【正文】 曲強(qiáng)度校核。21理論弧齒厚 ；；。 19外圓直徑；。 17面錐角；。15徑向間隙16齒根角。 14齒根高。 10節(jié)錐角，11節(jié)錐距12周節(jié)13齒頂高?！?0m5工作齒高6全齒高7壓力角8軸交角=90176。m；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==== （311） 查閱文獻(xiàn)[3]， 取m=4mm，得 =48mm， =418=72mm 壓力角目前，176。 （39） =90176。在此=12，=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/～。把=5200r/n , =140km/h , = , =1代入（35）計(jì)算出 =從動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 （36） 式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；—發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； =158 —計(jì)算驅(qū)動橋數(shù)，=1；—變速器傳動比，=；—主減速器傳動比，=；—變速器傳動效率，=；—液力變矩器變矩系數(shù)，=1；—由于猛接離合器而產(chǎn)生的動載系數(shù)，=1；—變速器最低擋傳動比，=1；代入式（46），有： = Nm主動錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩=根據(jù)上式== （37） 所以預(yù)選其節(jié)錐距=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，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齒輪軸承支承座及主動齒輪導(dǎo)向軸承座的限制。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、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)普通的對稱式圓錐齒輪差速器由差速器左右殼，兩個半軸齒輪，四個行星齒輪，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)動車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動而無滑動。于是,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。因?yàn)樗峙c主減速器從動齒輪6固連在一起，固為主動件，設(shè)其角速度為w0；半軸齒輪1和2為從動件，其角速度為和。 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，對稱式錐齒輪差速器是一種行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器用來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。這不僅會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)汽車在行駛過程中左，右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的路程往往不等，例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)、外兩側(cè)車輪行程顯然不同，即外側(cè)車輪滾過的距離大于內(nèi)側(cè)的車輪；由于路面波形不同也會造成兩側(cè)車輪滾過的路程不等；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，也會引起左、右車輪因滾動半徑的不同而使左、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，最大可為無窮大。由于該差速器在轉(zhuǎn)彎時(shí)是內(nèi)輪單邊傳動，會引起轉(zhuǎn)向沉重，當(dāng)拖帶掛車時(shí)尤為突出。當(dāng)一側(cè)車輪懸空或進(jìn)入泥濘、冰雪等路面時(shí)，主動環(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)把降到2．65～3．00，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，為加工簡單起見，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。差速器的主動件是與差速器殼1連接在一起的套，套上有兩排徑向孔，滑塊2裝于孔中并可作徑向滑動。目前，許多使用范圍比較廣的重型貨車上都裝用差速鎖。當(dāng)然，如果左、右車輪都處于低附著系數(shù)的路面，雖鎖住差速器，但牽引力仍超過車輪與地面間的附著力，汽車也無法行駛。3）強(qiáng)制鎖止式差速器當(dāng)一個驅(qū)動輪處于附著系數(shù)較小的路面時(shí)，可通過液壓或氣動操縱，嚙合接合器(即差速鎖)將差速器殼與半軸鎖緊在一起，使差速器不起作用，這樣可充分利用地面的附著系數(shù)，使?fàn)繉τ谘b有強(qiáng)制鎖止式差速器的42型汽車，假設(shè)一驅(qū)動輪行駛在低附著系數(shù)甲的路面上，另一驅(qū)動輪行駛在高附著系數(shù)的路面上，這樣裝有普通錐齒輪差速器的汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (27)式中，為驅(qū)動橋上的負(fù)荷。