【正文】 在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 半軸花鍵外徑 D= 半軸花鍵內(nèi)徑 d=34mm 花鍵齒寬 B=6mm 表 41 許用應(yīng)力參數(shù)表 許用擠壓應(yīng)力、 許用壓力 聯(lián)接工作方式 使用和制造情況 齒面未經(jīng) 熱處理 齒面經(jīng) 熱處理 。 半軸彎曲應(yīng)力，為 22333 2 1 6 8 7 . 7zF a k G a m p add? ??? ? ? (48) 故校核半徑取 滿足合成應(yīng)力在 600mpa 750mpa 范圍 半軸花鍵 設(shè)計(jì) 27 矩形花鍵具有定心精度高， 定心的穩(wěn)定性好，使用磨削的方法消除熱處理引起的變形的特點(diǎn)，是應(yīng)用最為廣泛的花鍵連接，本設(shè)計(jì)采用矩形花鍵。 外輪上側(cè)向力 2yoF 和內(nèi)輪上側(cè)向力 2yiF 分別為 12z 20 12z 2iFF{ ??oz izFF?? (45) 內(nèi)、外車輪上的總側(cè)向力 2yF 為 21G? 。 得 2xF =6300N 2yF =5040N 半軸彎曲應(yīng)力，和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ? 為 ??????????32322221632drFdFFarxzx???? (42) 式中， a為輪轂支承軸承到車輪中心平面之間的距離， a取 ?= ? = 合成應(yīng)力 224 406 mPa? ? ?? ? ? (43) (2)側(cè)向力 2yF 最大，縱向力 2xF =0，此時(shí)意味著發(fā)生側(cè)滑：外輪上的垂直反力 20zF 。 由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制，即 22222 YXZ ??? (41) 故縱向力 X2 最大時(shí)不會(huì)有側(cè)向力作用，而側(cè)向力 Y2最大時(shí)也不會(huì)有縱向力作用。 半軸的主要尺寸是它的直徑，設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)首先應(yīng)合理地確定其計(jì)算載荷。 4） 設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用。 2） 半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過(guò)度部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部，花鍵與桿部的過(guò)渡部分，以減小應(yīng)力集中。半浮式半軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所受載荷較大，只用于轎車和輕型貨車。 半浮式半軸 (圖 41)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是半軸外端支承軸承位于半軸套管外端的內(nèi)孔，車輪裝在半軸上。螺栓分布如圖 35，分別為 M10， M6，與主減速器從動(dòng)錐齒輪連接螺栓設(shè)有凸臺(tái)，直徑為 23mm，厚度為 2mm， 與差速器右殼連接所在螺栓與水平方向夾角為 68 度， 24 圖 35 差速器 殼 側(cè)面視圖 4 半軸的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)形式分析 驅(qū)動(dòng)半軸位于傳動(dòng)系的末端，其基本功用是接受從差速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩并將其傳給車輪。 23 圖 34 差速器殼正面剖視圖 差速器 殼 參數(shù)設(shè)計(jì) 差速器殼體設(shè)計(jì)主要依據(jù)為半軸齒輪和行星齒輪參數(shù)，根據(jù)半軸 齒輪和行星齒輪參數(shù)，如表 33。 差速器殼體設(shè)計(jì) 差速器殼體 位于減速器的中心，相對(duì)于減速器意義重大，其一，差速器支撐主減速器的從動(dòng)錐齒輪，動(dòng)力經(jīng)過(guò)主動(dòng)錐齒輪后，傳遞到從動(dòng)錐齒輪，接著傳遞到差速器，一般會(huì)將從動(dòng)錐齒輪與差速器殼體連接在一起，這樣既可以節(jié)省主減速器空間 ，有能夠提高傳遞效率，將其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化；其二，差速器殼體可以當(dāng)做行星支架，在差速器中，有半軸齒輪，行星齒輪，十字軸和行星支架， 差速器殼體將其他零件包裝起來(lái)，保護(hù)其內(nèi)部行星齒輪與半軸齒輪，向它們提供支撐， 差速器殼體作為行星支架， 使差速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率更高。滲硫后摩擦系數(shù)可顯著降低，即使?jié)櫥瑮l件較差，也能防止齒面擦傷、咬死和膠合。對(duì)于滑動(dòng)速度高的齒輪可進(jìn)行滲硫處理，以提高其耐磨性。這種鍍層不能用來(lái)補(bǔ)償零件的公差尺寸，也不取代潤(rùn)滑。 