【正文】 () )/arctan ( 122 zz?? ? ? ???????????????????? （ ） 在這里已知 1Z = 2Z =16，將它們代入上述兩式，得： 1? =176。即應(yīng)滿足的安裝條件為 ? ? InZZ RL ?? /22 ? ? ?? ? ??????????????????（ ） 式中： LZ2 、 RZ2 —— 左、右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐行星齒輪差速器來(lái)說(shuō)， LZ2 = RZ2 ； n—— 行星齒輪數(shù)目； I—— 任意整數(shù)。 差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此在確定這兩種齒輪的齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系。在這里行星齒輪的齒數(shù) 1Z 選擇 10，而半軸齒輪齒數(shù) 2Z選擇 16。半軸齒輪齒數(shù) 2Z在 14～ 25 選用。 行星齒輪節(jié)錐距 0A 為 bRA )~(0 ? ? ? ? ? ???????????????? ?（ ） 這里選擇 mmRA b ?? 。 m。 球面半徑 bR 可以按照如下的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定： 3 jbb TKR ? ? ? ??????????????????? ? （ ） bK —— 為行星齒輪球面半徑系數(shù)， bK ＝ ～ ，對(duì)于有四個(gè)行星齒輪的轎車和公路用貨車取小值，對(duì)于有兩個(gè)行星齒輪的轎車及四個(gè)行星 齒輪的越野車和礦用車取大值； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 25 jT —— 為差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩（ N本課題中，針對(duì) SUES06型汽車為輕型載重汽車這一特性，選擇的行星齒輪數(shù) n=4。通常情況下，轎車： n＝ 2；貨車或越野車： n＝ 4。當(dāng)計(jì)算齒輪最大應(yīng)力時(shí)，平均計(jì)算載荷 jT 取前面兩種的較小值，即 jT =min[ jeT , ?jT ]。對(duì)于公路汽車而言，使用條件比較穩(wěn)定，主減速器從動(dòng)齒輪的平均計(jì)算轉(zhuǎn)矩 jmT 可按下式計(jì)算： )()( PHRLBLB rTajm fffni rGGT ???? ??? ? ? ???????????????（ ） aG — 汽車滿載時(shí)的總重力， N TG — 所牽引的掛車的滿載總重力， N，僅用于牽引車的計(jì)算； Rf — 道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于貨車取 ～ ，本設(shè)計(jì)取Rf =； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 24 Hf — 汽車正常使用時(shí)的平均爬坡能力系數(shù)，貨車取 ～ ，本設(shè)計(jì)取 Hf =； Pf — 汽車的性能系數(shù)： ?????? ???m a x)(eTaP T GGf 當(dāng) ( )m ax0 .1 9 5 16aTeGGT + 時(shí)， 取 Pf =0。 以上兩結(jié)果是汽車最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩，不能作為疲勞損壞的依據(jù)。 將以上參數(shù)代入式（ ）與式（ ） mNT je ?? mNT j ?? ? 所以 jT 取小值，即 N ? —— 輪胎對(duì)地面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車，取?? ； r —— 車輪的滾動(dòng)半徑， m；這里 r 取 米； LB? ， lbi —— 分別為所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)車輪之間的傳動(dòng)效率和減速比（例 如輪邊減速等）。這里 n 等于 1； 2G —— 汽車滿載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷， N；對(duì)后橋來(lái)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 23 說(shuō)還應(yīng)該考慮到汽車加速度時(shí)的負(fù)荷增加量；設(shè)計(jì) SUES06 型汽車空載時(shí)的質(zhì)量為 1880 千克，前軸載荷為 9230 牛，后軸載荷為 9570 牛；允許滿載時(shí)的總質(zhì)量為 4075 千克，前軸載荷為 13400 牛，后軸載荷為 27350 牛。方程如下： nKiTT TTLeje /0m a x ???? ?? ?????????????????? () LBLBrj i rGT ? ??? ? ?? 2 ???????????????????? () maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，已知 SUES06 型載重 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為 137N通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車輪在良好路面上開(kāi)始滑轉(zhuǎn)時(shí)這兩種情況下作用在主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩（ jeT ， ?jT ）的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。 同理，行星齒輪滑動(dòng)軸承產(chǎn)生的摩擦力為 22 Ff rb ?? ? ? ?? ? ?????? ??????????????? