【正文】 用于車輪上的各種力和轉(zhuǎn)矩：(5) 齒輪及其它傳動部件應工作平穩(wěn)，噪聲小；(6)對傳動件應進行良好的潤滑，傳動效率要高；(7)結(jié)構(gòu)簡單，拆裝調(diào)整方便：(8)設(shè)計中應盡量滿足“三化”。 差速器的組成與工作原理普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成[3]。差速器的設(shè)計要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。 汽車在行駛過程中左，右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路程往往不等。驅(qū)動橋兩側(cè)的驅(qū)動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輪能以不同的角度轉(zhuǎn)動。例如把一粒豆子放進一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因為碗底是能量最低的位置（位能），它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\動。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，差速器構(gòu)造有多種形式。普通齒輪式差速器的傳動機構(gòu)為齒輪式，齒輪差速器要圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種，汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點，應用廣泛。當一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，可利用差速鎖使差速器不起差速作用。普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼，2個半軸齒輪，4個行星 齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪，小型、微型汽車多采用2個行星齒輪)，行星齒輪 軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu))，半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。 對稱錐齒輪式差速器汽車上廣泛采用的差速器為對稱錐齒輪式差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點，應用廣泛。圖22為其示意圖，圖中為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器的內(nèi)摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對差速器的反轉(zhuǎn)矩。根據(jù)力矩平衡可得 (22)差速器性能常以鎖緊系數(shù)k是來表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比，由下式確定 (23)結(jié)合式(2—2)可得 (24)定義快慢轉(zhuǎn)半軸的轉(zhuǎn)矩比kb=T2/T1,則kb與k之間有 。一般為0．05～0．15，兩半軸轉(zhuǎn)矩比kb=1．11～1．35，這說明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對于在良好路面上行駛的汽車來說是合適的。2)摩擦片式差速器為了增加差速器的內(nèi)摩擦力矩，在半軸齒輪7與差速器殼1之間裝上了摩擦片2(圖2—3)。每個半軸齒輪背面有壓盤3和主、從動摩擦片2，主、從動摩擦片2分別經(jīng)花鍵與差速器殼1和壓盤3相連。當左、右半軸轉(zhuǎn)速不等時，主、從動摩擦片間產(chǎn)生相對滑轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生摩擦力矩。成正比，可表示為示為 (26)式中，為摩擦片平均摩擦半徑；為差速器殼V形面中點到半軸齒輪中心線的距離；為摩擦因數(shù)；為摩擦面數(shù)；為V形面的半角。這種差速器結(jié)構(gòu)簡單，工作平穩(wěn)，可明顯提高汽車通過性。如果差速器完全鎖住，則汽車所能發(fā)揮的最大牽引力為 (28)可見，采用差速鎖將普通錐齒輪差速器鎖住，可使汽車的牽引力提高倍，從而提高了汽車通過性。強制鎖止式差速器可充分利用原差速器結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 滑塊凸輪式差速器圖2—4為雙排徑向滑塊凸輪式差速器?；瑝K兩端分別與差速器的從動元件內(nèi)凸輪4和外凸輪3接觸。當差速器傳遞動力時，主動套帶動滑塊并通過滑塊帶動內(nèi)、外凸輪旋轉(zhuǎn)，同時允許內(nèi)、外凸輪轉(zhuǎn)速不等。 滑塊凸輪式差速器址一種高摩擦自鎖差速器，其結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小。 蝸輪式差速器蝸輪式差速器(圖2—5)也是一種高摩擦自鎖差速器。這種差速器半軸的轉(zhuǎn)矩比為 (29)式中，為蝸桿螺旋角；為摩擦角。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。由于這種差速器結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，因而限制了它的應用。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時，主動環(huán)可將由主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩按左、右輪阻力的大小分配給左、右從動環(huán)(即左、右半軸)。當轉(zhuǎn)彎行駛時，外側(cè)車輪有快轉(zhuǎn)的趨勢，使外側(cè)從動環(huán)與主動環(huán)脫開，即中斷對外輪的轉(zhuǎn)矩傳遞；內(nèi)側(cè)車輪有慢轉(zhuǎn)的趨勢，使內(nèi)側(cè)從動環(huán)與主動環(huán)壓得更緊，即主動環(huán)轉(zhuǎn)矩全部傳給內(nèi)輪。此外，由于左、右車輪的轉(zhuǎn)矩時斷時續(xù)，車輪傳動裝置受的動載荷較大，單邊傳動也使其受較大的載荷。該差速器工作可靠，使用壽命長，鎖緊性能穩(wěn)定，制造加工也不復雜。