差速器设计3.31分析
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差速器设计根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互关系表明:汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。
例如,转弯时外侧车轮的行程总要比内侧的长。
另外,即使汽车作直线行驶,也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同,或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求车轮行程不等。
在左右车轮行程不等的情况下,如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮,则会由于左右驱动车轮的转速虽相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾,引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。
这不仅会使轮胎过早磨损、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等,还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。
此外,由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移,易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。
为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病,汽车左右驱动轮间都装有差速器,后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以不同速度旋转的特性,从而满足了汽车行驶运动学要求。
同样情况也发生在多桥驱动中,前、后驱动桥之间,中、后驱动桥之间等会因车轮滚动半径不同而导致驱动桥间的功率循环,从而使传动系的载荷增大,损伤其零件,增加轮胎的磨损和燃料的消耗等,因此一些多桥驱动的汽车上也装了轴间差速器。
3.3.1差速器的结构型式选择差速器的结构型式选择,应从所设计汽车的类型及其使用条件出发,以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。
差速器的结构型式有多种。
大多数汽车都属于公路运输车辆,对于在公路上和市区行驶的汽车来说,由于路面较好,各驱动车轮与路面的附着系数变化很小,因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器,作为安装在左、右驱动轮间的所谓轮间差速器使用;对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说,为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车,则可采用防滑差速器。
对称式圆锥行星齿轮差速器的设计由于在差速器壳上装着主减速器从动齿轮,所以在确定主减速器从动齿轮尺寸时,应考虑差速器的安装。
差速器的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。
1.1.1差速器齿轮的基本参数的选择(1)行星齿轮数目的选择 载货汽车采用4个行星齿轮。
(2)行星齿轮球面半径B R 的确定圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸,通常取决于行星齿轮的背面的球面半径B R ,它就是行星齿轮的安装尺寸,实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距,因此在一定程度上也表征了差速器的强度。