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 22 摩擦力矩為： krbrb drMT ?? ???? ? ??? c os c oss in0 ? ? ?? ?????????????? （ ） 式（ ）即為行星齒輪滑動(dòng)軸承產(chǎn)生摩擦力矩的計(jì)算模型。 行星齒輪上同半軸齒輪捏合齒面受力分析如圖 所示 圖 同半軸齒輪捏合齒面受力分析 圖中 F 行星齒輪齒面正壓力 2F 行星齒輪齒面正壓力的徑向分量 3F 行星齒輪正壓力軸向分量 1F 輸入轉(zhuǎn)矩 0T 在行星齒輪輪齒與半軸齒輪輪齒嚙合點(diǎn)上的等效圓周力，圖中 1F 大小為 rTF 2/01 ? ? ? ?? ????????????????????? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 21 其中 T0為差速器殼傳遞到行星齒輪上的力矩。 輸入轉(zhuǎn)矩 0T 已知，行星齒輪和半軸齒輪參數(shù)已知時(shí)， rfT ,rbT 可由計(jì)算得到。各部分摩擦力與摩擦系數(shù)的關(guān)系符合以下關(guān)系： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 20 Nf ?? ? ?? ? ??????????????????????? （ ） 即滿足庫(kù)侖定律。 差速器行星齒輪的力矩分析 差速器內(nèi)摩擦主要由三部分組成，一是行星齒輪自轉(zhuǎn)時(shí)與行星齒輪軸之間以及行星齒輪背球面與差速器殼之間因相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力矩 rfT ,方向與行星自轉(zhuǎn)方向相反；二是行星輪支撐滑動(dòng)軸承產(chǎn)生的摩擦力矩 rbT ,方向與行星自轉(zhuǎn)方向相反；三是兩半軸輪背面同差速器殼之間產(chǎn)生的摩擦力矩 rswT rsnT ,大小相等，其中外輪 rswT 與地面對(duì)車輪的附加阻力引起的阻力矩方向相反，內(nèi)輪 rsnT 則與附加阻力引起的阻力矩方向相同。這就是為什么有些高摩擦式自鎖差速器的效率 D? 雖然很低，但仍然被采用的原因。 圖 汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)后驅(qū)動(dòng)橋的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖 由圖 可知： RB /2// 0?? ?? ? ? ? ???????? ? ????????? ? ?（ ） 由此得 ?? =B0? /2R ? ? ? ?? ? ???????????????? ? ?（ ） 而 1T 1? =1T（ 0? + ?? ） ? ?????????????????? ? ?（ ） 2T 2? =1T 2? /D? =1T（ 0? ?? ） / D? ? ??????????? ? ?（ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 19 ? ? ? ?DnTTTT /110102100 ????? ??? ????????? ? ?? ? ?（ ） 將它們代入式 （ ） ，得 ? ? ? ?? ? ? ?? ?DDDr nTnTTn /11//11 010101 ?????? ???? 整理后得到差速器的傳動(dòng)效率的表達(dá)式為 DDDT nnRBn ????? 1121 ? ? ? ???????????????? ? ?（ ） 由式 （ ） 可知，差速器的傳動(dòng)效率 DT? 區(qū)別于差速器的效率 D? ，后者僅與差速器的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而前者還與汽車后驅(qū)動(dòng)橋中間點(diǎn)的轉(zhuǎn)彎半徑R 以及輪距 B 有關(guān)，并隨 R 的變化而改變。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 18 差速器的傳動(dòng)效率 DT? 是指動(dòng)力經(jīng)差速器殼傳給左、右半軸的效率，即 ? ? 002211 / ??? TTTn Dr ?? ? ???????????????? ? ?（ ） 圖 給出的是當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的時(shí)候后驅(qū)動(dòng)橋的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖。當(dāng)左、右驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速相等時(shí)，差速器的摩擦損失功率為零。差速器的內(nèi)摩擦力矩越大，其鎖緊系數(shù)也就越大，將使得差速器的效率 D? 越低，則越有利于兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)矩的重新分配，越有利于提高汽車的通過(guò)性。 D? 約為 （某些蝸輪式差速器）～ （普通的圓錐行星齒輪差速器）。 本設(shè)計(jì)使用的是普通對(duì)稱式圓錐行星齒輪，由于普通的圓錐行星齒輪式差速器的鎖緊系數(shù)為 ～ 因此在這里我設(shè)定差速器鎖緊系數(shù)為，轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)為 。 有時(shí)鎖緊系數(shù)過(guò)大，例如當(dāng)采用差速鎖裝置將左、右半軸聯(lián)成一體時(shí)，上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 17 會(huì)使鎖緊系數(shù) K 增至無(wú)限大，這時(shí)，似乎全部轉(zhuǎn)矩會(huì)傳到一個(gè)半軸上而使其過(guò)載，但在一般情況下，其載荷不應(yīng)超過(guò)該側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與地面的最大附著力。