如果驅(qū)動橋的左、右車輪剛性連接，則行駛時不可避免地會產(chǎn)生驅(qū)動輪在路面上的滑移或滑轉(zhuǎn)。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，汽車左、右驅(qū)動輪間都裝有輪間差速器，從而保證了驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有不同的旋轉(zhuǎn)角速度，滿足了汽車行駛運動學要求。差速器有多種形式，在此設(shè)計普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。差速器殼3與行星齒輪軸5連成一體，形成行星架。A、B兩點分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點。當行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點的圓周速度都相等（圖31），其值為。當行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時，嚙合點A的圓周速度為，嚙合點B的圓周速度為，于是 （31）即 （32） 若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 （33）式（33）為兩半軸齒輪直徑相等的對稱式圓錐齒輪差速器的運動特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無關(guān)。有式（33）還可以得知：①當任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；②當差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動器制動傳動軸時），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來力矩而轉(zhuǎn)動，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動。如圖32所示。圖32 普通圓錐齒輪式差速器1軸承；2差速器左殼；3鎖止墊片；4半軸齒輪；5行星齒輪墊片； 6行星齒輪；7減速器齒輪； 8差速器右殼；9十字軸；10螺栓 普通圓錐齒輪式差速器的設(shè)計和計算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。本設(shè)計中選擇的汽車基本參數(shù)如下表31所示：表31 汽車的基本參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值單位汽車布置方式前置后驅(qū)總長4320mm寬1750mm軸距2620mm前輪距1455mm后輪距1430mm整備質(zhì)量1480kg總質(zhì)量2100kg發(fā)動機型式汽油直列四缸排量L最大功率KW最大轉(zhuǎn)矩158/4000NM壓縮比:1離合器摩擦式離合器變速器檔數(shù)五檔手動輪胎類型與規(guī)格185R14km/h轉(zhuǎn)向器液壓助力轉(zhuǎn)向前輪制動器盤后輪制動器鼓前懸架類型雙叉骨獨立懸架后懸架類型螺旋彈簧最高車速140km/h 行星齒輪數(shù)目的選擇行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇，在承載不大的情況下n可以取兩個，由于輕型轎車的承載較小，因此，采用2個行星齒輪。 球面半徑可按如下的經(jīng)驗公式確定： mm (34) 式中：—行星齒輪球面半徑系數(shù)，～，對于有2個行星齒輪的輕型汽車取大值，=； —計算轉(zhuǎn)矩，取和的較小值，計算轉(zhuǎn)矩的計算 （35） 式中—車輪的滾動半徑， = —變速器量高檔傳動比, =1根據(jù)所選定的主減速比值，就可基本上確定主減速器的減速型式（單級、雙級等以及是否需要輪邊減速器），并使之與汽車總布置所要求的離地間隙相適應。但一般不少于10。 差速器的各個行星齒輪與兩個半軸齒輪是同時嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時，應考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無法安裝，即應滿足的安裝條件為： (38) 式中：，——左右半軸齒輪的齒數(shù)，對于對稱式圓錐齒輪差速器來說，= —行星齒輪數(shù)目； —任意整數(shù)。 差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定 首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， ==176。=176。的壓力角。的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強度，176。 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長度，通常?。? （312） （313） （314）式中：—差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nm， —行星齒輪的數(shù)目；在此為2， —行星齒輪支承面中點至錐頂?shù)木嚯x，mm，≈，為半軸齒輪齒面寬中點處的直徑，而≈； 支承面的許用擠壓應力，在此取69 MPa，根據(jù)上式， （315） （316） 差速器齒輪的幾何計算[8] 差速器直齒錐齒輪的計算按機械設(shè)計手冊的要求計算如下表32：表32 汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表序號項目計算公式計算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)，應盡量取最小值2半軸齒輪齒數(shù)=14～25，且需滿足式（36）3模數(shù)4齒面寬。9節(jié)圓直徑； 。 18根錐角；。20節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離,。22齒側(cè)間隙～23弦齒厚；；24弦齒高；； 差速器齒輪的強度計算差速器齒輪的尺寸受結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時，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。輪齒彎曲強度為：