汽车差速器设计分析机械毕业设计文
摘
年金融危机影响汽车产业结构重组汽车发展带新机遇汽车相关行业更加注重汽车质量差速器作汽车必少组成部分汽车市场产生激烈竞争次针汽车差速器零件进行设计次设计安装驱动桥两半轴间差速器进行设计涉差速器非标准零件齿轮结构标准零件设计计算时介绍差速器发展现状差速器种类差速器方案选择工作原理作出简略说明设计中参考量文献差速器结构作更透彻解设计出合理适差速器时差速器相关行业定认识通绘制差速器组件图学方面提高
关键词：差速器齿轮结构设计计算
Abstract
In the last year under the impact of financial crisis automotive industrial restructuring brought about by the development of motor vehicles to new opportunities and automotive
related businesses pay more attention to the quality of cars Differential as an integral part of car one of the automotive market also resulted in fierce competition The differential is the spare parts for motor vehicles designed The design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design mainly related to the differential struct
ure of nonstandard parts such as gear parts and standards for design and calculation but also introduced the development of differential status and the type of differential For differential selection and the principle of the program have also made a brief note Reference in the desi
gn of a large amount of literature on the role of differential structure and have a more thoro
ugh understanding Reengineering the application of a reasonable differential at the same time also has been related industries must be aware of Differential through the mapping component map also let me in the field of learning has been improved
Keywordsdifferential gear structuredesign
目 录
摘 I
Abstract II
目 录 I
第章 概述 1
11汽车差速器发展现状 1
12汽车差速器功分类 2
13课题设计初始数源 6
第二章 差速器设计方案 8
21差速器方案选择结构分析 8
22差速器工作原理 9
第三章 差速器非标准零件设计 12
31称式行星齿轮设计计算 12
311称式行星齿轮参数确定 12
312差速器齿轮计算图表 13
313差速器齿轮材料 15
314差速器齿轮强度计算 15
32差速器行星齿轮轴设计计算 16
321行星齿轮轴分类选 16
322行星齿轮轴尺寸设计 17
323行星齿轮轴材料 17
33差速器垫圈设计计算 17
331半轴齿轮垫圈尺寸设计 18
332行星齿轮球面垫圈尺寸设计 18
第四章 差速器标准零件选 19
41螺栓选螺栓材料 19
42螺母选螺母材料 19
43差速器轴承选 19
第五章差速器总成装复调整 21
51差速器总成装复 21
52差速器零部件调整 21
结 22
致 谢 23
参考文献 24
第章 概述
11汽车差速器发展现状
汽车行业发展初期法国雷诺汽车公司创始雷诺发明汽车差速器汽车差速器作汽车必少部件汽车专家誉零件功图11示普通差速器结构分解图
世纪六七十年代世界济发展进入高速增长期年开始全球金融危机汽车产业危机中发展机遇世界处广阔市场目前国差速器行业已利完成转变正处强发展阶段量变程科学发展观影响许仅限速度时间强质变程否利完成蜕变科学发展观起着关重作然转型调整关键时刻提高汽车车辆石油化工电力通讯差速器精度性中国差速器行业紧迫务
年中国汽车差速器市场发展迅速产品产出持续扩张国家产业政策鼓励汽车差速器产业高技术产品方发展国企企业新增投资项目逐渐增投资者汽车差速器行业关注越越密切汽车差速器行业发展需求增差速器种类趋元化功趋完整化目前汽车常称式锥齿轮差速器现种样功样差速器：轮间差速器防滑差速器强制锁止式差速器高摩擦锁式差速器托森差速器中托森差速器种新型差速器机构解决差速器差动转矩较时起差速作问题转矩较时动差速器锁死问题面图11普通差速器结构分解图次设计轮边差速器克服轮间差速器安装调整方便布置差速器动齿轮尺寸受限制等缺点设计轮边差速器安装驱动轮轮毂差速器壳通行星齿轮轴固定行星齿轮行星齿轮半轴齿轮齿合 绝直线行驶时差速器壳行星齿轮(行星齿轮半轴齿轮发生相转动)减速器动齿轮转动称公转 行星齿轮饶身轴线转动称转两轮悬空转方相反转速相 转弯时行星齿轮转时差速器壳起公转实现两边等速
里着重介绍种新型差速器LMC常互锁差速器：LMC常互锁差速器湖北力鸣汽车差速器公司投资5000万元生产新型差速器预计2009年批量生产2010年达验收LMC常互锁差速器0515吨级车辆效提高车辆通性越野性性安全性济性够满足条件情况车辆求种纯机械非液压非液粘非电控中央差速分动装置已申报美英日韩俄罗斯等19国家专利保护技术仅仅项中国发明项世界发明LMC常互锁差速器种类齿轮系统相应轴壳体组成具备传统汽车前轮轮轮间差速器前桥轴间差速器LMC常互锁差速分动器通四支传动轴轮边减速器带动四车轮实现车轮独立驱动两车轮滑情况正常行驶冰雪路面泥泞路面路路面
独特优势彻底解决传统四驱汽车足：高速行驶车轮滑正常行驶实现轴间差速高油耗问题功率循环问题四驱转换麻烦等装LMC常互锁差速分动器车辆具优点：
（1）提高车辆通性：具混合差速LMC常互锁差速分动器实现轮间轴间角意混合差速锁止情况单车轮角线双轮会发生滑转单车轮悬空车辆驱动力正常行驶
（2）提高汽车传动系寿命性：实现意差速消功率循环克服分时四驱四驱状态传动系统耗产生差速器传动轴分动器等机件磨损甚致命性损坏延长传动系统寿命
