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1、學(xué)號 06071305 成績 汽車專業(yè)綜合實踐說明書 設(shè)計名稱：汽車差速器設(shè)計 設(shè)計時間 2010年 4月 系 別 機電工程系 專 業(yè) 汽車服務(wù)工程 班 級 13班 姓 名 鄭永豹 指導(dǎo)教師 鄧寶清 2010 年 05 月 24 日 目錄 一、設(shè)計任務(wù)書 - 1 - 二、差速器的功用類型及組成 - 2 - （一）、齒輪式差速器 - 2 - （二）滑塊凸輪式差速器 - 2 - （三）蝸輪式差速器 - 3 - （四）牙嵌式自由輪差速器 - 4 - 三、主減速器基本參數(shù)的選擇計算 -

2、6 - （一）主減速器直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 - 6 - 四、主減速器主、從動齒輪的支撐方案選擇 - 10 - （一）、主動齒輪的支撐 - 10 - 五、差速器設(shè)計計算 - 13 - （一）差速器中的轉(zhuǎn)矩分配計算 - 13 - （二）差速器的齒輪主要參數(shù)選擇 - 13 - 六．總結(jié) - 17 - 參考文獻 - 18 - 附圖 - 19 - 一、設(shè)計任務(wù)書 已知條件：（1）假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大； （2）發(fā)動機到主傳動主動齒輪的傳動效率； （3）車速度允許誤差為3%； （4）工作情況：每天工作16小時，連續(xù)

3、運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)； （5）工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀態(tài)，環(huán)境最高溫度為30度； （6）要求齒輪使用壽命為17年（每年按300天計）； （7）生產(chǎn)批量：中等。 （8）半軸齒輪、行星齒輪齒數(shù)，可參考同類車型選定，也可自己設(shè)計。 （9）主傳動比、轉(zhuǎn)矩比參數(shù)選擇不得雷同。 傳動方案：如參考圖例 設(shè)計工作量：（1）差速器設(shè)計計算說明書1份。 （2）差速器裝配圖1張（A0圖紙）；按要求繪制差速器總成圖，包括主傳動及半軸。 （3）零件工作圖2張（同一設(shè)計小組的各個

4、同學(xué)的零件圖不得重復(fù)，須由指導(dǎo)教師指導(dǎo)選定）； - 9 - 二、差速器的功用類型及組成 差速器——能使同一驅(qū)動橋的左右車輪或兩驅(qū)動橋之間以不同角速度旋轉(zhuǎn)，并傳遞轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)。起輪間差速作用的稱為輪間差速器，起橋間作用的稱橋間（軸間）差速器。輪間差速器的功用是當汽車轉(zhuǎn)彎行駛或在不平路面上行駛時，使左右驅(qū)動輪以不同的轉(zhuǎn)速滾動，即保證兩側(cè)驅(qū)動車輪作純滾動。 （一）、齒輪式差速器 齒輪式差速器有圓錐齒輪式和圓柱齒輪式兩種。 按兩側(cè)的輸出轉(zhuǎn)矩是否相等，齒輪差速器有對稱式（等轉(zhuǎn)矩式）和不對稱式（不等轉(zhuǎn)矩式）。目前汽車上廣泛采用的是對稱式錐齒輪差速器，具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量較小等優(yōu)點，應(yīng)用廣泛。它

5、又可分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強制鎖止式差速器等。其結(jié)構(gòu)見下圖： （二）滑塊凸輪式差速器 圖二—2為雙排徑向滑塊凸輪式差速器。 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?；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。內(nèi)、外凸輪分別與左、右半軸用花鍵連接。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。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。 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。但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，禮零件材料、機械加工、