但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路上行駛，且一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪車輪與地面的附著系數(shù)很小時(shí)，即使另一側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪與路面有良好的附著性，其驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也不得不隨著附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，使汽車無(wú)法發(fā)揮出附著良好驅(qū)動(dòng)車輪的潛在牽引力，甚至有陷車而不能前進(jìn)的危險(xiǎn)。 普通的圓錐行星齒輪式差速器的鎖緊系數(shù) K=～ ，轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)ξ =～ ，故可近似地看成它是將轉(zhuǎn)矩平均分配給左、右驅(qū)動(dòng)車輪。在一般情況下從汽車的通過(guò)性要求來(lái)看，希望鎖緊系數(shù) K 的值越大越好；但從轉(zhuǎn)向操縱的靈活性、行駛的穩(wěn)定性、延長(zhǎng)有關(guān)傳動(dòng)零件的使用壽命和減小輪胎磨損等方面考慮，鎖緊系數(shù) K 的值有不宜過(guò)大。 系數(shù) K 以及ξ對(duì)汽車性能有直接影響。 ???KKK ? ? ? ?????????????????? ? ?? ? ?（ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 16 這時(shí)， K＇是一個(gè)小于 1 的數(shù)。1 39。因?yàn)?2T ＞ 1T ，鎖緊系數(shù)K＞ 1。 ； ； ； ； ； ； 圖 托森輪間差速器 2 SUES06 汽車差速器主要參數(shù)的設(shè)定及其計(jì)算 驅(qū)動(dòng)型式 4 2（后輪為雙胎） 裝載質(zhì)量 20xx ㎏ 空車質(zhì)量 1880 ㎏ 滿載時(shí)前軸載荷 13400N 滿載時(shí)后軸載荷 27350N 車輪半徑 R= m 最高車速 maxaV =85 km/h 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SUES06差速器總成的設(shè)計(jì)與分析 15 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 maxep = KW 及轉(zhuǎn)速 pn =3800～ 4000 r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT =137N 托森差速器又稱蝸輪－蝸桿式差速器 ，它的鎖緊系數(shù) K 為 3. 5，這就意味著任意一端輸出的扭矩可以是另一輸出端的 3. 5 倍。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，左、右半軸蝸 桿出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差，通過(guò)成對(duì)蝸輪兩端相互嚙合的直齒圓柱齒輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使一側(cè)半軸蝸桿轉(zhuǎn)速加快，另一側(cè)半軸蝸桿轉(zhuǎn)速下降，實(shí)現(xiàn)差速作用。成對(duì)的蝸輪通過(guò)兩端相互嚙合的直齒圓柱齒輪發(fā)生聯(lián)系。差速器殼與主減速器的被動(dòng)齒輪相連。它利用蝸桿傳動(dòng)的不可逆性原理和齒面高摩擦條件，使 差速器根據(jù)其內(nèi)部差動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小而自動(dòng)鎖死或松開(kāi)，即在差速器內(nèi)差動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小時(shí)起差動(dòng)作用，而過(guò)大時(shí)自動(dòng)將差速器鎖死，有效的提高了汽車的通過(guò)性。該差速器工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復(fù)雜。此外，由于左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時(shí)斷時(shí)續(xù)，車輪傳動(dòng)裝置受的動(dòng)載荷較大，單邊傳動(dòng)也使其受較大的載荷。當(dāng)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，外側(cè)車輪有快轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使外側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)脫開(kāi)，即中斷對(duì)外輪的轉(zhuǎn)矩傳遞；內(nèi) 側(cè)車輪有慢轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，使內(nèi)側(cè)從動(dòng)環(huán)與主動(dòng)環(huán)壓得更緊，即主動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時(shí)，主動(dòng)環(huán)可將由主減速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動(dòng)環(huán) (即左、右半軸 )。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，禮零件材料、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。 左、右半軸受的轉(zhuǎn)矩 Tl和 T2分別為 ? ?? ???? ???????? ?? ??22221111 s ins inrPT rPT ?????????????????????? () 中， r r2分別為滑塊與內(nèi)、外凸輪接觸點(diǎn)的半徑?；瑝K與內(nèi)凸輪、外凸輪和主動(dòng)套之間的作用力分別為 Pl、 P2和 P，由于接觸面間的摩擦，這些力與接觸點(diǎn)法