（3）提高车辆安全性：行车安全转弯容易加速性制动稳定操轻便安全需增加操机构
（4）具良济性：功领先制造成低维修简便节油济环保产品适性广
LMC常互锁差速分动器研发济刺激影响产生产品符合国国情需
12 汽车差速器功
差速器功汽车转弯行驶路面行驶时左右驱动车轮角速度滚动保证两侧驱动车轮面间作纯滚动运动
图11 汽车转弯时驱动轮运动示意图
汽车行驶时左右轮时间滚动路程等图11示转弯时外两侧车轮转弯半径R1R2行程显然外侧车轮滚距离测车轮汽车路面行驶时路面波形会造成两侧车轮滚路程等直路面行驶轮胎气压轮胎负荷胎面磨损程度制造误差等素影响会引起左右车轮滚动半径左右车轮行驶等果驱动桥左右车轮钢性连接行驶时避免会产生驱动轮路面滑移滑转样仅会加剧轮胎磨损功率燃料消耗导致转操性恶化防止现象发生汽车安装差速器保证驱动桥两侧车轮行程等时具旋转角速度满足汽车行驶运动学求方便安装调试差速器解决现差速器动齿轮尺寸受限制设计安装轮毂差速器称轮边差速器两轴间分配转矩保证两输出轴角速度转动汽车行驶时作纯滚动运动提高车辆通性
差速器结构分种形式：
1 齿轮式 汽车广泛采称锥齿轮式差速器具结构简单
质量等优点分普通锥齿轮式差速器摩擦片式差速器强锁止式差速器等
2 凸轮式 现常见滑块凸轮式差速器种高摩擦锁差速器结构紧凑质量结构较复杂
3 蜗轮式 蜗轮式差速器种高摩擦锁差速器种差速器结构复杂制造精度求高限制应
4 牙嵌式 牙嵌式轮差速器锁式差速器种该差速器工作寿命长锁紧性稳定制造加工复杂
13 差速器结构形式介绍
()齿轮式差速器
汽车广泛采差速器称锥齿轮式差速器具结构简单质量较等优点应广泛分普通锥齿轮式差速器摩擦片式差速器强制锁止式差速器等
1．普通锥齿轮式差速器
普通锥齿轮式差速器结构简单工作稳广泛应般条件汽车驱动桥中图12示意图图中ω0差速器壳角速度ω1ω2分左右两半轴角速度To差速器壳接受转矩Tr差速器摩擦力矩T1T2分左右两半轴差速器反转矩
图12 普通锥齿轮式差速器
普通锥齿轮差速器锁紧系数般0．05～0．15两半轴转矩kb1．11～1．35说明左右半轴转矩差认分配两半轴转矩致相等样分配例良路面行驶汽车说合适汽车越野行驶泥泞冰雪路面行驶侧驱动车轮面附着系数时侧车轮面良附着驱动转矩附着系数侧样减法发挥潜牵引力致汽车停驶
2摩擦片式差速器
增加差速器摩擦力矩半轴齿轮7差速器壳1间装摩擦片2(图13)两根行星齿轮轴5互相垂直轴两端制成V形面4差速器壳孔V形面相配两行星齿轮轴5V形面反安装半轴齿轮背面压盘3动摩擦片2动摩擦片2分花键差速器壳1压盘3相连
图13 摩擦片式差速器
摩擦片式差速器锁紧系数k达0．6达4种差速器结构简单工作稳明显提高汽车通性
3．强制锁止式差速器
驱动轮处附着系数较路面时通液压气动操啮合接合器(差速锁)差速器壳半轴锁紧起差速器起作样充分利面附着系数牵装强制锁止式差速器4X2型汽车采差速锁普通锥齿轮差速器锁住汽车牵引力提高倍提高汽车通性然果左右车轮处低附着系数路面锁住差速器牵引力超车轮面间附着力汽车法行驶
强制锁止式差速器充分利原差速器结构结构简单操作方便目前许范围较广重型货车装差速锁
(二)滑块凸轮式差速器
图14双排径滑块凸轮式差速器差速器动件差速器壳1连接起套套两排径孔滑块2装孔中作径滑动滑块两端分差速器动元件凸轮4外凸轮3接触外凸轮分左右半轴花键连接差速器传递动力时动套带动滑块通滑块带动外凸轮旋转时允许外凸轮转速等理凸轮形线应阿基米德螺线加工简单起见圆弧曲线代
图14 滑块凸轮式差速器
(三)蜗轮式差速器
蜗轮式差速器(图15)种高摩擦锁差速器蜗杆24时行星蜗轮3半轴蜗轮15啮合组成行星齿轮系统
图15 蜗轮式差速器
(四)牙嵌式轮差速器
牙嵌式轮差速器(图16)锁式差速器种装种差速器汽车直线行驶时动环减速器传转矩左右轮阻力分配左右动环(左右半轴)侧车轮悬空进入泥泞冰雪等路面时动环转矩全部部分分配侧车轮转弯行驶时外侧车轮快转趋势外侧动环动环脱开中断外轮转矩传递侧车轮慢转趋势侧动环动环压更紧动环转矩全部传轮该差速器转弯时轮单边传动会引起转沉重拖带挂车时尤突出外左右车轮转矩时断时续车轮传动装置受动载荷较单边传动受较载荷
图16 牙嵌式差速器
牙嵌式轮差速器半轴转矩Ab变穷该差速器工作寿命长锁紧性稳定制造加工复杂
14 课题设计初始数
表11 参数表
参数名称 数值
车型 微型客车
驱动形式 FR4×2
发动机位置 前置
高车速 Umax110kmh
爬坡度 imax≥30
汽车总质量 ma1410kg
满载时前轴负荷率 40
外形尺寸 总长La×总宽Ba×总高Ha3496×1445×1841mm3
迎风面积 A≈085 Ba×Ha
空气阻力系数
CD06
轴距 L2200mm
前轮距 B11440mm
轮距 B21420mm
车轮半径 r300mm
离合器 单片干式摩擦离合器
变速器 两轴式四挡
第二章 差速器设计方案
21 差速器方案选择结构分析
根微型客车类型初步选定差速器种类称式行星锥齿轮差速器安装驱动桥两半轴间通两半轴动力传车轮现设计简图：
图21差速器结构方案图
图21称式行星锥齿轮差速器左右壳14两半轴齿轮22行星齿轮3十字轴5动力传输差速器壳1差速器壳带动十字轴5转动十字轴带动安装四轴颈行星齿轮3转动行星齿轮半轴齿轮相互啮合转矩传递半轴齿轮半轴齿轮半轴相连半轴动力传驱动轮完成汽车行驶具结构简单工作稳制造方便安装方便调试简单等优点
211 差速器结构分析
（1）行星齿轮3背面做成球面差速器壳1配合保证行星齿轮具良中性利两半轴齿轮2正确啮合
（2）行星齿轮3半轴齿轮2锥齿轮传动传递转矩时行星齿轮半轴齿轮轴线轴作力齿轮差速器壳间相运动减少齿轮差速器壳间磨损半轴齿轮背面差速器壳相应摩擦面间装垫圈行星齿轮差速器壳间装球面垫圈汽车行驶定里程垫圈磨损通更换垫圈调整齿轮啮合间隙提高差速器寿命
（3）中重型汽车需传递转矩较安装4行星齿轮行星齿轮轴十字轴
（4）保证行星齿轮十字轴间良润滑十字轴轴颈铣出面储存润滑油润滑齿轮背面
22 差速器工作原理
差速器采称式锥齿轮结构原理图22示
图22 差速器差速原理图
差速器壳3行星齿轮5连成体形成行星架减速器动齿轮6固连起动件设角速度ωo半轴齿轮12动件角速度ω1ω2AB两点分行星齿轮4半轴齿轮12啮合点行星齿轮中心点CABC三点差速器旋转轴线距离均r
行星齿轮行星架绕差速器旋转轴线公转时显然处半径rA BC三点圆周速度相等值ωorω1ω2ωo差速器起差速作半轴角速度等差速器壳3角速度
行星齿轮公转时进行传图行星齿轮4公转外绕身轴5角速度ω4转时啮合点A圆周速度ω1rωor+ω4r4啮合点B圆周速度ω2rωorω4r4
ω1r+ω2r（ωor+ω4r4）+(ωorω4r4)
ω1+ω22ωo
角速度分钟转数n表示
n1+n22no （21）
式（21）两半轴齿轮直径相等称式齿轮差速器运动性方程式表明左右两侧半轴齿轮转速等差速器壳转速两倍行星齿轮转速关汽车转弯行驶行驶情况行星齿轮相应转速转两侧驱动车轮转速面滚动滑动