6、熱處耶、化學(xué)處理等方面均有較高的技術(shù)要求。 （三）蝸輪式差速器 蝸輪式差速器(圖二—3)也是一種高摩擦自鎖差速器。蝸桿2、4同時與行星蝸輪3與半軸蝸輪1、5嚙合，從而組成一行星齒輪系統(tǒng)。蝸輪式差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比kb可高達5．67～9．00，鎖緊系數(shù)是達0．7～0．8。但在如此高的內(nèi)摩擦情況下，差速器磨損快、壽命短。當把kb降到2．65～3．00，k降到0．45～0．50時，可提高該差速器的使用壽命由于這種差速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，因而限制了它的應(yīng)用。 （四）牙嵌式自由輪差速器 牙嵌式自由輪差速器(圖5—24)是自鎖式差速器的一種。裝有這種差速器的汽車在直線行駛時，主動環(huán)可將由

7、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)。當一側(cè)車輪懸空或進入泥濘、冰雪等路面時，主動環(huán)的轉(zhuǎn)矩可全部或大部分分配給另一側(cè)車輪。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。由于該差速器在轉(zhuǎn)彎時是內(nèi)輪單邊傳動，會引起轉(zhuǎn)向沉重，當拖帶掛車時尤為突出。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。 牙嵌式自由輪差速器的半軸轉(zhuǎn)矩比Ab是可變的，最大可為無窮大。該差速器工作可靠，使用壽命長，鎖緊性能穩(wěn)定，制造

8、加工也不復(fù)雜。 綜上所述，本次汽車專業(yè)綜合實踐將對對稱式錐齒輪差速器進行設(shè)計。 三、主減速器基本參數(shù)的選擇計算 發(fā)動機Nmax: 74kw/5600rmp 發(fā)動機Mmax: 134N.m/4000rmp I檔變比: 3.27 主傳動比3.2～3.8 差速器轉(zhuǎn)矩比S=1.3 安全系數(shù)為n=1.5 發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩，，發(fā)動機到主傳動主動齒輪的傳動效率，安全系數(shù) 一檔變比，本次設(shè)計選用主加速器傳動比 因此總傳動比 因此輸出轉(zhuǎn)矩N.m 差速器轉(zhuǎn)矩比S=1.1~1.4之間選取，這里取S=1.3軸最大轉(zhuǎn)矩為，半軸最小轉(zhuǎn)矩為 得到方程解得： （一）主

9、減速器直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計 1.選定高速級齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）按題目已知條件，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）選用精度等級8級精度 3）齒輪材料用，滲碳淬火，齒面硬度為 4）選擇主、從動錐齒輪齒數(shù)時應(yīng)考慮如下因素：為了磨合均勻，，之間應(yīng)避免有公約數(shù)。選小齒輪 取 2.按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 承載能力一般取決于彎曲強度,故先按彎曲強度設(shè)計,驗算接觸強度。有 確定式中各項數(shù)值： 因載荷有較重沖擊，查得故初選載荷系數(shù) ，計算端面重合度 齒寬系數(shù)選取 查得，，， 查得，；取 查得 取,設(shè)計齒輪模數(shù)： 將確定后

10、的各項數(shù)值代入設(shè)計公式 求得： 修正： 查得 （動載系數(shù)） 查得 （齒向載荷分布系數(shù)） 查得 （齒間載荷分配系數(shù)） 則 則選取第一系列標準模數(shù) 齒輪主要幾何尺寸： ； ； ； ，取， 校核齒面接觸疲勞強度 查得（彈性系數(shù)） 查得（節(jié)點區(qū)域系數(shù)） 查得（接觸強度重合度系數(shù)） 按不允許出現(xiàn)點蝕，查得， 取 則 將確定出的各項數(shù)值代入接觸度校核公式，得 接觸強度滿足. 直齒圓柱齒輪傳動幾何尺寸 名稱 符號 計算公式 結(jié)果（mm） 分度圓直徑 齒頂高

