轿车驱动桥设计 - 图文(6)

金陵科技学院学士学位论文 第4章 差速器的设计

4 差速器的设计

差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动轮与地面间作纯滚动运动。

汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为了使两侧驱动轮可以不同角速度旋转，以保证其纯滚动状态，就必须将两侧车轮的驱动轴断开，而由主减速器从动齿轮通过一个差速系统——差速器分别驱动两侧半轴和驱动轮，因而在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。

4.1 差速器结构形式选择

汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。

差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，2个行星齿轮，行星齿轮轴(不少装4个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等。

图4.1 差速器结构

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4.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理

图4.2 差速器差速原理

当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，处在同一半径r上的A、B、C三点的圆周速度都相等，其值为?0r。于是?1=?2=?0，即差速器不起差速作用，而半轴角速度等于差速器壳的角速度。

行星齿轮除公转外，还绕本身的轴以角速度?4自转，啮合点A的圆周速度为

?1r=?0r+?4r，啮合点B的圆周速度为?2r=?0r-?4r。于是

?1r+?2r=（?0r+?4r）+(?0r-?4r)

即 ?1+ ?2=2?0 （4-1） 若角速度以每分钟转数n表示，则

n1?n2?2n0 （4-2）

式（4-2）为两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式，它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下，都可以借行星齿轮以相应转速自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。

由式（4-2）还可以得知：①当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；②当差速器壳的转速为零（例如中央制动器制动传动轴时），若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。

4.3 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。

4.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择

（1）行星齿轮数目的选择

依照《汽车工程手册》，轿车及一般乘用车多用2个行星齿轮。 （2）行星齿轮球面半径RB的确定

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差速器的尺寸通常决定于RB，它就是行星齿轮的安装尺寸，可根据公式

RB?KB3Me来确定。

式中：

KB— 行星齿轮球面半径系数，KB=2.52～2.99（有四个行星齿轮的轿车和公路

用货车取小值；有2个行星齿轮的轿车，以及越野汽车、矿用汽车取大值）；在此取2.95。

Me—— 差速器计算扭矩，在此为1378N.m 计算得 RB? 32.83mm 取35mm （3）预选其节锥距 A0?(0.98~0.99)RB

?RB ?0.9855 ?34.mm

（4）行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择

为了得到较大的模数，以使齿轮有较高的强度，行星齿轮的齿数应尽量少，但一般不少于10。半轴齿轮齿数取14～25；半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.5～2范围内；左、右半轴齿轮的齿数和必须能被行星齿轮的数目所整除，否则将不能安装。根据这些要求初定半轴齿轮齿数为16；差速器行星轮个数为2，齿数为10。

（5）行星齿轮节锥角?、模数m和节圆直径d的初步确定 行星齿轮和半轴齿轮的节锥角?1、?2计算如下：

10?1?arctan?32?

16?2?arctan16?58? 10（6）大端模数m及节圆直径d的计算

m?2A02?34.5sin?1?sin32??3.66mm 取4mm Z110分度圆直径d?mz ，d行?mz1?4?10?40mm d半?mz2?4?16?64mm （7）压力角?

过去汽车差速器齿轮都选用20?压力角，这时齿高系数为1，而最少齿数为13。现在大都选用22?30?的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减少至10。初定压力角为22?30?。

（8) 行星齿轮安装孔直径?及其深度L的确定

Me?103??根据《汽车工程手册》中：1.1??c?nl

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1378?103 ??18.8mm

1.1?69?2?25.6L?1.1??1.1?22.2?20.7mm

式中：

Me— 差速器传递的转矩；

n——行星齿轮数；2

' l—— 为行星齿轮支撑面中点到锥顶的距离（l?0.5d2，d2'为半轴齿轮齿面宽

中点处的直径，而d2'?0.8d2），计算结果为25.6mm； ??c?——支撑面的许用挤压应力，取为69N/mm2。

4.3.2 差速器齿轮的几何计算

表4.3 汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸

项目 行星齿轮齿数 半轴齿轮齿数 模数 计算公式 z1≥10，应尽量取最小值 计算结果 z1=10 z2=14～25， m z2=16 m=4 分锥角 zz?1?arctan1，?2?arctan2 z1z2?1?32? ?2?58? 22?30? 10mm 压力角 齿面宽 ? b? (0.25～0.30)A0 工作齿高 **hg?H1m，H1=1.68 hg?6.72mm 齿顶高 ha1?hg?ha2，ha2?mKa?Ka?0.435? ha1?4.98mm ha2?1.74mm hf1?2.48mm齿根高 hf1?h?ha1，hf2?h?ha2 hf2?5.72mm 20

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hf1?2.48mm齿根角 ?f1?arctanhf1Re;?f2?arctanhf2Re hf2?5.72mm 锥距 R?d2sin? R?37.7mm ?f1?3.76?,齿根角 ?f1?arctanhf1R;?f2?arctanhf2R ?f2?8.63? ?a1?38.05? 顶锥角 ?a ?a2?64.05? ?f1?24.75?根锥角 ?f ?f2?50.75? 全齿高 *h?H*2m，H2=1.865 h …… 此处隐藏：1834字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……