式（21）知：①侧半轴齿轮转速零时侧半轴齿轮转速差速器壳转速两倍②差速器壳转速零时侧半轴齿轮受外力矩转动侧半轴齿轮相转速反转动
称式锥齿轮差速器转矩分配ＭO：减速器传转矩差速器壳行星齿轮轴行星齿轮传半轴齿轮行星齿轮相等臂杠杆两半轴齿轮半径相等行星齿轮没转时总转矩ＭO均分配左右两半轴齿轮Ｍ1Ｍ2Ｍ0／2
两半轴齿轮转速相方转动时设左半轴转速n1右半轴转速n2行星齿轮时针方绕行星齿轮轴转时行星齿轮孔行星齿轮轴轴颈间齿轮背部差速器壳间产生摩擦行星齿轮受摩擦力矩Ｍr方行星齿轮转相反摩擦力矩行星齿轮分左右半轴齿轮附加作相等方相反两圆周力左右驱动车轮存转速差时Ｍ1（Ｍ0Ｍr）／2Ｍ2（Ｍ0+Ｍr）／2左右车轮转矩差等差速器摩擦力矩Ｍr
衡量差速器摩擦力矩转矩分配特性常锁紧系数K表示
K（Ｍ2Ｍ1）／Ｍ0Ｍr／Ｍ0
差速器摩擦力矩Ｍr输入转矩Ｍ0（差速器壳体力矩）定义差速器锁紧系数K快慢半轴转矩Ｍ2／Ｍ1定义转矩
KbＭ2／Ｍ1(1+K) ／(1K)
目前广泛称式锥齿轮差速器摩擦力矩锁紧系数K005~015转矩Kb11~14认左右驱动车轮转速否相等转矩基总均分配样分配例汽车路面直线转弯行驶时令满意汽车坏路面行驶时严重影响通力例汽车驱动车轮接触泥泞冰雪路面时候泥泞路面车轮原滑转路面车轮静止动泥泞路面车轮路面车轮路面间附着力路面半轴作反作反作转矩然车轮路面间附着力较称式锥齿轮差速器具转矩均分配特性车轮分配转矩传滑转驱动车轮转矩相等致总驱动力足克服行驶阻力汽车便前进
图23容易出汽车直线行驶时候两半轴转速相等转弯行驶时实现两半轴转速等：
图23 差速器工作时转矩变化图
汽车直线行驶时时行星齿轮轴转距均分配两半轴齿轮两半轴齿轮转速恒等差速器壳转速传递左右车轮转矩相等时左右车轮转速时相等
汽车转弯行驶时中半轴转动角两半轴转矩均分配必然出现转速转速时汽车稳完成转弯行驶
第三章 差速器非标准零件设计
差速器壳装着减速器动齿轮差速器动锥齿轮尺寸受减速器动齿轮轴承支承座动齿轮导轴承座限制次设计安装驱动桥两半轴间差速器尺寸受轴承座限制轮边差速器非标准零动锥齿轮（称式锥齿轮）行星齿轮轴（十字轴）等等
31称式行星齿轮设计计算
安装半轴间差速器尺寸受轴承座限制影响差速器尺寸齿轮尺寸齿轮设计更加优化显更加重图31行星齿轮初步方案图
图31行星齿轮方案图
311称式行星齿轮参数确定
1行星齿轮齿数目n确定
行星齿轮数目需根承载情况选择承载情况取两反取四微型客车选择两行星齿轮n2
2行星齿轮球面半径确定RB节锥距A0计算
行星齿轮差速器结构尺寸通常取决行星齿轮背面球面半径行星齿轮安装尺寸实际代表差速器锥齿轮节锥距定程度反映差速器锥齿轮节锥距承载力强度
球面半径公式确定：
mm （31）
式中： KB——行星齿轮球面半径系数取252~2992行星齿轮微型客车取值四行星齿轮车矿车取值
T——差速器计算转矩（Nm）Tmin［TceTcs］取TceTcs较值
RB——球面半径
转矩计算
（32）
式中： rr——车轮滚动半径 取rr03m
igh——变速器高档传动igh 1
根选定减速i0值基确定减速器减速型式（单级双级等否需轮边减速器）汽车总布置求离间隙相适应
nn5200rn vamax110kmh rr03m igh1代入（32）中
计算出 io535
动锥齿轮计算转矩Tce
（33）
式中： Tce——计算转矩Nm
Temax——发动机转矩Temax 158 Nm
n——驱动桥数取1
if——变速器传动if3704
i0——减速器传动i0535
η——变速器传动效率η096
k——液力变矩器变矩系数k 1
k d——猛接离合器产生动载系数k d1
i1——变速器低挡传动i11
代入式（3—3）中：
Tce30054Nm
动锥齿轮计算转矩Tcs 89604NmT取较值T Tce30054Nm
数代入式（31）
2740mm
行星齿轮节锥距A0：A0（098~099）（098~099）4040mm
预选节锥距A40mm
3行星齿轮半轴齿轮齿数计算
(1)行星齿轮半轴齿轮齿数确定
轮齿获较高强度希取较模数尺寸会增影响差速器安装求行星齿轮齿数Z1应该取少Z1般少10半轴齿轮齿数般采14～25间数汽车行星齿轮半轴齿轮齿数Z2Z1Z215～20范围
差速器行星齿轮两半轴齿轮时啮合确定两种齿轮齿数时应考虑间装配关系圆锥行星齿轮式差速器中左右两半轴齿轮齿数Z2LZ2R必须行星齿轮数目整便行星齿轮均匀分布半轴齿轮轴线周围否差速器法安装应满足安装条件：
(34)
式中： Z2LZ2R ——左右半轴齿轮齿数称式圆锥齿轮差速器说Z2LZ2R
——行星齿轮数目
——意整数
根述Z112Z220 满足求
（2）差速器圆锥齿轮模数半轴齿轮节圆直径初步确定
首先根面公式求出行星齿轮半轴齿轮节锥角
90°° （35）
1220代入述式子中求
3096° 5904°
第二步式求出圆锥齿轮端端面模数m
m335
查阅相关文献取m4mm
根齿轮设计计算公式：
d2mz24×2080mm
4压力角α
目前汽车差速器齿轮采225°压力角齿高系数08齿数减少10齿轮（行星齿轮）齿顶变尖条件切修正加半轴齿轮齿厚行星齿轮半轴齿轮趋等强度种齿形齿数压力角20°少选225°压力角某总质量较商车采25°压力角提高齿轮强度
5行星齿轮安装孔直径深度L
行星齿轮安装孔直径行星齿轮轴名义尺寸相行星齿轮安装孔深度行星齿轮轴支承长度通常取：
（36）
（37）
（38）
面式中：——差速器传递转矩N·m取33204N·m
——行星齿轮数目取4
——行星齿轮支承面中点锥顶距离mm约半轴齿轮齿宽中点处均直径半 ≈05 d2’ d2’半轴齿轮齿面宽中点处直径d2’08 d2
——支承面许挤压应力取69 MPa
根式 d2’08×8064mm 05×6432mm
述计算出结果代入式（36）（37）中
φ≈28mm L2024≈20mm
312差速器齿轮计算图表
表31 差速器计算图表
序号
名称
计算公式
计算结果
1
行星齿轮齿数
≥10应量取值
12
2
半轴齿轮齿数
14～25需满足式（14）
20
3
模数
4mm
4
齿面宽
b(025～030)Ab≤10m
20mm
5
工作齿高
64mm
6
全齿高
7203
7
压力角
225°
8
轴交角
90°
9
节圆直径
10
节锥角
3096°
11
节锥距
40mm
12
周节
31416
1256mm
13
齿顶高
414mm
225mm
14
齿根高
1788
1788
3012mm
49mm
15
径间隙
0188+0051
0803mm
16
齿根角
432° 698°
17
面锥角
3528°6601°
18
根锥角
2664°5205°
19
外圆直径
mm
mm
20
节圆顶点齿轮外缘距离
mm
mm
21
理弧齿厚
592 mm
663 mm
22
齿侧间隙
0245～0330 mm
0250mm
23
弦齿厚
5269mm
649mm
24
弦齿高
429mm
232mm
313差速器齿轮材料