22 近年來(lái)，采用精鑄、精鍛的錐齒輪在汽車 驅(qū)動(dòng)橋 中已有較多的使用，它具有省材料、生產(chǎn)率高、無(wú)切削或少切削等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是齒形精度較差。由于鋼本身的含碳量較低，所以其鍛造性能及切削加工性能均較好。滲碳合金銅的優(yōu)點(diǎn)是表面可得到含碳量很高的硬化層，有相當(dāng)高 的耐磨性和抗壓性，而心部較軟，有較好的韌性。 汽車主減速器與差速器齒輪基本上都采用滲碳合金鋼制造 【 9】 。因此，傳動(dòng)系中的 差速器 齒輪往往是個(gè) 薄弱環(huán)節(jié)。 差速器 的 材料 差速器齒輪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。 vK —— 質(zhì)量系數(shù)，對(duì)于 汽車 驅(qū)動(dòng)橋齒輪，當(dāng)齒輪接觸良好，周節(jié)及徑向 跳動(dòng)精度高時(shí)，可取 。 m； n — 差速器的行星齒輪數(shù)； 2z — 半軸齒輪齒數(shù)； sK — 尺寸系數(shù)，反映材料的不均勻性，與齒輪尺寸和熱處理有關(guān)， 當(dāng)ｍ ? 時(shí)， 4 mK ?，在此 4 mK ?＝ mK — 載荷分配系數(shù) ，當(dāng)兩個(gè)齒輪均用騎馬式支承型式時(shí)， mK ＝ ～ ； 21 其他方式支承時(shí)取 ～ 。因此 ， 對(duì)于差速器齒輪 主要 應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。 11111cos4xa shh d ??? ； 239。2 1 2( ) ta n2ts h h m??? ? ? ?； ?? 1 mm? 。 02 ? ? 21 理論弧齒厚 21 sts ?? ；39。 02 ? ? 19 外圓直徑 1111 c os2 ?ao hdd ?? ；22202 c os2 ?ahdd ?? 01 mm? 。 02 ? ? 17 面錐角 01 1 2? ? ???； 02 2 1? ? ??? 001 ? ? 。 2 mm? 15 徑向間隙 0 .1 8 8 0 .5 5 1gc h h m? ? ? ? mm? 16 齒根角 110arctanfhA? ? 。 2 mm? 14 齒根高 m h??。 2 72d ? 10 節(jié)錐角 112arctanzz? ? ， 02190???? 00123 3 .6 9 , 5 6 .3 1???? 11 節(jié)錐距 22110 s in2s in2 ?? ddA ?? 0 45A mm? 12 周節(jié) tm?? mm? 13 齒頂高 21 aga hhh ?? 。b ≤ 10m 13b mm? 5 工作齒高 mhg ? gh mm? 19 6 全齒 高 ?? mh ? 7 壓力角 ? ?? 8 軸交角 ? =90176。2d ≈ 2d ； []c? 支承面的許用擠壓應(yīng)力，在此取 69 MPa， 根據(jù)上式 39。2d ， 39。 m；在此取 的壓力角。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(qiáng)度， 由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為 20176。 （ 310） 再按下式初步求出圓錐齒輪的 大端 端面模數(shù) m， m=110 sin2 ?zA = 220sin2 ?zA = 2 45 sin ? = （ 311） 查閱文獻(xiàn) [3]， 取 m=4mm， 得 12411 ??? mzd =48mm， 22 mzd ? =4 18=72mm 壓力角 目前，汽車差速器的齒輪大都采用 176。 （ 39） 2? =90176。 在此 1z =12， 2z =18， 滿足以上要求。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17 ～ 的范圍內(nèi)。 把 pn =5200r/n , maxaV =140km/h , fr = , ghi =1 代入（ 35）計(jì)算出 0i = 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ceT n iiikTkT fedce ?01m a x? （ 36） 式中： ceT — 計(jì)算轉(zhuǎn)矩， Nm； maxeT — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； maxeT =158 Nm? n — 計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)， n =1； fi — 變速器傳動(dòng)比， fi =； 0i — 主減速器傳動(dòng)比， 0i =； ? — 變速器傳動(dòng)效率， ? =； k — 液力變矩器變矩系數(shù)， k =1； dk — 由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)， dk =1； 1i — 變速器最低擋傳動(dòng)比， 1i =1； 代入式（ 46），有： ceT = Nm 主動(dòng)錐齒輪 計(jì)算 轉(zhuǎn)矩 T = 根據(jù)上式 BR = 4..3320 = 0 (0. 98 0. 