球面半径B R 可按如下的经验公式确定:3T K R B B = mm (3.3)式中:B K ——行星齿轮球面半径系数,可取2.52~2.99,对于有4个行星齿轮的载货汽车取小值;T ——计算转矩,取Tce 和Tcs 的较小值,N·m.根据上式B R =2.7=47.62mm 所以预选其节锥距A 0=48mm(3)行星齿轮与半轴齿轮的选择为了获得较大的模数从而使齿轮有较高的强度,应使行星齿轮的齿数尽量少。
但一般不少于10。
半轴齿轮的齿数采用14~25,大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比z 1/z 2在1.5~2.0的范围内。
差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合的,因此,在确定这两种齿轮齿数时,应考虑它们之间的装配关系,在任何圆锥行星齿轮式差速器中,左右两半轴齿轮的齿数L z 2,R z 2之和必须能被行星齿轮的数目所整除,以便行星齿轮能均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围,否则,差速器将无法安装,即应满足的安装条件为:I nz z RL =+22 (3.4)式中:L z 2,R z 2——左右半轴齿轮的齿数,对于对称式圆锥齿轮差速器来说,L z 2=R z 2n ——行星齿轮数目; I ——任意整数。
在此1z =11,2z =20 满足以上要求。
(4)差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 首先初步求出行星齿轮与半轴齿轮的节锥角1γ,2γ211arctanz z =γ=11arctan 20=28.81° 1γ=90°-2γ=61.19° 再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数mm=110sin 2γz A =220sin 2γz A =247.5sin 28.8111⨯︒=4.16mm 得11 4.1611d mz ==⨯=45.77mm 22mz d ==4.16×20=83.21mm (5)压力角α目前,汽车差速器的齿轮大都采用22.5°的压力角,齿高系数为0.8。
差速器优化现状分析报告一、引言差速器作为汽车传动系统的重要部件,具有平稳分配驱动力和使车辆在转弯时保持稳定的功能。
然而,随着汽车技术的不断发展,差速器也面临着一些问题和挑战。
本报告旨在对差速器优化现状进行分析,探讨可能的改进方向。
二、差速器的作用及问题差速器通过将驱动力分配到两个驱动轴,使车辆克服转弯阻力,并提高行驶安全性。
然而,目前存在一些问题,包括:1. 传动效率低:由于差速器内部零部件的摩擦和损耗,传动效率不高,会导致能源浪费。
2. 转弯时差速器失效:在转弯时,由于内外车轮不同速,差速器可能出现失效,从而造成行驶异常和安全隐患。
3. 无法适应不同行驶状况:现有的差速器设计往往无法在不同的路面和工况下自适应,影响了车辆的操控性和舒适性。
三、差速器优化的关键技术为了解决上述问题,差速器需要进行优化改进。
以下是一些关键技术,有望提升差速器的性能:1. 磁流变液体技术:将磁流变液体应用于差速器中,可以调节差速器的阻力和分配特性,使其在转弯时能更好地分配驱动力,提高行驶稳定性。
2. 电子控制系统:加入电子控制系统,通过实时监测车轮转速和车辆操控信息,实现差速器的智能调节,提高适应性和驾驶体验。
3. 新型材料应用:采用轻量化材料和磨损低的摩擦材料,减小差速器自重和内部零部件磨损,提高传动效率和使用寿命。
四、差速器优化现状分析目前,差速器优化主要围绕传动效率、转弯安全性和适应性展开。
以下是一些相关研究与改进的现状分析:1. 传动效率提升:研究人员通过改变差速器的内部结构和增加磨损低的材料,有效减小了传动能量损失,提高了传动效率。
2. 转弯安全性改进:引入磁流变液体技术和电子控制系统,实现了差速器在转弯时的及时响应和动态调整,提高了转弯安全性。
3. 适应性改善:研究人员通过采用新型材料和结构设计,使差速器能更好地适应不同的路面和工况,提升了车辆的操控性和舒适性。
五、差速器优化的挑战与展望虽然差速器优化在实践中取得了一些成果,但仍然面临着一些挑战。