，可取4。此摩擦力矩Tr，與差速器所傳遞的轉(zhuǎn)矩丁。當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，差速器殼通過斜面對行星齒輪軸產(chǎn)生沿行星齒輪軸線方向的軸向力，該軸向力推動行星齒輪使壓盤將摩擦片壓緊。兩根行星齒輪軸5互相垂直，軸的兩端制成V形面4與差速器殼孔上的V形面相配，兩個行星齒輪軸5的V形面是反向安裝的。但當(dāng)汽車越野行駛或在泥濘、冰雪路面上行駛，一側(cè)驅(qū)動車輪與地面的附著系數(shù)很小時(shí)，盡管另一側(cè)車輪與地面有良好的附著，其驅(qū)動轉(zhuǎn)矩也不得不隨附著系數(shù)小的一側(cè)同樣地減小，無法發(fā)揮潛在牽引力，以致汽車停駛。 (25)普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)是。圖22 差速器工作示意圖根據(jù)運(yùn)動分析可得 (21)顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)，另一側(cè)半軸將以兩倍的差速器殼體角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)，左右半軸將等速反向旋轉(zhuǎn)。他又可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等1)普通錐齒輪式差速器由于普通錐齒輪式差速器結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)可靠，所以廣泛應(yīng)用于一般使用條件的汽車驅(qū)動橋中。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上。差速鎖在軍用汽車上應(yīng)用較廣。強(qiáng)制鎖止式差速器就是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖。 差速器的分類差速器結(jié)構(gòu)形式有多種，它分為對稱錐齒輪式差速器，滑塊凸輪式差速器，渦輪式差速器，對稱錐齒輪式差速器又可分為普通錐齒輪式差速器、 摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。差速器的這種調(diào)整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。車輪滑動時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動性能變差。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個驅(qū)動輪此時(shí)就會產(chǎn)生兩個方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異，提高車子的通過性。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。即產(chǎn)品系列化、零部件通用化、零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的要求。驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好環(huán)。驅(qū)動橋不僅是汽車的動力傳遞機(jī)構(gòu)，而且也是汽車的行使機(jī)構(gòu)，還起著支承汽車荷重的作用。3／4浮式半軸的支承關(guān)系與全浮式是一樣的，只是輪轂用～個軸承支承在橋殼上，這時(shí)由于輪轂的支承剛度較差，因此半軸不僅承受轉(zhuǎn)矩，而且承受部份彎矩。具有全浮式半軸的外端支承在位于橋殼內(nèi)的軸承上。全浮式半軸的外端和用兩個軸承支承于橋殼上的輪轂相聯(lián)。這時(shí)，半軸由于其外端支承的不同而承受不同的載荷?，F(xiàn)在有些汽車生產(chǎn)廠家為了提高汽車的通過性，增加其產(chǎn)品競爭能力，采用差速鎖將左、右半軸鎖在一起，或采用具有高摩擦副的凸輪式，蝸輪式和帶有摩擦片的齒輪式以及自動輪式等自鎖式差速器，以便使驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)矩盡可能多地傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動車輪，以充分利用這一驅(qū)動車輪的附著力來產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車能夠繼續(xù)行駛。簡單的對稱式圓錐行星齒輪差速器，由于其結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)可靠，在各種汽車上都得到了廣泛的應(yīng)用，微型車驅(qū)動橋就是采用的該種差速器。因此，要求驅(qū)動橋在傳遞轉(zhuǎn)矩給左、右驅(qū)動車輪的同時(shí)，能使它們以適應(yīng)上述運(yùn)動系要求的不同角速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎或在不平路面上行駛時(shí)，左、右車輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過的行程是不相等的，因此其轉(zhuǎn)速也應(yīng)不同[2]。有的重型汽車為了進(jìn)一步增大驅(qū)動橋的減速比還增設(shè)了輪邊減速器。最簡單常見的是由一對螺旋錐齒輪或雙曲齒輪組成的單級減速器。