99 ) BAR?? （ 37） 所以預(yù)選其節(jié)錐距 0A =43mm 行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù) 選擇 為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。 行星齒輪球面半徑的確定 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(shí)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(qiáng)度。差速器的輪廓尺寸也受到主減速器從動(dòng)齒輪軸承支承座及主動(dòng)齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(diǎn)，故廣泛用于各類車輛上。 普通 圓錐齒輪 式 差速器的結(jié)構(gòu) 普通的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個(gè)半軸齒輪，四個(gè)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 [7]。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(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。于是 0 1 2w w w?? ,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。行星齒輪的中心點(diǎn)為 C， A、 B、 C 三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為 r 。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪 6 固連在一起，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為 w0；半軸齒輪 1 和 2 為從動(dòng)件，其角速度為 1w 和 2w 。 普通 圓錐齒輪 式 差速器的差速原理 [6] 圖 31 差速器差速原理 如圖 31 所示，對(duì)稱式錐齒 輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。 差速器用來(lái)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(dòng)。這 不僅會(huì)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。 3 普通圓錐齒輪式差速器設(shè)計(jì) 汽車在行駛過(guò)程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路程往往不等 ， 例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、13 外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過(guò)的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；由于路面波形不同也會(huì)造成兩側(cè)車輪滾過(guò)的路程不等；即使在平直路面上行駛，由于輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度不同以及制造誤差等因素的影響，也會(huì)引起左、右車輪因滾動(dòng)半徑的不同而使左、右車輪行程不等。 牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比是可變的，最大可為無(wú)窮大。由于該差速器在轉(zhuǎn)彎時(shí)是內(nèi)輪單邊傳動(dòng)，會(huì)引起轉(zhuǎn)向沉重，當(dāng)拖帶掛車時(shí)尤為突出。 12 當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進(jìn) 入泥濘、冰雪等路面時(shí)，主動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部或大部分分配給另一側(cè)車輪。 牙嵌式自由輪差速器 牙嵌式自由輪差速器 (圖 26)是自鎖式差速器的一種。當(dāng)把 bk 降到 2． 65～ 3． 00， k 降到 0． 45～ 0． 50時(shí)，可提高該差速器的使用壽命。 蝸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比 bk 可高達(dá) 5． 67～ 9． 00，鎖緊系數(shù)是達(dá) 0． 7～ 0． 8。蝸桿 4 同時(shí)與行星蝸輪 3 與半軸蝸輪 5嚙合，從而組成一行星齒輪系統(tǒng)。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì) 零件材料、機(jī)械加工、熱處耶、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。理論上凸輪形線應(yīng)是阿基米德螺線，為加工簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可用圓弧曲線代替。內(nèi)、外凸輪分別與左、右半軸用花鍵連接。 差速器的主動(dòng)件是與差速器殼