 69N/mm2 。 差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算 表 ３ .1 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 1 行星齒輪齒數(shù) 1z ≥10，應盡量取最小值 1z =12 2 半軸齒輪齒數(shù) 2z =14～ 25，且需滿足式（ ） 2z =20 3 模數(shù) m m =5mm 續(xù)表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 4 齒面寬 F=(～ )A0 。 b≤10m 18mm 5 工作齒高 mhg ? gh =8mm 6 全齒高 ?? mh 7 壓力角 ? 176。 8 軸交角 ? 90176。 9 節(jié)圓直徑 11 mzd ? ； 22 mzd ? 601?d 1002?d 10 節(jié)錐角 211 arctanzz?? ， 12 90 ?? ??? 1? =176。 ?? ? 32 11 節(jié)錐距 22110 sin2sin2 ?? ddA ?? 0A =57mm 12 周節(jié) t = t = 13 齒頂高 21 aga hhh ?? 。mzzh a?????????????????????? 2122 1ah = 2ah = 14 齒根高 1fh = 1ah 。 2fh = 2ah 1fh=。 2fh = 15 徑向間隙 c =h gh = + c = 16 齒根角 1? =01arctanAhf 。022 arctan Ahf?? 1? =176。 2? =176。 17 面錐角 211 ??? ??o ； 122 ??? ??o 1o? =176。2o? =176。 18 根錐角 111 ??? ??R ； 222 ??? ??R 1R?=176。 2R? =176。 續(xù)表 31 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算表（長度單位 mm） 序號 項目 計算公式 計算結果 19 外圓直徑 1111 co s2 ?ao hdd ??；22202 co s2 ?ahdd ?? ?d mm ?d mm 20 節(jié)圓頂點至齒輪外緣距離 139。1201 sin2 ?? hd ?? 239。2102 sin2 ?? hd ?? ?? mm ?? mm 21 理論弧齒厚 21 sts ?? ? ? mhhts ?? ???? t a n2 39。239。12 1s = mm 2s = mm 22 齒側間隙 B =～ mm B = 33 差速器齒輪的強度計算 差速器齒輪的尺寸受結構限制，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)，只有當汽車轉彎或左右輪行駛不同的路程時，或一側車輪打滑而滑轉時，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? = JmbzK KKTKvms2203102? （ 33） =211 .11000/1252017 =980 式中： T —— 差速器一個行星齒輪傳給一個半軸齒輪的轉 矩，其計算式nTT ?? n—— 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z —— 半軸齒輪齒數(shù)； 0K 、 vK 、 sK 、 mK —— 見說明； J—— 計算汽車差速器齒輪 彎曲應力用的綜合系數(shù)。 圖 33 彎曲計算用綜合系數(shù) 所以，差速器齒輪滿足彎曲強度要求。 差速器齒輪的材料 34 差速器齒輪和主減速器齒輪一樣，基本上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，本設計采用 20CrMnTi，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已被廣泛應用。 本章小結 本章首先介紹了差速器結構作用及工作原理，對普通對稱式圓錐行星齒輪差速器的基本參數(shù)進行了設計計算，根據(jù)機械設計、機械 制造的標準值對差速器齒輪的幾何尺寸列表整理，并且對強度進行了校核，最終確定了所設計差速器的各個參數(shù)，并滿足了強度校核。 第 4 章 半軸及貫通軸的設計 概述 驅動車輪的傳動裝置位于汽車傳動系的末端，其功用是將轉矩由差速器的半軸齒輪傳給驅動車輪。