差速器齿轮减速器齿轮样基渗碳合金钢制造目前制造差速器锥齿轮材料20CrMnTi20CrMoTi22CrMnMo20CrMo等差速器齿轮轮齿求精度较低精锻差速器齿轮工艺已广泛应考虑齿轮许应力弯曲强度次选齿轮材料20CrMnTi查阅工程材料相关资料知材料许应力[210 MPa ~980MPa]
314差速器齿轮强度计算
差速器齿轮尺寸受结构限制承受载荷较减速器齿轮样常处啮合状态汽车转弯左右轮行驶路程时侧车轮滑滑转时差速器齿轮啮合传动相运动差速器齿轮应进行弯曲强度校核轮齿弯曲强度
MPa (39)
式中： ——差速器行星齿轮传半轴齿轮转矩计算式取49806N·m
——差速器行星齿轮数
b2d2——分半轴齿轮齿宽端分度圆直径mm
——尺寸系数反映材料均匀性齿轮尺寸热处理关
ｍ时＝0629
——载荷分配系数两齿轮均骑马式支承型式时＝100～11方式支承时取110～125支承刚度时取值
——质量系数汽车驱动桥齿轮齿轮接触良周节径跳动精度高时取10
——计算汽车差速器齿轮弯曲应力综合系数参图32取0225
Tmin［TceTcs］时[]980 MpaT Tcf时[]210Mpa
图32 弯曲计算综合系数
根式（3—9）：
4786MPa〈980 MPa
差速器齿轮满足弯曲强度求
32差速器行星齿轮轴设计计算
321行星齿轮轴分类选
行星齿轮种类差速器齿轮轴种类常见字轴十字轴型汽车转矩字轴载货质量汽车传递转矩较轴寿命提高轴承载力常十字轴四轴轴颈分配转矩效提高轴寿命
次设计参考微型客车选行星齿轮字轴
322行星齿轮轴尺寸设计
行星齿轮支承长度≈20mm根安装时候方便选择轴颈长度L145 mm行星齿轮安装孔直径d122mm轴颈直径d2预选22mm
323行星齿轮轴材料
轴选择满足强度热衡轴伸部位承受径载荷等条件
轴常材料碳素钢合金钢碳素钢价廉应力集中敏感性合金钢低应较广泛重者承受较轴宜选35404550等优质碳素钢中45钢常次选轴材料45钢
33差速器垫圈设计计算
垫圈垫连接件螺母间零件般扁形金属环保护接件表面受螺母擦伤分散螺母接件压力垫圈种类：弹簧垫圈垫圈密封垫圈球面垫圈等垫圈材料通常软钢青铜尼龙聚甲醛塑料
差速器传递转矩时候行星齿轮半轴齿轮受轴力齿轮差速器壳间相运动垫圈减少磨损差速器两垫圈垫圈半轴齿轮支承垫圈圆形垫圈连接件软质硬质较脆作增接触面积分散压力防止质远压坏外差速器行星齿轮支承垫圈球面垫圈球面垫圈行星齿轮行星十字轴固定起传递转矩
331半轴齿轮垫圈尺寸设计
图34示：垫圈结构方案简图
图34 垫圈
参考微型客车半轴直径数50mm图34（a）示装配关系选择半轴齿轮垫圈安装孔直径D50 mm初步预选安装孔直径D2505mm图34（b）根安装简易程度选取垫圈厚度h16mm选材料聚甲醛塑料
332行星齿轮球面垫圈尺寸设计
图35 球面垫圈
字轴轴颈直径22mm根装配关系选择球形垫圈安装孔直径D222mm厚度h11mm选材料聚甲醛塑料
第四章 差速器标准零件选
41螺栓选螺栓材料
螺栓种类着机械相关行业发展螺栓求越越高求螺栓具较高强度精密度高目前常见螺栓六角头螺栓（全螺纹）六角头铰制孔螺栓六角头螺杆带孔螺栓等
微型客车载货车1984年前连接桥动锥齿轮左差速器壳12M12×15螺栓改M14×15螺栓1984年前连接螺栓拧紧容易发热松动松动原齿轮差速器左壳间没传动销螺栓拧紧力矩足[仅784~98Nm]拧紧力矩造成动齿轮差速器左壳贴合面间摩擦力矩足承受汽车行驶工况常变化导致交变载荷造成贴合面间松动动齿轮差速器左壳间连接螺栓足够拧紧力矩拧紧力矩求较直径连接螺栓生产条件允许连接螺栓加M14×15拧紧力矩加1372~1568 Nm情况较改善现六角头螺栓尺寸 M14×15细牙螺纹GBT 5782 M14×15
现生产螺栓原材料般碳素钢锈钢铜三种加强螺栓强度次选碳素钢
42螺母选螺母材料
课学螺母六角薄螺母六角开槽螺母机械行业汽车行业相关行业年发展螺母种类型号越越齐全根差速器已选定尺寸 M14×15螺栓装配关系选择差速器螺母应该M14性等级8级表面处理AI型六角螺母：GBT6170 M14符合微型客车螺栓求
现般生产螺母原材料般碳素钢锈钢铜三种加强螺栓强度次选碳素钢
43差速器轴承选
轴承支撑着轴零件引导轴旋转承受轴空转零件根装配关系连接零件形状选轴承圆锥滚子轴承差速器半轴计算数取差速器轴承外径80
mm左右径50 mm左右参考机械设计课程设计手册选取圆锥滚子轴承型号7510E GBT 2971994
第五章 差速器总成装配调整
51 差速器总成装配
设计完差速器组成部件差速器进行装配工业装配步骤：
(1) 压力机轴承圈压入左右差速器轴颈
(2) 左差速器壳放工作台行星齿轮38半轴齿轮相配合工作面
涂抹机油半轴齿轮面垫圈连半轴齿轮起装入已装行星齿轮球面垫圈十字轴装入左差速器壳十字槽中行星齿轮半轴齿轮啮合
行星齿轮装右边半轴齿轮面垫圈差速器右壳合左壳注意准壳体合件标记右左插入螺栓螺栓左端套锁片螺母紧固半轴齿轮支承端面支承垫圈间间隙应05mm
(3) 动齿锥齿轮装差速器左壳螺栓锁紧
52差速器零部件调整
齿轮啮合间隙调整：正确齿轮啮合间隙范围015~040 mm齿轮齿轮间隙变动范围015 mm：齿轮齿轮间隙015 mm间隙030 mm齿轮间隙040 mm齿轮间隙025 mm等齿轮啮合间隙调整移动差速器轴承调整螺母达差速器轴承预紧度已预先调调整啮合间隙时侧调整螺母松紧少侧调整螺母松紧少便差速器轴承预紧度保持变
结
学学程中课程设计重环节步入社会参实际汽车零件设计次极演示次做设计初选题差速器组成部分设计计算绘图直完成设计期间查找资料老师指导学交流反复修改图纸等等程力次检验充实
学校提供实验设备实验条件反复做次差速器拆装实验结合查找资料更深层次解差速器途工作原理熟悉差速器非标准件设计步骤锻炼独立成功完成实验力培养独立设计力次课程设计学公基础知识专业知识次实际检验巩固时走现汽车设计工作岗位前次热身
设计中碰问题刚开始透彻明白差速器工作原理汽车行驶时起作设计难进行差速器行星锥齿轮设计参数选定选十字轴尺寸设计标准零件选碰困难查阅图书馆资料网信息熟悉零件特点较选定零件优劣性安装调整难易程度选合适零件攻克难题欣喜时受益匪浅
完成课程设计程中收获学会查找相关资料相关标准初步学会分析数提高绘图力懂许验公式获前懈努力结果时然课题需辈努力完善学会做事应态度心态出现问题偏差轻视童富国正确途径解决做事情程中耐心毅力遇困难退堂鼓坚持找思路解决问题工作中学会合作态度认真听取意见样做起事情事半功倍收获时暴露身足专业知识学够深够透彻表面理解缺乏综合应专业知识力材料解等等次设计学四年学知识次检阅明白浅薄然马毕业求学路长更应该工作中学努力成社会贡献
致 谢
次文历时月够利完成非努力文开始选题现利完成首先感谢指导老师XX身学知识学态度帮助失信心时候克服困难条件文利完成指出方感谢分组学帮助感谢提供资料时撰写文意见建议外感谢学期间传授知识老师悉心教导获专业知识文完成基础感谢学校提供创造利完成文实验条件
郑重感谢父母创造学条件断进步成熟拥更资完成完善生
参考文献
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摘