11、齒根高 全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 中心距 四、主減速器主、從動齒輪的支撐方案選擇 主減速器中必須保證主、從動齒輪具有良好的嚙合狀況，才能使它們很好的工作。齒輪的正確嚙合，除與齒輪的加工質(zhì)量、裝配調(diào)整及軸承、主減速器殼體的剛度有關(guān)外，與齒輪的支撐剛度也密切相關(guān)。 （一）、主動齒輪的支撐 主動齒輪的支撐可分為懸臂式支撐（如圖四—1）和夸置式支撐（如圖四—2）兩種。 懸臂式支撐結(jié)構(gòu)的特點是在錐齒輪大端一側(cè)采用較長的軸頸，其上安裝兩個圓錐滾子軸承。為了減小懸臂長度和增加兩支撐件的距離，以改善支撐

12、剛度，應(yīng)使兩軸承圓錐滾子的大端朝外，使作用在齒輪上離開錐頂?shù)妮S向力由靠近齒輪的軸承承受，而反向軸向力則由另一軸承承受。為了盡可能地增加支撐剛度，支撐距離應(yīng)大于2.5倍的懸臂長度，且應(yīng)比齒輪節(jié)圓直徑的70%還大，另外靠近齒輪的軸頸應(yīng)不小于懸臂的尺寸。為了方便拆裝，應(yīng)使靠近齒輪的軸承軸頸比另一軸承的支撐軸頸大些?？拷X輪的支撐軸承有時也采用圓柱滾子軸承，這時另一軸承必須采用能承受雙向軸向力的雙列圓錐滾子軸承。支撐剛度除了與軸承形式、軸頸大小、支撐距離和懸臂長度有關(guān)以外，還與軸承與軸及軸承與座孔之間的配合緊度有關(guān)。 懸臂式支撐結(jié)構(gòu)簡單，支撐剛度較差，用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的轎車、輕型貨車的單級主減速器及

13、許多雙級主減速器中。 跨置式支撐結(jié)構(gòu)的特點是在錐齒輪的兩端均有軸承支撐，這樣可以大大增加支撐剛度，又使軸承負荷減小，齒輪嚙合條件改善，因此齒輪的承載能力高于懸臂式。此外，由于齒輪大端一側(cè)軸頸上的兩個相對安裝的圓錐滾子軸承之間的距離很小，可以縮短主動齒輪軸的長度，使布置更緊湊，并可減小傳動軸夾角，有利于整車布置。但是跨置式支撐必須在主減速器殼體上有支撐導(dǎo)向軸承所需要的軸承座，從而使主減速器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本提高。另外，因主、從動齒輪之間的空間很小，致使主動齒輪的導(dǎo)向軸承尺寸受到限制，有時甚至布置不下或使齒輪拆裝困難?？缰檬街沃械膶?dǎo)向軸承都為圓柱滾子軸承，并且內(nèi)外圈可以分離或根本不帶內(nèi)

14、圈。它僅承受徑向力，尺寸根據(jù)布置位置而定，是易損壞的一種軸承。 在需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩情況下，最好采用跨置式支撐結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計題目是主減速器傳遞力矩不大的越野車，因此采用懸臂式支撐結(jié)構(gòu)。 （二）、從動齒輪的支撐 從動錐齒輪的支撐（圖四—3所示），其支撐剛度與軸承的形式、支撐間的距離及軸承之間的分布比例有關(guān)。從動錐齒輪多采用圓錐滾子軸承支撐。為了增加支撐剛度，兩軸承的圓錐滾子大端應(yīng)向內(nèi)，以減小尺寸c+d。為了使從動錐齒輪背面的減速器殼體處有足夠的位置來設(shè)置加強肋以增強支撐穩(wěn)定性，c+d應(yīng)不小于從動錐齒輪大端分度圓直徑的70%。為了使載荷能盡量均勻分配在兩軸承上，應(yīng)盡量使尺寸c等于或大