齐齐哈尔大学大学普通高等教育综合实践设计题目:差速器设计及驱动半轴设计学院:机电工程学院专业班级:机械082班学生姓名:姜巍学号:2008111016指导教师:刘尚成绩:时间:2010年11月15日目录1 基本数据 (3)2 普通圆锥齿轮差速器设计 (3)2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (3)2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (4)2.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算 (4)2.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 (4)2.3.2 差速器齿轮的几何计算 (7)2.3.3 差速器齿轮的强度计算 (9)2.3.4差速器齿轮的材料 (10)3 驱动半轴的设计 (10)3.1 结构形式分析 (10)3.2 半浮式半轴杆部半径的确定 (10)3.3 半轴花键的强度计算 (12)3.4 半轴其他主要参数的选择 (12)3.5 半轴的结构设计及材料与热处理 (13)4.参考文献 (13)差速器设计及驱动半轴设计1.所设计车辆基本参数参数名称数值单位车辆前后轴距2620mm前轮距1455mm后轮距1430mm总质量2100Kg最大功率76.0Kw最大扭矩158Nm最高车速140Km/h2.普通圆锥齿轮差速器设计汽车在行驶过程中,左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。
例如,在转弯时内外两侧车轮行程显然不同,即外侧的车轮滚过的路程大于内侧车轮;汽车在不平的路面上行驶,由于轮胎气压,轮胎负荷,胎面磨损程度不同以及制造误差等影响,也会引起左右车轮因滚动半径的不同而使左右车轮行程不等。
如果驱动桥的左右车轮刚性连接,则行驶时不可避免的会产生驱动轮在路面上的滑移或滑转。
这不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗,而且可能导致操纵性能恶化。
为防止这类现象发生,汽车在左右驱动轮间装有轮间差速器,从而保证驱动桥两侧车轮在行程不等的情况下具有不同角速度,满足了汽车行驶时的运动要求。
差速器用来在两轴之间分配转矩,保证两输出轴有可能以不同角速度转动。
差速器设计在车辆行驶过程中,会碰到多种情形的车况,导致左右车轮的行走的里程不同,即左右车轮会以不同的速度行驶,即会有左右车轮的转速不同。
例如:(1)汽车在进行转弯时,外侧的车轮要经过更多的路程,速度要比侧车轮速度大;(2)当车辆上的货物装的左右不均匀时,两侧车轮也会产生速度差;(3)当两侧车轮的气压不相等时,会导致车轮外径大小不同,导致速度差;(4)当一侧车轮碰到有阻碍,另一侧没有阻碍或是两侧车轮都碰到阻碍,但阻碍的情况不同时,也会有速度差;(5)当两侧车轮的磨损状况不同时,也会导致车轮大小不同,或者是受到的摩檫力矩大小不同,产生速度差;所以从上述列出的几种情况中可以得出这样一个结论,即使是在直线道路上行驶,左右车轮也会不可避免地出现速度差。
如果此时两侧车轮是由一根驱动轴驱动,那么传给两侧车轮的转速一样,那么无论是在什么路况下行驶,必然会发生车轮的滑移或者滑转现象。
在这种情况下,轮胎的损耗将比正常情况下的损耗剧烈,同时也使得发动机的功率得不到充分的发挥。
另一方面也会使得车辆不能按照预订的要求行驶,可能造成危险。
为了使车轮相对地面的滑磨尽量减少,因此在驱动桥中安装有差速器,并通过两侧半轴驱动车轮,使得两侧的车轮可以以不同的速度行驶,使车轮接近纯滚动。
差速器按结构可分为齿轮式、凸轮式、涡轮式和牙嵌式等多种型式。
在一般用途的汽车上,差速器常选择对称锥齿轮式差速器。
它的特点是,左右两个半轴齿轮大小相同,然后将转矩分配给左右两个驱动轮。
因此此次设计选用对称式锥齿轮式差速器。
差速器结构:P147图差速器壳由左右两半组成,用螺栓固定在一起整个壳体的两端以锥形滚柱轴承支承在主传动壳体的支座,上面用螺钉固定着轴承盖。
两轴承的外端装有调整圈,用以调整轴承的紧度。