年金融危机影响汽车产业结构重组汽车发展带新机遇汽车相关行业更加注重汽车质量差速器作汽车必少组成部分汽车市场产生激烈竞争次针汽车差速器零件进行设计次设计安装驱动桥两半轴间差速器进行设计涉差速器非标准零件齿轮结构标准零件设计计算时介绍差速器发展现状差速器种类差速器方案选择工作原理作出简略说明设计中参考量文献差速器结构作更透彻解设计出合理适差速器时差速器相关行业定认识通绘制差速器组件图学方面提高
关键词：差速器齿轮结构设计计算
Abstract
In the last year under the impact of financial crisis automotive industrial restructuring brought about by the development of motor vehicles to new opportunities and automotive
related businesses pay more attention to the quality of cars Differential as an integral part of car one of the automotive market also resulted in fierce competition The differential is the spare parts for motor vehicles designed The design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design mainly related to the differential struct
ure of nonstandard parts such as gear parts and standards for design and calculation but also introduced the development of differential status and the type of differential For differential selection and the principle of the program have also made a brief note Reference in the desi
gn of a large amount of literature on the role of differential structure and have a more thoro
ugh understanding Reengineering the application of a reasonable differential at the same time also has been related industries must be aware of Differential through the mapping component map also let me in the field of learning has been improved
Keywordsdifferential gear structuredesign
目 录
摘 I
Abstract II
目 录 I
第章 概述 1
11汽车差速器发展现状 1
12汽车差速器功分类 2
13课题设计初始数源 6
第二章 差速器设计方案 8
21差速器方案选择结构分析 8
22差速器工作原理 9
第三章 差速器非标准零件设计 12
31称式行星齿轮设计计算 12
311称式行星齿轮参数确定 12
312差速器齿轮计算图表 13
313差速器齿轮材料 15
314差速器齿轮强度计算 15
32差速器行星齿轮轴设计计算 16
321行星齿轮轴分类选 16
322行星齿轮轴尺寸设计 17
323行星齿轮轴材料 17
33差速器垫圈设计计算 17
331半轴齿轮垫圈尺寸设计 18
332行星齿轮球面垫圈尺寸设计 18
第四章 差速器标准零件选 19
41螺栓选螺栓材料 19
42螺母选螺母材料 19
43差速器轴承选 19
第五章差速器总成装复调整 21
51差速器总成装复 21
52差速器零部件调整 21
结 22
致 谢 23
参考文献 24
第章 概述
11汽车差速器发展现状
汽车行业发展初期法国雷诺汽车公司创始雷诺发明汽车差速器汽车差速器作汽车必少部件汽车专家誉零件功图11示普通差速器结构分解图
世纪六七十年代世界济发展进入高速增长期年开始全球金融危机汽车产业危机中发展机遇世界处广阔市场目前国差速器行业已利完成转变正处强发展阶段量变程科学发展观影响许仅限速度时间强质变程否利完成蜕变科学发展观起着关重作然转型调整关键时刻提高汽车车辆石油化工电力通讯差速器精度性中国差速器行业紧迫务
年中国汽车差速器市场发展迅速产品产出持续扩张国家产业政策鼓励汽车差速器产业高技术产品方发展国企企业新增投资项目逐渐增投资者汽车差速器行业关注越越密切汽车差速器行业发展需求增差速器种类趋元化功趋完整化目前汽车常称式锥齿轮差速器现种样功样差速器：轮间差速器防滑差速器强制锁止式差速器高摩擦锁式差速器托森差速器中托森差速器种新型差速器机构解决差速器差动转矩较时起差速作问题转矩较时动差速器锁死问题面图11普通差速器结构分解图次设计轮边差速器克服轮间差速器安装调整方便布置差速器动齿轮尺寸受限制等缺点设计轮边差速器安装驱动轮轮毂差速器壳通行星齿轮轴固定行星齿轮行星齿轮半轴齿轮齿合 绝直线行驶时差速器壳行星齿轮(行星齿轮半轴齿轮发生相转动)减速器动齿轮转动称公转 行星齿轮饶身轴线转动称转两轮悬空转方相反转速相 转弯时行星齿轮转时差速器壳起公转实现两边等速
里着重介绍种新型差速器LMC常互锁差速器：LMC常互锁差速器湖北力鸣汽车差速器公司投资5000万元生产新型差速器预计2009年批量生产2010年达验收LMC常互锁差速器0515吨级车辆效提高车辆通性越野性性安全性济性够满足条件情况车辆求种纯机械非液压非液粘非电控中央差速分动装置已申报美英日韩俄罗斯等19国家专利保护技术仅仅项中国发明项世界发明LMC常互锁差速器种类齿轮系统相应轴壳体组成具备传统汽车前轮轮轮间差速器前桥轴间差速器LMC常互锁差速分动器通四支传动轴轮边减速器带动四车轮实现车轮独立驱动两车轮滑情况正常行驶冰雪路面泥泞路面路路面
独特优势彻底解决传统四驱汽车足：高速行驶车轮滑正常行驶实现轴间差速高油耗问题功率循环问题四驱转换麻烦等装LMC常互锁差速分动器车辆具优点：
（1）提高车辆通性：具混合差速LMC常互锁差速分动器实现轮间轴间角意混合差速锁止情况单车轮角线双轮会发生滑转单车轮悬空车辆驱动力正常行驶
（2）提高汽车传动系寿命性：实现意差速消功率循环克服分时四驱四驱状态传动系统耗产生差速器传动轴分动器等机件磨损甚致命性损坏延长传动系统寿命