汽車在行駛過程中所遇到的道路情況是千變?nèi)f化的，此外，汽車本身在空、滿載之間軸負(fù)荷變化非常大，為了擴(kuò)大汽車對這些不同使用條件的適用范圍，除了常見的具有唯一固定主減速比的單速主減速器外，在某些重型汽車上有時(shí)將主減速做成雙速的。在汽車的總布置設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車的工作條件及發(fā)動機(jī)、傳動系、輪胎等的有關(guān)參數(shù)，選擇合適的主減速比來保證汽車具有良好的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。困此，為了使汽車傳動系設(shè)計(jì)得合理，首先必須選擇好傳動系的傳動比，并恰當(dāng)?shù)貙⑵浞峙浣o變速成器和驅(qū)動橋。首先是因?yàn)榻^大多數(shù)的發(fā)動機(jī)在汽車上是縱向安置的，為使其轉(zhuǎn)矩能傳動給左、右驅(qū)動輪，必須由驅(qū)動橋的主減速器改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向，同時(shí)還得由驅(qū)動橋的差速器來解決左、右驅(qū)動車輪的差速要求及轉(zhuǎn)矩分配問題。汽車傳動系的總?cè)蝿?wù)是傳遞發(fā)動機(jī)的動力，并使之適應(yīng)于汽車行駛的需要。有些汽車為了提高其行駛平順性，舒適性而采用獨(dú)立懸架時(shí)，則采用斷開式驅(qū)動橋。普通的非斷開式驅(qū)動后橋的橋殼相當(dāng)于一根聯(lián)接左、右驅(qū)動車輪的剛性空心梁，而主減速器，差速器及半軸都裝在其中。圖21 汽車后橋示意圖1主減速前軸承；2主動齒輪；3主減速器后軸承；4一差速器；5行星、半軸齒輪副6半軸；7制動器及制動鼓；8半軸軸承；9橋殼；10一差速器軸承：11一從動齒輪12一主減速器殼：13一凸緣驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式與驅(qū)動車輪的懸架結(jié)構(gòu)型式密切相關(guān)。2 汽車驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)與差速器分類 汽車驅(qū)動橋的總體結(jié)構(gòu)及原理簡介汽車的驅(qū)動后橋位于傳動系的末端[1]，其基本功用是增大由傳動軸或直接由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，再將轉(zhuǎn)矩分配給左、右驅(qū)動車輪，并使左、右驅(qū)動車輪具有汽車行駛運(yùn)動所要求的差速功能；同時(shí)，驅(qū)動后橋還要承受作用于路面和車架或承載車身之間的鉛垂力、縱向力、橫向力及其力矩。 本文研究主要內(nèi)容(1)分析驅(qū)動橋國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析驅(qū)動橋的基本原理及運(yùn)行機(jī)理提煉出驅(qū)動橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)；(2)根據(jù)經(jīng)濟(jì)、適用、舒適、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則和分析比較，確定輕型車驅(qū)動橋的差速器及半軸的結(jié)構(gòu)型式，并且對其差速器的主、從齒進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核以滿足強(qiáng)度和降噪要求。今后CAD將與CAM、CAT(Computer Aided Test，計(jì)算機(jī)輔助測試)結(jié)合成CADMAT系統(tǒng)，更將顯示出其巨大的作用。汽車零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)及陛能參數(shù)等的優(yōu)化選擇與匹配，強(qiáng)度核算與壽命預(yù)測，產(chǎn)品有關(guān)方而的模擬計(jì)算或仿真分析、設(shè)計(jì)方案的選擇及定型，設(shè)計(jì)圖紙的繪制均可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。因此，CAD／CAM／CAE／PDM的應(yīng)用就顯得尤為重要。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)、先進(jìn)軟件及在三維建模的基礎(chǔ)上對汽車車橋的有限元分析、動態(tài)仿真還極為落后。汽車工業(yè)是最先用CAD技術(shù)的行業(yè)之一，目前在發(fā)達(dá)國家的汽車行業(yè)中，CAD技術(shù)已得到了普遍應(yīng)用，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，新的轎車產(chǎn)品的開發(fā)周期已縮短至2～3年，汽車CAD系統(tǒng)的軟硬件都已達(dá)到較高水平，并仍在向智能化，集成化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。多數(shù)車橋企業(yè)對引進(jìn)的技術(shù)只停留在消化階段，尤其對軟件消化吸收的速度很慢，對引進(jìn)的硬件設(shè)備只停留在使用上。這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量與原配套企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品相比其質(zhì)量較差，容易發(fā)生故障，嚴(yán)重時(shí)會引起車毀人亡的重大事故。在中小企業(yè)