并能配合主动齿轮轴轴承壳与壳体之间的调整垫片,调整主动,从动锥齿轮的啮合间隙和啮合印痕。
为了防止松动,在调整圈外缘齿间装有锁片,锁片用螺钉固定在轴承盖上。
十字轴的4个轴颈分别装在差速器壳的轴孔,其中心线与差速器的分界面重合。
汽车差速器的设计解读汽车差速器是汽车传动系统中的重要组件之一,它承担着实现轮胎间差速调节、转向和牵引控制的功能。
它是通过一种特殊的机构设计来实现的,可以有效地解决行驶过程中的转向困难和转弯半径加大等问题。
下面将对汽车差速器的设计进行解读。
首先,汽车差速器设计的基本原理是通过两个轮胎的转速差异,使两侧轮胎产生不同的转速,从而实现转向。
在直线行驶时,两个轮胎的转速是相同的,差速器处于无差速状态,两侧轮胎顺利地同步转动;而在转弯时,由于内外侧轮胎行驶半径不同,转速也会不同,差速器会根据不同的转动速度来调整扭矩分配,使内外侧轮胎产生所需的差速,从而实现转向控制。
其次,差速器的设计结构相对复杂,主要由差速器机壳、行星齿轮、差速齿轮等组成。
差速器机壳是差速器的外壳,起到固定内部零件的作用;行星齿轮是差速器的核心部件,由太阳齿轮、行星齿轮和外齿轮组成,其基本结构通过行星齿轮与外齿轮的相互配合来实现不同速度的扭矩传递;差速齿轮将传递给差速器的扭矩分配到左右两侧的驱动轮上。
这些部件的合理设计和配合可以有效地实现差速调节和转向控制的功能。
此外,差速器的设计还需要考虑诸多工程问题。
首先是差速器的强度和耐久性问题,差速器要能够承受较大的扭矩和冲击力,以确保长时间的稳定工作;其次是差速器的密封性,差速器内部含有润滑油,需要保证密封性以防止油漏出和进入灰尘等杂质;再次是差速器的制造成本和安装调试问题,需要考虑材料的选择和工艺流程,以及装配和调试的便捷性。
最后,差速器的设计还需要根据不同车型和用途进行调整和优化。
不同车型和用途对差速器的要求有所不同,一些特殊要求,如越野性能、防滑功能和动力分配等,需要对差速器的设计进行改进和创新。
例如,一些越野车型会使用差速锁来提高车辆的通过能力;一些高性能车辆会采用电子控制差速器来实现更精确的扭矩分配和动力控制。
总之,汽车差速器的设计是一个综合性的工程问题,需要考虑诸多因素和要求,通过合理的设计和优化,才能实现汽车的高效转向和牵引控制。
目录第一部分差速器设计及驱动半轴设计1 车型数据 (3)2 普通圆锥齿轮差速器设计 (4)2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (4)2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (7)2.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算 (7)2.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择 (8)2.3.2 差速器齿轮的几何计算 (11)2.3.3 差速器齿轮的强度计算 (13)2.3.4差速器齿轮的材料 (15)3 驱动半轴的设计 (14)3.1 半浮式半轴杆部半径的确定 (16)3.2 半轴花键的强度计算 (18)3.3 半轴其他主要参数的选择 (17)3.4 半轴的结构设计及材料与热处理 (19)第二部分 6109客车总体设计要求 (19)1. 6109客车车型数据 (19)1.1尺寸参数 (19)1.2质量参数 (19)1.3发动机技术参数 (19)1.3传动系的传动比 (19)1.5轮胎和轮辋规格 (20)2. 动力性计算 (20)2.1发动机使用外特性 (20)2.2车轮滚动半径 (20)2.3滚动阻力系数f (20)2.4空气阻力系数和空气阻力 (20)2.5机械效率 (20)2.6计算动力因数 (20)2.7确定最高车速 (22)2.8确定最大爬坡度 (22)2.9确定加速时间 (23)3.燃油经济性计算 (23)4.制动性能计算 (23)4.1最大减速度 (23)4.2制动距离S (23): (24)4.3上坡路上的驻坡坡度i1max: (24)4.4下坡路上的驻坡坡度i2max5. 