15、于尺寸d。在具有大的主傳動比和徑向尺寸較大的從動錐齒輪的主減速器中，為了限制從動錐齒輪因受軸向力作用而產(chǎn)生偏移，在從動錐齒輪的外緣背面加設(shè)輔助支撐（圖四—4）。輔助支撐與從動錐齒輪背面之間的間隙，應(yīng)保證偏移量達到允許極限時能制止從動錐齒輪繼續(xù)變形。主、從動齒輪受載變形或移動的許用偏移量如圖四—5所示。 - 22 - 五、差速器設(shè)計計算 （一）差速器中的轉(zhuǎn)矩分配計算 當變速箱掛1檔時，發(fā)動機通過變速箱輸出的轉(zhuǎn)矩最大，主傳動比、1檔變速比； 差速器的轉(zhuǎn)矩 （1） 左右驅(qū)動車輪不存在差速情況 由變速器傳來的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)差速器殼、行星齒輪軸和行星齒輪傳給半軸齒輪。行星齒輪相當于一

16、個等臂杠桿，而兩個半軸齒輪半徑也是相等的。因此，當行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)時，總是將轉(zhuǎn)矩平均分配給左、右兩半軸齒輪，即： 左右驅(qū)動車輪存在差速情況 轉(zhuǎn)矩比S：較高轉(zhuǎn)矩側(cè)半軸傳遞轉(zhuǎn)矩與較低轉(zhuǎn)矩側(cè)半軸傳遞轉(zhuǎn)矩之比稱為轉(zhuǎn)矩比S，即： （取S=1.3） 整理以上兩個式子得，，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得， 在設(shè)計過程中要將安全系數(shù)考慮上，安全系數(shù)范圍，該設(shè)計取。 設(shè)計中較高轉(zhuǎn)矩側(cè)半軸傳遞轉(zhuǎn)矩： （二）差速器的齒輪主要參數(shù)選擇 （1）行星齒輪數(shù)n 行星齒輪數(shù)n需根據(jù)承載情況來選擇的，由于是小轎車

17、的差速器所以行星齒輪數(shù)n選擇2個。 （2）行星齒輪球面半徑和節(jié)錐距的確定 行星齒輪球面半徑反映了差速器錐齒輪節(jié)錐距的大小和承載能力，可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定 式中：由于是2個行星齒輪的差速器的轎車，所以取行星齒輪球面半徑系數(shù)，差速器計算轉(zhuǎn)矩，則 取整 差速器行星齒輪球面半徑確定后，可初步根據(jù)下式確定節(jié)錐距 取 行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)的選擇 小轎車齒輪強度要求不太高，可以選取行星齒輪齒數(shù)，半軸齒輪齒數(shù)初選為24，與的齒數(shù)比為1.6，兩個半軸齒數(shù)和為48，能被行星齒輪數(shù)2整除，所以能夠保證裝配，滿足設(shè)計要求。 行星齒輪和半軸齒

18、輪節(jié)錐角、及模數(shù)m 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角、分別為 當量齒數(shù)： 當量齒數(shù)都大于17，因此 錐齒輪大端端面模數(shù)m為 行星齒輪分度圓直徑，半軸齒輪分度圓直徑。 壓力角采用推薦值，齒高系數(shù)為0.8。 行星齒輪軸直徑d及支承長度L 行星齒輪軸直徑與行星齒輪安裝孔直徑相同，行星齒輪在軸上的支承長度也就是行星齒輪安裝孔的深度。 行星齒輪軸直徑d為 行星齒輪在軸上的支承長度L為 差速器齒輪的幾何尺寸計算 查得修正系數(shù) 齒側(cè)間隙 汽車差速器