（3）提高车辆安全性：行车安全转弯容易加速性制动稳定操轻便安全需增加操机构
（4）具良济性：功领先制造成低维修简便节油济环保产品适性广
LMC常互锁差速分动器研发济刺激影响产生产品符合国国情需
12 汽车差速器功
差速器功汽车转弯行驶路面行驶时左右驱动车轮角速度滚动保证两侧驱动车轮面间作纯滚动运动
图11 汽车转弯时驱动轮运动示意图
汽车行驶时左右轮时间滚动路程等图11示转弯时外两侧车轮转弯半径R1R2行程显然外侧车轮滚距离测车轮汽车路面行驶时路面波形会造成两侧车轮滚路程等直路面行驶轮胎气压轮胎负荷胎面磨损程度制造误差等素影响会引起左右车轮滚动半径左右车轮行驶等果驱动桥左右车轮钢性连接行驶时避免会产生驱动轮路面滑移滑转样仅会加剧轮胎磨损功率燃料消耗导致转操性恶化防止现象发生汽车安装差速器保证驱动桥两侧车轮行程等时具旋转角速度满足汽车行驶运动学求方便安装调试差速器解决现差速器动齿轮尺寸受限制设计安装轮毂差速器称轮边差速器两轴间分配转矩保证两输出轴角速度转动汽车行驶时作纯滚动运动提高车辆通性
差速器结构分种形式：
1 齿轮式 汽车广泛采称锥齿轮式差速器具结构简单
质量等优点分普通锥齿轮式差速器摩擦片式差速器强锁止式差速器等
2 凸轮式 现常见滑块凸轮式差速器种高摩擦锁差速器结构紧凑质量结构较复杂
3 蜗轮式 蜗轮式差速器种高摩擦锁差速器种差速器结构复杂制造精度求高限制应
4 牙嵌式 牙嵌式轮差速器锁式差速器种该差速器工作寿命长锁紧性稳定制造加工复杂
13 差速器结构形式介绍
()齿轮式差速器
汽车广泛采差速器称锥齿轮式差速器具结构简单质量较等优点应广泛分普通锥齿轮式差速器摩擦片式差速器强制锁止式差速器等
1．普通锥齿轮式差速器
普通锥齿轮式差速器结构简单工作稳广泛应般条件汽车驱动桥中图12示意图图中ω0差速器壳角速度ω1ω2分左右两半轴角速度To差速器壳接受转矩Tr差速器摩擦力矩T1T2分左右两半轴差速器反转矩
图12 普通锥齿轮式差速器
普通锥齿轮差速器锁紧系数般0．05～0．15两半轴转矩kb1．11～1．35说明左右半轴转矩差认分配两半轴转矩致相等样分配例良路面行驶汽车说合适汽车越野行驶泥泞冰雪路面行驶侧驱动车轮面附着系数时侧车轮面良附着驱动转矩附着系数侧样减法发挥潜牵引力致汽车停驶
2摩擦片式差速器
增加差速器摩擦力矩半轴齿轮7差速器壳1间装摩擦片2(图13)两根行星齿轮轴5互相垂直轴两端制成V形面4差速器壳孔V形面相配两行星齿轮轴5V形面反安装半轴齿轮背面压盘3动摩擦片2动摩擦片2分花键差速器壳1压盘3相连
图13 摩擦片式差速器
摩擦片式差速器锁紧系数k达0．6达4种差速器结构简单工作稳明显提高汽车通性
3．强制锁止式差速器
驱动轮处附着系数较路面时通液压气动操啮合接合器(差速锁)差速器壳半轴锁紧起差速器起作样充分利面附着系数牵装强制锁止式差速器4X2型汽车采差速锁普通锥齿轮差速器锁住汽车牵引力提高倍提高汽车通性然果左右车轮处低附着系数路面锁住差速器牵引力超车轮面间附着力汽车法行驶
强制锁止式差速器充分利原差速器结构结构简单操作方便目前许范围较广重型货车装差速锁
(二)滑块凸轮式差速器
图14双排径滑块凸轮式差速器差速器动件差速器壳1连接起套套两排径孔滑块2装孔中作径滑动滑块两端分差速器动元件凸轮4外凸轮3接触外凸轮分左右半轴花键连接差速器传递动力时动套带动滑块通滑块带动外凸轮旋转时允许外凸轮转速等理凸轮形线应阿基米德螺线加工简单起见圆弧曲线代
图14 滑块凸轮式差速器
(三)蜗轮式差速器
蜗轮式差速器(图15)种高摩擦锁差速器蜗杆24时行星蜗轮3半轴蜗轮15啮合组成行星齿轮系统
图15 蜗轮式差速器
(四)牙嵌式轮差速器
牙嵌式轮差速器(图16)锁式差速器种装种差速器汽车直线行驶时动环减速器传转矩左右轮阻力分配左右动环(左右半轴)侧车轮悬空进入泥泞冰雪等路面时动环转矩全部部分分配侧车轮转弯行驶时外侧车轮快转趋势外侧动环动环脱开中断外轮转矩传递侧车轮慢转趋势侧动环动环压更紧动环转矩全部传轮该差速器转弯时轮单边传动会引起转沉重拖带挂车时尤突出外左右车轮转矩时断时续车轮传动装置受动载荷较单边传动受较载荷
图16 牙嵌式差速器
牙嵌式轮差速器半轴转矩Ab变穷该差速器工作寿命长锁紧性稳定制造加工复杂
14 课题设计初始数
表11 参数表
参数名称 数值
车型 微型客车
驱动形式 FR4×2
发动机位置 前置
高车速 Umax110kmh
爬坡度 imax≥30
汽车总质量 ma1410kg
满载时前轴负荷率 40
外形尺寸 总长La×总宽Ba×总高Ha3496×1445×1841mm3
迎风面积 A≈085 Ba×Ha
空气阻力系数
CD06
轴距 L2200mm
前轮距 B11440mm
轮距 B21420mm
车轮半径 r300mm
离合器 单片干式摩擦离合器
变速器 两轴式四挡
第二章 差速器设计方案
21 差速器方案选择结构分析
根微型客车类型初步选定差速器种类称式行星锥齿轮差速器安装驱动桥两半轴间通两半轴动力传车轮现设计简图：
图21差速器结构方案图
图21称式行星锥齿轮差速器左右壳14两半轴齿轮22行星齿轮3十字轴5动力传输差速器壳1差速器壳带动十字轴5转动十字轴带动安装四轴颈行星齿轮3转动行星齿轮半轴齿轮相互啮合转矩传递半轴齿轮半轴齿轮半轴相连半轴动力传驱动轮完成汽车行驶具结构简单工作稳制造方便安装方便调试简单等优点
211 差速器结构分析
（1）行星齿轮3背面做成球面差速器壳1配合保证行星齿轮具良中性利两半轴齿轮2正确啮合
（2）行星齿轮3半轴齿轮2锥齿轮传动传递转矩时行星齿轮半轴齿轮轴线轴作力齿轮差速器壳间相运动减少齿轮差速器壳间磨损半轴齿轮背面差速器壳相应摩擦面间装垫圈行星齿轮差速器壳间装球面垫圈汽车行驶定里程垫圈磨损通更换垫圈调整齿轮啮合间隙提高差速器寿命
（3）中重型汽车需传递转矩较安装4行星齿轮行星齿轮轴十字轴
（4）保证行星齿轮十字轴间良润滑十字轴轴颈铣出面储存润滑油润滑齿轮背面
22 差速器工作原理
差速器采称式锥齿轮结构原理图22示
图22 差速器差速原理图
差速器壳3行星齿轮5连成体形成行星架减速器动齿轮6固连起动件设角速度ωo半轴齿轮12动件角速度ω1ω2AB两点分行星齿轮4半轴齿轮12啮合点行星齿轮中心点CABC三点差速器旋转轴线距离均r
行星齿轮行星架绕差速器旋转轴线公转时显然处半径rA BC三点圆周速度相等值ωorω1ω2ωo差速器起差速作半轴角速度等差速器壳3角速度
行星齿轮公转时进行传图行星齿轮4公转外绕身轴5角速度ω4转时啮合点A圆周速度ω1rωor+ω4r4啮合点B圆周速度ω2rωorω4r4
ω1r+ω2r（ωor+ω4r4）+(ωorω4r4)
ω1+ω22ωo
角速度分钟转数n表示
n1+n22no （21）
式（21）两半轴齿轮直径相等称式齿轮差速器运动性方程式表明左右两侧半轴齿轮转速等差速器壳转速两倍行星齿轮转速关汽车转弯行驶行驶情况行星齿轮相应转速转两侧驱动车轮转速面滚动滑动
式（21）知：①侧半轴齿轮转速零时侧半轴齿轮转速差速器壳转速两倍②差速器壳转速零时侧半轴齿轮受外力矩转动侧半轴齿轮相转速反转动