稳定性计算 (24)5.1纵向倾覆坡度: (24)5.2横向倾覆坡度 (24)N 结束语 (24)参考文献 (26)第一部分差速器设计及驱动半轴设计1 车型数据1.1参数表参数名称数值单位汽车布置方式前置后驱总长4320 mm总宽1750 mm轴距2620 mm前轮距1455 mm后轮距1430 mm整备质量1480 kg总质量2100 kg发动机型式汽油直列四缸排量 1.993 L最大功率76.0/5200 KW最大转矩158/4000 NM压缩比8.7:1离合器摩擦式离合器变速器档数五档手动轮胎类型与规格185R14 km/h转向器液压助力转向前轮制动器盘后轮制动器鼓前悬架类型双叉骨独立悬架后悬架类型螺旋弹簧最高车速140 km/h2 普通圆锥齿轮差速器设计汽车在行驶过程中左,右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。
差速器课程设计讲解稿一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握差速器的结构、工作原理和功能,能够分析差速器在汽车行驶中的作用,以及了解差速器在汽车维修中的重要性。
1.了解差速器的结构及其各部分的名称和功能。
2.掌握差速器的工作原理,能够解释差速器是如何实现车辆转弯时内外轮的差速的。
3.明白差速器在汽车行驶中的作用,了解其在汽车维修中的重要性。
4.能够使用专业工具对差速器进行检查和维护。
5.能够根据差速器的工作状态判断其是否存在故障。
6.能够根据差速器的损坏情况选择合适的维修方法。
情感态度价值观目标:1.培养学生的团队合作意识,学会与他人共同完成差速器的检查和维护工作。
2.培养学生的责任感和敬业精神,意识到差速器维修对于汽车安全行驶的重要性。
3.激发学生对汽车维修技术的兴趣,培养其对汽车行业的热爱。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括差速器的结构、工作原理和功能,以及差速器在汽车维修中的应用。
1.差速器的结构:差速器的各部分名称、作用和相互关系。
2.差速器的工作原理:差速器是如何实现车辆转弯时内外轮的差速的。
3.差速器的功能:差速器在汽车行驶中的作用,以及其在汽车维修中的重要性。
4.差速器维修:差速器的检查方法,维修工具的使用,以及维修方法的选择。
三、教学方法本节课采用讲授法、实践教学法和互动教学法相结合的教学方法。
1.讲授法:教师通过讲解差速器的结构、工作原理和功能,使学生掌握基本知识。
2.实践教学法:学生分组进行差速器的检查和维护实践操作,增强动手能力。
3.互动教学法:教师提问,学生回答,激发学生的思考,提高课堂参与度。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、实车差速器实物、检查和维护工具,以及多媒体课件。
1.教材:提供差速器的基本知识,为学生学习提供理论支持。
2.实车差速器实物:使学生更直观地了解差速器的结构,增强实践操作能力。
3.检查和维护工具:培养学生动手实践能力,提高实际操作技能。
4.多媒体课件:通过动画、图片等形式展示差速器的工作原理,提高学生的学习兴趣。
车辆工程差速器设计方案1. 背景介绍差速器是汽车驱动系统中的关键部件之一,它的作用是将发动机所产生的动力传递到车轮上。
差速器还能够在转弯时,使车辆两侧的轮子能以不同的转速进行转动,从而避免车辆转弯时出现侧滑或打滑的现象,保证行驶的安全性和舒适性。
车辆工程中的差速器设计涉及到许多方面,如扭矩传递、动态响应、噪音、失效分析和寿命等。
2. 差速器类型目前市场上主要有三种类型的差速器:开放式、限滑式和电控式。
2.1 开放式差速器开放式差速器是最简单的一种差速器,它由两个齿轮组成,它们之间没有任何摩擦力。
当车辆驶过转弯时,两个轮子会有不同的转速,这时它们之间的差异将由开放式差速器解决。
开放式差速器优点是结构简单,价格低廉,缺点则是无法限制差速,容易出现侧滑或打滑。
2.2 限滑式差速器限滑式差速器增加了一些摩擦片来限制差速,当车轮的差速达到一定的值时,摩擦片就会自动锁定起来,从而限制差速。
这种差速器的优点是能够保证车辆的稳定性和高速行驶的性能,缺点则是需要经常保养和维护,而且价格较高。