19、直齒輪錐齒輪的幾何尺寸計算步驟見下表 序號 項目 計算公式 結(jié)果 1 行星齒輪齒婁 ，應(yīng)盡量取小值 15 2 半軸齒輪齒數(shù) ，且滿足 24 3 模數(shù) m 2.5 4 齒面寬度 ； 9mm 5 齒工作高 4.000mm 6 齒全高 4.521mm 7 壓力角 一般汽車：；有些重型車： 8 軸交角 9 節(jié)圓直徑 ； ； 10 節(jié)錐角 ； ； 11 節(jié)錐距 12 周節(jié) 13 齒頂高 ， ， 14 齒根高 ； ； 15 徑向間隙

20、 c=0.521mm 16 齒根角 ； ； 17 面錐角 ； ； 18 根錐角 ； ； 19 外圓直徑 ； ； 20 節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離 ； ； 21 理論弧齒厚 ； 22 齒側(cè)間隙 B B=0.127 23 弦齒厚 ; ; 24 弦齒高 ; ; 差速器齒輪強度計算 根據(jù)輪齒彎曲應(yīng)力公式， ，， J取0.255，半軸齒輪齒面寬。半軸大端分度圓直徑前面計算得到，質(zhì)量系數(shù)，由于模數(shù)，大于，因此尺寸系數(shù)，齒面載荷分配系數(shù)，半軸齒輪計算轉(zhuǎn)矩。，；則滿足設(shè)計要求。 六．總結(jié) 課程設(shè)計是機械設(shè)計當中的非常重要

21、的一環(huán)，本次課程設(shè)計時間短暫略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充實的課程設(shè)計，從中得到的收獲還是非常多的。 作為一名汽車服務(wù)工程大三的學(xué)生，我覺得能做類似的課程設(shè)計是十分有意義，而且是十分必要的。在已度過的大三的時間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當數(shù)查閱大量的設(shè)計手冊了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設(shè)計手冊是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在作設(shè)計

22、，但我們不是藝術(shù)家。他們可以拋開實際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依、有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。 設(shè)計過程中反復(fù)拆裝差速器實物，研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和配合關(guān)系，多次參觀實驗室，和老師跟同學(xué)共同探討問題，一項項克服難關(guān)，最終完成了本次課程設(shè)計。從而把以前學(xué)習(xí)的理論知識更好的與實際結(jié)合，使我對汽車差速器這一部分更加了解，并熟知其工作原理。 在設(shè)計過程中培養(yǎng)了我的綜合運用機械設(shè)計課程及其他課程理論知識和利用生產(chǎn)時間知識來解決實際問題的能力，真正做到了學(xué)以致用。在此期間我我們同學(xué)之間互相幫助，共同面對機械設(shè)計課程設(shè)計當中遇到的困難，培養(yǎng)了我們的團

23、隊精神。在這些過程當中我充分的認識到自己在知識理解和接受應(yīng)用方面的不足，特別是自己的系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)能力的欠缺，將來要進一步加強，今后的學(xué)習(xí)還要更加的努力。 作為一名專業(yè)學(xué)生掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，由于本次大作業(yè)要求用 auto CAD制圖，因此要想更加有效率的制圖，我們必須熟練的掌握它。 雖然過去從未獨立應(yīng)用過它，但在學(xué)習(xí)的過程中帶著問題去學(xué)我發(fā)現(xiàn)效率好高，記得大一學(xué)CAD時覺得好難就是因為我們沒有把自己放在使用者的角度，單單是為了學(xué)而學(xué)，這樣效率當然不會高。邊學(xué)邊用這樣才會提高效率，這是我作本次課程設(shè)計的第二大收獲。但是水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。 參考文獻 《機械設(shè)計》——高等教育出版社 《機械設(shè)計課程設(shè)計》——機械工業(yè)出版社 《工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)》——高等教育出版社 《機械工程圖學(xué)》——科學(xué)出版社 《機械工程圖學(xué)習(xí)題集》——科學(xué)出版社 《集合量公差與檢測》——上海科學(xué)技術(shù)出版社 《機械原理》——高等教育出版社 《autoCAD實用教程》——哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 《汽車設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》——中國電力出版社 附圖