称式锥齿轮差速器转矩分配ＭO：减速器传转矩差速器壳行星齿轮轴行星齿轮传半轴齿轮行星齿轮相等臂杠杆两半轴齿轮半径相等行星齿轮没转时总转矩ＭO均分配左右两半轴齿轮Ｍ1Ｍ2Ｍ0／2
两半轴齿轮转速相方转动时设左半轴转速n1右半轴转速n2行星齿轮时针方绕行星齿轮轴转时行星齿轮孔行星齿轮轴轴颈间齿轮背部差速器壳间产生摩擦行星齿轮受摩擦力矩Ｍr方行星齿轮转相反摩擦力矩行星齿轮分左右半轴齿轮附加作相等方相反两圆周力左右驱动车轮存转速差时Ｍ1（Ｍ0Ｍr）／2Ｍ2（Ｍ0+Ｍr）／2左右车轮转矩差等差速器摩擦力矩Ｍr
衡量差速器摩擦力矩转矩分配特性常锁紧系数K表示
K（Ｍ2Ｍ1）／Ｍ0Ｍr／Ｍ0
差速器摩擦力矩Ｍr输入转矩Ｍ0（差速器壳体力矩）定义差速器锁紧系数K快慢半轴转矩Ｍ2／Ｍ1定义转矩
KbＭ2／Ｍ1(1+K) ／(1K)
目前广泛称式锥齿轮差速器摩擦力矩锁紧系数K005~015转矩Kb11~14认左右驱动车轮转速否相等转矩基总均分配样分配例汽车路面直线转弯行驶时令满意汽车坏路面行驶时严重影响通力例汽车驱动车轮接触泥泞冰雪路面时候泥泞路面车轮原滑转路面车轮静止动泥泞路面车轮路面车轮路面间附着力路面半轴作反作反作转矩然车轮路面间附着力较称式锥齿轮差速器具转矩均分配特性车轮分配转矩传滑转驱动车轮转矩相等致总驱动力足克服行驶阻力汽车便前进
图23容易出汽车直线行驶时候两半轴转速相等转弯行驶时实现两半轴转速等：
图23 差速器工作时转矩变化图
汽车直线行驶时时行星齿轮轴转距均分配两半轴齿轮两半轴齿轮转速恒等差速器壳转速传递左右车轮转矩相等时左右车轮转速时相等
汽车转弯行驶时中半轴转动角两半轴转矩均分配必然出现转速转速时汽车稳完成转弯行驶
第三章 差速器非标准零件设计
差速器壳装着减速器动齿轮差速器动锥齿轮尺寸受减速器动齿轮轴承支承座动齿轮导轴承座限制次设计安装驱动桥两半轴间差速器尺寸受轴承座限制轮边差速器非标准零动锥齿轮（称式锥齿轮）行星齿轮轴（十字轴）等等
31称式行星齿轮设计计算
安装半轴间差速器尺寸受轴承座限制影响差速器尺寸齿轮尺寸齿轮设计更加优化显更加重图31行星齿轮初步方案图
图31行星齿轮方案图
311称式行星齿轮参数确定
1行星齿轮齿数目n确定
行星齿轮数目需根承载情况选择承载情况取两反取四微型客车选择两行星齿轮n2
2行星齿轮球面半径确定RB节锥距A0计算
行星齿轮差速器结构尺寸通常取决行星齿轮背面球面半径行星齿轮安装尺寸实际代表差速器锥齿轮节锥距定程度反映差速器锥齿轮节锥距承载力强度
球面半径公式确定：
mm （31）
式中： KB——行星齿轮球面半径系数取252~2992行星齿轮微型客车取值四行星齿轮车矿车取值
T——差速器计算转矩（Nm）Tmin［TceTcs］取TceTcs较值
RB——球面半径
转矩计算
（32）
式中： rr——车轮滚动半径 取rr03m
igh——变速器高档传动igh 1
根选定减速i0值基确定减速器减速型式（单级双级等否需轮边减速器）汽车总布置求离间隙相适应
nn5200rn vamax110kmh rr03m igh1代入（32）中
计算出 io535
动锥齿轮计算转矩Tce
（33）
式中： Tce——计算转矩Nm
Temax——发动机转矩Temax 158 Nm
n——驱动桥数取1
if——变速器传动if3704
i0——减速器传动i0535
η——变速器传动效率η096
k——液力变矩器变矩系数k 1
k d——猛接离合器产生动载系数k d1
i1——变速器低挡传动i11
代入式（3—3）中：
Tce30054Nm
动锥齿轮计算转矩Tcs 89604NmT取较值T Tce30054Nm
数代入式（31）
2740mm
行星齿轮节锥距A0：A0（098~099）（098~099）4040mm
预选节锥距A40mm
3行星齿轮半轴齿轮齿数计算
(1)行星齿轮半轴齿轮齿数确定
轮齿获较高强度希取较模数尺寸会增影响差速器安装求行星齿轮齿数Z1应该取少Z1般少10半轴齿轮齿数般采14～25间数汽车行星齿轮半轴齿轮齿数Z2Z1Z215～20范围
差速器行星齿轮两半轴齿轮时啮合确定两种齿轮齿数时应考虑间装配关系圆锥行星齿轮式差速器中左右两半轴齿轮齿数Z2LZ2R必须行星齿轮数目整便行星齿轮均匀分布半轴齿轮轴线周围否差速器法安装应满足安装条件：
(34)
式中： Z2LZ2R ——左右半轴齿轮齿数称式圆锥齿轮差速器说Z2LZ2R
——行星齿轮数目
——意整数
根述Z112Z220 满足求
（2）差速器圆锥齿轮模数半轴齿轮节圆直径初步确定
首先根面公式求出行星齿轮半轴齿轮节锥角
90°° （35）
1220代入述式子中求
3096° 5904°
第二步式求出圆锥齿轮端端面模数m
m335
查阅相关文献取m4mm
根齿轮设计计算公式：
d2mz24×2080mm
4压力角α
目前汽车差速器齿轮采225°压力角齿高系数08齿数减少10齿轮（行星齿轮）齿顶变尖条件切修正加半轴齿轮齿厚行星齿轮半轴齿轮趋等强度种齿形齿数压力角20°少选225°压力角某总质量较商车采25°压力角提高齿轮强度
5行星齿轮安装孔直径深度L
行星齿轮安装孔直径行星齿轮轴名义尺寸相行星齿轮安装孔深度行星齿轮轴支承长度通常取：
（36）
（37）
（38）
面式中：——差速器传递转矩N·m取33204N·m
——行星齿轮数目取4
——行星齿轮支承面中点锥顶距离mm约半轴齿轮齿宽中点处均直径半 ≈05 d2’ d2’半轴齿轮齿面宽中点处直径d2’08 d2
——支承面许挤压应力取69 MPa
根式 d2’08×8064mm 05×6432mm
述计算出结果代入式（36）（37）中
φ≈28mm L2024≈20mm
312差速器齿轮计算图表
表31 差速器计算图表
序号
名称
计算公式
计算结果
1
行星齿轮齿数
≥10应量取值
12
2
半轴齿轮齿数
14～25需满足式（14）
20
3
模数
4mm
4
齿面宽
b(025～030)Ab≤10m
20mm
5
工作齿高
64mm
6
全齿高
7203
7
压力角
225°
8
轴交角
90°
9
节圆直径
10
节锥角
3096°
11
节锥距
40mm
12
周节
31416
1256mm
13
齿顶高
414mm
225mm
14
齿根高
1788
1788
3012mm
49mm
15
径间隙
0188+0051
0803mm
16
齿根角
432° 698°
17
面锥角
3528°6601°
18
根锥角
2664°5205°
19
外圆直径
mm
mm
20
节圆顶点齿轮外缘距离
mm
mm
21
理弧齿厚
592 mm
663 mm
22
齿侧间隙
0245～0330 mm
0250mm
23
弦齿厚
5269mm
649mm
24
弦齿高
429mm
232mm
313差速器齿轮材料