2.3 电控式差速器电控式差速器是一种新型的差速器类型,它采用了先进的电子控制技术,可以实时感知车轮的动态变化,并根据情况进行差速调整,达到更准确的差速控制效果。
这种差速器的优点是可调性非常高,控制精度也很高,缺点是价格昂贵,同时也比较复杂,需要高精度的装配和维护。
3. 差速器设计方案差速器设计的主要目的是在保证车辆行驶稳定性和安全性的前提下,提高车辆的性能和经济性。
差速器的设计需要从结构、材料、工艺和控制等多个方面进行探讨和优化。
3.1 结构设计差速器的结构设计关键在于齿轮和摩擦片的匹配,一方面需要保证扭矩传递的可靠性,另一方面需要考虑降低噪音和提高寿命。
结构设计可以借鉴开放式、限滑式和电控式差速器的经验,综合考虑各方面因素,制定出最佳结构方案。
3.2 材料选择差速器的材料选择同样非常关键,一方面需要具备高强度、高硬度和高温耐受的特性,另一方面要具备防腐蚀和耐磨损的能力。
设计差速器个人总结一、引言差速器作为汽车传动系统中的重要组成部分,具有平衡轮速差、转向稳定性和提高驾驶体验的功能。
在设计差速器的过程中,需要综合考虑传动效率、制造成本、结构紧凑度以及可靠性等因素。
本文将从差速器的原理、设计要点、优化方向和未来发展方向等角度进行探讨和总结。
二、差速器原理差速器是用来将动力输入从驱动轴传递到两个驱动轮上的装置,其原理是通过差速齿轮的配置,在车辆转弯时,允许内侧驱动轮速度减小,外侧驱动轮速度增加,从而实现车辆平稳地转向。
差速器的主要部件包括差速齿轮组、齿轮壳体、轴承和润滑系统等。
三、差速器设计要点1. 传动效率:差速器在传递动力过程中会产生一定的能量损耗,因此需要优化差速齿轮的齿形、热处理工艺和润滑系统,以提高传动效率,减少能量损失。
2. 结构紧凑度:差速器需要安装在车辆底盘上,所以要求其结构紧凑,尽可能减小占用空间。
在设计过程中,需要合理布局差速齿轮组和轴承,优化结构紧凑度。
3. 制造成本:差速器作为汽车传动系统的重要组成部分,其制造成本直接影响整车的成本。
在差速器设计中,应考虑降低材料成本、加工成本和装配成本,提高制造效率和生产质量。
4. 可靠性:差速器需要承受高频率和高扭矩的工作条件,因此在设计过程中,需要选择适当的材料和工艺,以提高差速器的耐久性和可靠性。
四、差速器设计优化方向在差速器的设计过程中,可以从以下几个方面进行优化:1. 材料选择:选择具有良好机械性能、耐磨性和抗腐蚀性的材料,以提高差速器的使用寿命。
2. 齿轮设计:优化齿轮的齿形参数和齿根强度,减小齿轮的噪声和振动,提高传动效率。
3. 润滑系统:设计合理的润滑系统,确保差速器在高温和高扭矩下的可靠工作,减少能量损失和磨损。
4. 优化布局:通过布局优化,减小差速器的占用空间,并提高车辆的稳定性和驾驶舒适性。
五、差速器的未来发展方向随着汽车技术的不断发展,差速器也在不断演化和创新。
未来差速器的发展方向主要包括以下几个方面:1. 电动差速器:随着电动汽车的普及,电动差速器将成为主流。
差速器设计在车辆行驶过程中,会碰到多种情形的车况,导致左右车轮的行走的里程不同,即左右车轮会以不同的速度行驶,即会有左右车轮的转速不同。
例如:(1)汽车在进行转弯时,外侧的车轮要经过更多的路程,速度要比内侧车轮速度大;(2)当车辆上的货物装的左右不均匀时,两侧车轮也会产生速度差;(3)当两侧车轮的气压不相等时,会导致车轮外径大小不同,导致速度差;(4)当一侧车轮碰到有阻碍,另一侧没有阻碍或是两侧车轮都碰到阻碍,但阻碍的情况不同时,也会有速度差;(5)当两侧车轮的磨损状况不同时,也会导致车轮大小不同,或者是受到的摩檫力矩大小不同,产生速度差;所以从上述列出的几种情况中可以得出这样一个结论,即使是在直线道路上行驶,左右车轮也会不可避免地出现速度差。
如果此时两侧车轮是由一根驱动轴驱动,那么传给两侧车轮的转速一样,那么无论是在什么路况下行驶,必然会发生车轮的滑移或者滑转现象。
在这种情况下,轮胎的损耗将比正常情况下的损耗剧烈,同时也使得发动机的功率得不到充分的发挥。
另一方面也会使得车辆不能按照预订的要求行驶,可能造成危险。
为了使车轮相对地面的滑磨尽量减少,因此在驱动桥中安装有差速器,并通过两侧半轴驱动车轮,使得两侧的车轮可以以不同的速度行驶,使车轮接近纯滚动。