在一般的非斷開式驅動橋上，驅動車輪的傳動裝置就是半軸，半軸將差速器的半軸齒輪與車輪的輪轂聯(lián)接起來，半軸的形式主要取決半軸的支承形式：普通非斷開式驅動橋的半軸，根據(jù)其外端支承的形式或受力狀況不同可分為半浮式， 3/4 浮式和全浮式，在此由于是載重汽車 ，采用全浮式結構。 設計半軸的主要尺寸是其直徑，在設計時首先可根據(jù)對使用條件和載荷工況相同或相近的同類汽車同形式半軸的分析比較，大致選定從整個驅動橋的布 35 局來看比較合適的半軸半徑，然后對它進行強度校核 全浮式半軸的設計與計算 4． 2． 1 半軸的計算載荷的確定 計算時首先應合理地確定作用在半軸上的載荷，應考慮到以下三種可能的載荷工況： 1. 縱向力 2X （驅動力或制動力）最大時，其最大值為 ?2Z ，附著系數(shù) ? 在計算時取 ，沒有側向力作用； 2. 側向力 2Y 最大時，其最大值為 ?2Z 1 （發(fā)生于汽車側滑時），側滑時輪胎與地面的側向附著系數(shù) 1? 在計算時取 ，沒有縱向力作用； 3. 垂向力最大時（發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時），其值為? ? dw kgZ ?2 ，其中 wg 為車輪對地面的垂直載荷， dk 為動載荷系數(shù)，這時不考慮縱向力和側向力的作用。 由于車輪承受的縱向力 2X ，側向力 2Y 值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即有 22222 YXZ ??? 故縱向力最大時不會有側向力作用，而側向力最大時也不會有縱向力作用。 全浮式半軸只承受轉矩，只計算在上述第一種工 況下轉矩 ，如圖 為全浮半軸支撐示意圖 。 其計算可按 rRrL rXrXT ??? ? 22 求得，其中 LX2 ， RX2 的計算，可根據(jù)最大附著力和發(fā)動機最大轉矩計算，并取兩者中的較小者。 若按最大附著力計算，即 ?2 239。22 GmXX RL ?? (41) 式中： ? —— 輪胎與地面的附著系數(shù)取 ； 39。m —— 汽車加速或減速時的質量轉移系數(shù)，可取 ～ 在此取 。 根據(jù)上式 22 ???? RL XX =66248 N 36 若按發(fā)動機最大轉矩計算，即 reRL riTXX /m a x22 ???? (42) 式中： ? —— 差速器的轉矩分配系數(shù)，對于普通圓錐行星齒輪差速器取 ； maxeT —— 發(fā)動機最大轉矩， 1500Nm； ?—— 汽車傳動效率，計算時可取 ； i —— 傳動系最低擋傳動比 r —— 輪胎的滾動半徑， 。 根據(jù)上式 ?? RL XX 22 10898 N 應按發(fā)動機最大轉矩計算則： T =10898Nm 半軸桿部直徑的選擇 設計時，全浮式半軸桿部直徑的 初步選擇可按下式進行： 33 3 )~(][1 9 10 TTd ??? ?取 d=47mm (43) 式中： d—— 半軸桿部直徑 mm； T—— 半軸的計算轉矩， 10898 mN? ； ][? —— 半軸轉矩許用應力， MPa。因半軸材料取 40Cr， ][? 為 784MPa左右，考慮安全系數(shù)在 ～ 之間，可取 ][? =490~588MPa。 半軸強度計算 半軸的扭轉應力可由下式計算： 331016?? dT?? = ][???mmN (44) 式中： ? —— 半軸扭轉應力， MPa； T—— 半軸的計算轉矩 mN? ； d—— 半軸桿部直徑 35mm； ][? —— 半軸的扭轉許用應力，取 ][? =490~588MPa。 37 331016?? dT?? = 3310471610898?? = ][? ，強度滿足要求。 半軸的最大扭轉角為 31018 0 ????? GJTl (45) 式中： T—— 半軸承受的最大轉矩， mN? ； l—— 半軸長度 930mm； G—— 材料的剪切彈性模量 104 N/mm2 ； J—— 半軸橫截面的極慣性矩， 432dJ ?? = 。 經(jīng)計算最大扭轉角 ? =176。， 扭轉角宜選為 6176。~15176。滿足條件。 花鍵軸的強度計算 為了使半軸的花鍵內徑不小于其桿部直徑，常常將加工花鍵的端部做得粗些，并適當?shù)販p小花鍵槽的深度，因此花鍵齒數(shù)必須相應地增加，通常取 10 齒(轎車半軸 )至 1