差速器齿轮减速器齿轮样基渗碳合金钢制造目前制造差速器锥齿轮材料20CrMnTi20CrMoTi22CrMnMo20CrMo等差速器齿轮轮齿求精度较低精锻差速器齿轮工艺已广泛应考虑齿轮许应力弯曲强度次选齿轮材料20CrMnTi查阅工程材料相关资料知材料许应力[210 MPa ~980MPa]
314差速器齿轮强度计算
差速器齿轮尺寸受结构限制承受载荷较减速器齿轮样常处啮合状态汽车转弯左右轮行驶路程时侧车轮滑滑转时差速器齿轮啮合传动相运动差速器齿轮应进行弯曲强度校核轮齿弯曲强度
MPa (39)
式中： ——差速器行星齿轮传半轴齿轮转矩计算式取49806N·m
——差速器行星齿轮数
b2d2——分半轴齿轮齿宽端分度圆直径mm
——尺寸系数反映材料均匀性齿轮尺寸热处理关
ｍ时＝0629
——载荷分配系数两齿轮均骑马式支承型式时＝100～11方式支承时取110～125支承刚度时取值
——质量系数汽车驱动桥齿轮齿轮接触良周节径跳动精度高时取10
——计算汽车差速器齿轮弯曲应力综合系数参图32取0225
Tmin［TceTcs］时[]980 MpaT Tcf时[]210Mpa
图32 弯曲计算综合系数
根式（3—9）：
4786MPa〈980 MPa
差速器齿轮满足弯曲强度求
32差速器行星齿轮轴设计计算
321行星齿轮轴分类选
行星齿轮种类差速器齿轮轴种类常见字轴十字轴型汽车转矩字轴载货质量汽车传递转矩较轴寿命提高轴承载力常十字轴四轴轴颈分配转矩效提高轴寿命
次设计参考微型客车选行星齿轮字轴
322行星齿轮轴尺寸设计
行星齿轮支承长度≈20mm根安装时候方便选择轴颈长度L145 mm行星齿轮安装孔直径d122mm轴颈直径d2预选22mm
323行星齿轮轴材料
轴选择满足强度热衡轴伸部位承受径载荷等条件
轴常材料碳素钢合金钢碳素钢价廉应力集中敏感性合金钢低应较广泛重者承受较轴宜选35404550等优质碳素钢中45钢常次选轴材料45钢
33差速器垫圈设计计算
垫圈垫连接件螺母间零件般扁形金属环保护接件表面受螺母擦伤分散螺母接件压力垫圈种类：弹簧垫圈垫圈密封垫圈球面垫圈等垫圈材料通常软钢青铜尼龙聚甲醛塑料
差速器传递转矩时候行星齿轮半轴齿轮受轴力齿轮差速器壳间相运动垫圈减少磨损差速器两垫圈垫圈半轴齿轮支承垫圈圆形垫圈连接件软质硬质较脆作增接触面积分散压力防止质远压坏外差速器行星齿轮支承垫圈球面垫圈球面垫圈行星齿轮行星十字轴固定起传递转矩
331半轴齿轮垫圈尺寸设计
图34示：垫圈结构方案简图
图34 垫圈
参考微型客车半轴直径数50mm图34（a）示装配关系选择半轴齿轮垫圈安装孔直径D50 mm初步预选安装孔直径D2505mm图34（b）根安装简易程度选取垫圈厚度h16mm选材料聚甲醛塑料
332行星齿轮球面垫圈尺寸设计
图35 球面垫圈
字轴轴颈直径22mm根装配关系选择球形垫圈安装孔直径D222mm厚度h11mm选材料聚甲醛塑料
第四章 差速器标准零件选
41螺栓选螺栓材料
螺栓种类着机械相关行业发展螺栓求越越高求螺栓具较高强度精密度高目前常见螺栓六角头螺栓（全螺纹）六角头铰制孔螺栓六角头螺杆带孔螺栓等
微型客车载货车1984年前连接桥动锥齿轮左差速器壳12M12×15螺栓改M14×15螺栓1984年前连接螺栓拧紧容易发热松动松动原齿轮差速器左壳间没传动销螺栓拧紧力矩足[仅784~98Nm]拧紧力矩造成动齿轮差速器左壳贴合面间摩擦力矩足承受汽车行驶工况常变化导致交变载荷造成贴合面间松动动齿轮差速器左壳间连接螺栓足够拧紧力矩拧紧力矩求较直径连接螺栓生产条件允许连接螺栓加M14×15拧紧力矩加1372~1568 Nm情况较改善现六角头螺栓尺寸 M14×15细牙螺纹GBT 5782 M14×15
现生产螺栓原材料般碳素钢锈钢铜三种加强螺栓强度次选碳素钢
42螺母选螺母材料
课学螺母六角薄螺母六角开槽螺母机械行业汽车行业相关行业年发展螺母种类型号越越齐全根差速器已选定尺寸 M14×15螺栓装配关系选择差速器螺母应该M14性等级8级表面处理AI型六角螺母：GBT6170 M14符合微型客车螺栓求
现般生产螺母原材料般碳素钢锈钢铜三种加强螺栓强度次选碳素钢
43差速器轴承选
轴承支撑着轴零件引导轴旋转承受轴空转零件根装配关系连接零件形状选轴承圆锥滚子轴承差速器半轴计算数取差速器轴承外径80
mm左右径50 mm左右参考机械设计课程设计手册选取圆锥滚子轴承型号7510E GBT 2971994
第五章 差速器总成装配调整
51 差速器总成装配
设计完差速器组成部件差速器进行装配工业装配步骤：
(1) 压力机轴承圈压入左右差速器轴颈
(2) 左差速器壳放工作台行星齿轮38半轴齿轮相配合工作面
涂抹机油半轴齿轮面垫圈连半轴齿轮起装入已装行星齿轮球面垫圈十字轴装入左差速器壳十字槽中行星齿轮半轴齿轮啮合
行星齿轮装右边半轴齿轮面垫圈差速器右壳合左壳注意准壳体合件标记右左插入螺栓螺栓左端套锁片螺母紧固半轴齿轮支承端面支承垫圈间间隙应05mm
(3) 动齿锥齿轮装差速器左壳螺栓锁紧
52差速器零部件调整
齿轮啮合间隙调整：正确齿轮啮合间隙范围015~040 mm齿轮齿轮间隙变动范围015 mm：齿轮齿轮间隙015 mm间隙030 mm齿轮间隙040 mm齿轮间隙025 mm等齿轮啮合间隙调整移动差速器轴承调整螺母达差速器轴承预紧度已预先调调整啮合间隙时侧调整螺母松紧少侧调整螺母松紧少便差速器轴承预紧度保持变
结
学学程中课程设计重环节步入社会参实际汽车零件设计次极演示次做设计初选题差速器组成部分设计计算绘图直完成设计期间查找资料老师指导学交流反复修改图纸等等程力次检验充实
学校提供实验设备实验条件反复做次差速器拆装实验结合查找资料更深层次解差速器途工作原理熟悉差速器非标准件设计步骤锻炼独立成功完成实验力培养独立设计力次课程设计学公基础知识专业知识次实际检验巩固时走现汽车设计工作岗位前次热身
设计中碰问题刚开始透彻明白差速器工作原理汽车行驶时起作设计难进行差速器行星锥齿轮设计参数选定选十字轴尺寸设计标准零件选碰困难查阅图书馆资料网信息熟悉零件特点较选定零件优劣性安装调整难易程度选合适零件攻克难题欣喜时受益匪浅
完成课程设计程中收获学会查找相关资料相关标准初步学会分析数提高绘图力懂许验公式获前懈努力结果时然课题需辈努力完善学会做事应态度心态出现问题偏差轻视童富国正确途径解决做事情程中耐心毅力遇困难退堂鼓坚持找思路解决问题工作中学会合作态度认真听取意见样做起事情事半功倍收获时暴露身足专业知识学够深够透彻表面理解缺乏综合应专业知识力材料解等等次设计学四年学知识次检阅明白浅薄然马毕业求学路长更应该工作中学努力成社会贡献
致 谢
次文历时月够利完成非努力文开始选题现利完成首先感谢指导老师XX身学知识学态度帮助失信心时候克服困难条件文利完成指出方感谢分组学帮助感谢提供资料时撰写文意见建议外感谢学期间传授知识老师悉心教导获专业知识文完成基础感谢学校提供创造利完成文实验条件
郑重感谢父母创造学条件断进步成熟拥更资完成完善生
参考文献
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