差速器按结构可分为齿轮式、凸轮式、涡轮式和牙嵌式等多种型式。
在一般用途的汽车上,差速器常选择对称锥齿轮式差速器。
它的特点是,左右两个半轴齿轮大小相同,然后将转矩分配给左右两个驱动轮。
因此此次设计选用对称式锥齿轮式差速器。
差速器结构:P147图差速器壳由左右两半组成,用螺栓固定在一起整个壳体的两端以锥形滚柱轴承支承在主传动壳体的支座内,上面用螺钉固定着轴承盖。
两轴承的外端装有调整圈,用以调整轴承的紧度。
并能配合主动齿轮轴轴承壳与壳体之间的调整垫片,调整主动,从动锥齿轮的啮合间隙和啮合印痕。
为了防止松动,在调整圈外缘齿间装有锁片,锁片用螺钉固定在轴承盖上。
十字轴的4个轴颈分别装在差速器壳的轴孔内,其中心线与差速器的分界面重合。
从动齿轮固定在差速器壳体上,当从动齿轮转动时,便带动差速器壳体和十字轴一起转动。
4个行星齿轮分别活动地装在十字轴轴颈上,两个半轴齿轮分别装在十字轴的左右两侧,与4个行星齿轮常啮合,半轴齿轮的延长套内表面制有花键,与半轴内端部用花键连接,这样就把十字轴传来的动力经4个行星齿轮和2个半轴齿轮分别传给两个半轴。
行星齿轮背面做成球面,以保证更好地使半轴齿轮正确啮和以及定中心。
行星齿轮和半轴齿轮在转动时,其背面和差速器壳体会造成相互磨损,为减少磨损,在它们之间要装有止推垫片,那么就可用垫片的磨损来减少差速器和半轴的磨损,当磨损到一定程度时,只需更换垫片即可,这样既延长了主要零件的使用寿命,又便于维修。
另外,差速器工作时,齿轮又和各轴颈及支座之间有相对的转动,为保证它们之间的润滑,在十字轴上铣有平面,并在齿轮的齿间钻有小孔,供润滑油循环进行润滑。
在差速器壳上还制有窗孔,以确保壳中的润滑油能进出差速器。
差速器工作原理P148差速器的基本构造,以及两侧驱动轮转速相同和转速不同的情况如上述三幅图中所示,当车辆在直路上沿直线行驶时,两端的半轴齿轮的转速相等,而行星轮则是跟随差速器壳转动,并没有发生自转,此时有21n n =。
在图c 中,车辆此时向左转弯,令左右驱动半轴的齿轮的齿数分别为2z ,3z ,而行星齿轮的齿数则设置为4z 。
在行驶时,主减速器从动齿轮的转速为1n (即差速器壳的转速为1n ),左半轴齿轮的转速为2n ,右半轴齿轮转速为3n ,而行星齿轮的自转的转速由此时的行驶状况可知,为4n ,则左右半轴齿轮的转速应为:24412z z n n n -= 34413z z n n n += 由于选用对称式差速器,所以有32z z =。
从而可以得出 3212n n n +=上式被称为是普通锥齿轮式差速器的特征方程。
从上式中可知,无论在何种行驶情况下,差速器壳的转速就等于左右半轴转速和的一半。
从特征方程中,我们可以得出几种特殊路况时的各部件的转速关系。
当一侧的车轮陷入坑中打滑,而另一侧的车轮静止时,此时大化的车轮的转速将是差速器壳的两倍,即132n n =。
当采用中央制动器紧急制动时,此时1n =0,当02≠n 时,那么就会有32n n -=。
由于此时两侧车轮受力的方向不同,可能会造成偏转甩尾的情况。
差速器齿轮的参数选择与确定因为差速器外壳是装在主传动器的从动锥齿轮上的,所以在确定从动锥齿轮的尺寸时,要考虑差速器的安装。
也就是说,在确定差速器尺寸时,也要考虑主减速器的尺寸以及安装。
所以不能独立地设计差速器或者是主减速器。
差速器行星齿轮数选择由于此次设计的是轻型运输车,故而此次设计的差速器行星齿轮的数字选为4个。
行星齿轮和半轴齿轮齿数选择为了保证齿轮的强度,行星齿轮的齿数不该太大,又因为有4个行星齿轮要参与同时啮合,所以当行星齿轮选为4的时候,选取的半轴齿轮的齿数必须是偶数,否则将完成不了差速器的安装。
预选行星齿轮的齿数为10,半轴齿轮齿数和行星齿轮齿数的比值有一个范围,约为1.6~2。
所以把半轴齿轮的齿数初步定为18。
行星齿轮球面半径的确定差速器结构的大小,一般是行星齿轮的背面的球面半径b R 决定的。
其经验计算公式如下:3G b b T K R = mm上式中;b K 一 行星齿轮的球面半径系数,当行星齿轮数为4个时,取值范围是2.52~2.99 G T 一 从动锥齿轮的计算扭矩,通常以发动机传来的额定转矩与按地面附着系数决定的扭矩中较小的值作为计算扭矩 ,此时取为5749.2 m N ⋅代入数据经过计算可知:=b R 45.1~53.5 mm ,所以此时将球面半径取为50 mm 。
根据汽车设计相关书籍的节锥距的选取方法有:98.00=A ~99.0 b R所以将0A 取为49 mm差速器相关齿轮模数的确定以及半轴齿轮节圆直径的确定 1) 确定行星齿轮和半轴齿轮的节锥角1γ,2γ211arctanz z =γ 上式中:1z 一 行星齿轮的个数,值为102z 一 半轴齿轮的个数,值为18代入数据可得:o05.291810arctan1==γ122arctanz z =γ190γ-=代入数据可得:o o 05.29902-=γo 95.60=2) 圆锥齿轮大端模数m 的确定由汽车设计相关书籍,可得圆锥齿轮大端模数的选择公式有:220110sin 2sin 2γγz Az A m ==式中各参数在上面公式中都有定义而且都求出来了,故代入数据可得:o m 05.29sin 10492⨯=76.4=由于强度要求取整为5mm所以行星齿轮的节圆半径11mz d =,代入数据计算得mm d 501=,同理半轴齿轮的节圆半径22mz d =,代入数据可得mm d 902= 压力角的选择以前由于技术条件的限制,车辆的差速器的压力角不能选得过大,只能选为o20,在这个压力角的限制下,最少齿数要达到12,此时的尺高系数是1。
随着技术的进步,现在汽车的差速器的压力角可以取得大一些,如果不是特殊的车型,压力角取为o5.22,若是要求特高,比如重型机械,差速器的压力角可得更大,最大可以取o 25。
当压力角为o5.22时,最少齿数还可以减少为10,还可以通过特定的方法使得相接触的行星齿轮和半轴齿轮强度接近相等。
结合此次设计的是轻型运输车,且行星齿轮的齿数选为10,所以压力角定为o5.22。
、 行星齿轮安装孔直径φ的计算以及安装孔深度的L 的确定行星齿轮安装孔直径的大小与行星齿轮名义直径相同,也就是说求出了安装孔的直径就求到了行星齿轮的名义直径。
而行星齿轮安装孔的深度L 就是行星齿轮在其轴上的支承长度。
参考相关的设计书籍有:φ1.1=L[]nlT L c ⨯⨯==σφφ302101.1 []nlT c σφ1.11030⨯=在上式中有:0T 一 差速器传递的扭矩,取为m N ⋅2.5729 n 一 行星齿轮的个数,此次设计的取为4l 一 行星齿轮支撑面中点到锥顶的距离,mm ;[]c σ 一 支撑面的许用挤压应力,取为2mm /69Nl 的确定公式如下:,25.0d l ≈,,2d 是半轴齿轮齿面宽中点处的直径,它的计算方法是2,28.0d d ≈,代入数据可得mm l 36=代入数据可得:mm 94.22364691.110002.5749=⨯⨯⨯⨯=φmm L 22.2594.221.11.1=⨯==φ差速器齿轮的相关几何计算差速器齿轮一般不需进行单位齿长上圆周力,齿面接触强度校核,也不用进行疲劳强度校核。
因为只有在左右两车轮速度不同时,行星齿轮和半轴齿轮之间才有相对滚动,才会产生较大的相互作用,所以差速器齿轮只需进行弯曲强度的计算。
参考相关书籍,得出齿轮的弯曲应力计算公式是:2220/1000*2mm N Jm bz k k k Tk v ms =σ上式中:T 一 差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩,m N ⋅2z 一 半轴齿轮个数 ,此处取为2m b k k k k v m s ,,,,,0 一 各参数的意义如以上解释J 一 计算汽车差速器弯曲应力要用的综合系数,查图得 256.0=JT 的计算:nT T 6.0*0=式中:0T 一 齿轮的计算转矩,m N ⋅(若是从动齿轮,则是cs ceT T ,中的较小值,如果是主动齿轮,就要经过换算,根据主传动比来计算出来,然后代入计算,同时cf T 是一定要运算的)n 一 行星齿轮的个数代入cs ceT T ,中的较小值可算主动和从动齿轮的弯曲应力都小于许用应力9802/mm N ,但是算出来结果是563.62/mm N 所以合理。
而代入cf T 时,计算出的数值为169.62/mm N ,小于2102/mm N 处于许用应力范围。
所以所设计的齿轮齿根强度极限符合要求。