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1緒論
汽車(chē)差速器是傳動(dòng)系中的重要部件，其性能的好壞直接影響整車(chē)性能，而對(duì)于載重汽車(chē)顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿(mǎn)足目前載重汽車(chē)的快速、重載的高效率、高效益的需要時(shí)，必須要搭配一個(gè)高效、可靠的驅(qū)動(dòng)橋。所以采用傳動(dòng)效率高的單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋已成為未來(lái)重載汽車(chē)的發(fā)展方向。本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了載重汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)。本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)；然后參考類(lèi)似驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案；差速器齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行校核以及壽命校核。
為了提高汽車(chē)行駛平順性和通過(guò)性，現(xiàn)在汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋也在不斷的改進(jìn)。與獨(dú)立懸架相配合的斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋相對(duì)與非獨(dú)立懸架配合的整體式驅(qū)動(dòng)橋在平順性和通過(guò)性方面都得到改進(jìn)。隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，驅(qū)動(dòng)橋?qū)?huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。展望將來(lái)需開(kāi)發(fā)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋智能化設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)新驅(qū)動(dòng)橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)生成三維圖和二維圖，以達(dá)到效率高、強(qiáng)度低、匹配佳的最優(yōu)方案。
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成，它的主要部件是主減速器和差速器。
一種能使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自一根軸傳至兩根軸，并使后者相互間能以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的差動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般由齒輪組成。汽車(chē)、拖拉機(jī)上的差速器位于后橋內(nèi)，由差速殼、行星齒輪及半軸齒輪組成。
減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。而差速器就比較難理解，什么叫差速器，為什么要“差速”
汽車(chē)差速器是驅(qū)動(dòng)橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足兩邊車(chē)輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。
2差速器
2.1差速器的結(jié)構(gòu)
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。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車(chē)輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車(chē)直行時(shí)，左、右車(chē)輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。
2.2差速器工作原理
差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。
三維效果
差速器原理圖
差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個(gè)碗內(nèi)，豆子會(huì)自動(dòng)停留在碗底而絕不會(huì)停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣?dòng)選擇靜止（動(dòng)能最?。┒粫?huì)不斷運(yùn)動(dòng)。同樣的道理，車(chē)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車(chē)輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車(chē)輪轉(zhuǎn)速的差異。
驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)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)。這樣，當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車(chē)輪要比內(nèi)側(cè)車(chē)輪移過(guò)的距離大，將使外側(cè)車(chē)輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車(chē)輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車(chē)直線(xiàn)行駛，也會(huì)因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)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(chē)輪的滑動(dòng)。
車(chē)輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會(huì)使汽車(chē)轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性能變差。為使車(chē)輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車(chē)輪能以不同的角度轉(zhuǎn)動(dòng)。
軸間：通常從動(dòng)車(chē)輪用軸承支承在主軸上，使之能以任何角度旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)車(chē)輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱(chēng)為軸間差速器。
多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)，為使各驅(qū)動(dòng)橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn)，以消除各橋上驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng)，有的在兩驅(qū)動(dòng)橋之間裝有軸間差速器。
2.3差速器分類(lèi)
現(xiàn)代汽車(chē)上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類(lèi)。
①齒輪式
由于結(jié)構(gòu)原因，這種差速器分配給左右輪的轉(zhuǎn)矩相等。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿(mǎn)足汽車(chē)在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車(chē)在壞路上行駛時(shí)，卻嚴(yán)重影響通過(guò)能力。例如當(dāng)汽車(chē)的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘路面時(shí)，雖然另一驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上，汽車(chē)卻往往不能前進(jìn)（俗稱(chēng)打滑）。此時(shí)在泥濘路面上的驅(qū)動(dòng)輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車(chē)輪卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能?chē)輪與路面之間的附著力較小，路面只能通過(guò)此輪對(duì)半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小，盡管另一驅(qū)動(dòng)輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使這一驅(qū)動(dòng)輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力，汽車(chē)不能前進(jìn)，而動(dòng)力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪上。此時(shí)加大油門(mén)不僅不能使汽車(chē)前進(jìn)，反而浪費(fèi)燃油，加速機(jī)件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹(shù)枝、干草等。
②防滑
為提高汽車(chē)在壞路上的通過(guò)能力，某些越野汽車(chē)及高級(jí)轎車(chē)上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點(diǎn)是，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時(shí)，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動(dòng)輪，以充分利用這一驅(qū)動(dòng)輪的附著力來(lái)產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力，使汽車(chē)順利起步或繼續(xù)行駛。為實(shí)現(xiàn)上述要求，最簡(jiǎn)單的方法是在對(duì)稱(chēng)式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖，使之成為強(qiáng)制止鎖式差速器。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)時(shí)，可利用差速鎖使差速器鎖死而不起差速作用。
?③雙蝸桿差速器
雙蝸桿差速器是2014年國(guó)內(nèi)新發(fā)明的產(chǎn)品，特點(diǎn)是將兩個(gè)相互嚙合的蝸桿傾斜安裝于轉(zhuǎn)子中，兩個(gè)蝸桿軸端分別與兩側(cè)的輸出軸相連接，連接可用齒輪連接或萬(wàn)向節(jié)連接，齒圈安裝于轉(zhuǎn)子上，整體由軸承固定于殼體，動(dòng)力源由齒圈輸入，兩側(cè)輸出軸輸出動(dòng)力。
兩個(gè)蝸桿采用小的導(dǎo)程角，導(dǎo)程角的大小決定自鎖的程度，蝸桿與渦輪傳動(dòng)中，都是蝸桿主動(dòng)，渦輪從動(dòng)，兩個(gè)蝸桿相嚙合，相當(dāng)于都是彼此的渦輪一樣，導(dǎo)程角小到一定程度時(shí)，兩個(gè)蝸桿會(huì)產(chǎn)生互鎖，只有兩側(cè)同時(shí)施加扭力時(shí)才能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以這就是能自鎖的原因，而又不影響差速行駛。
若用在中央差速器，兩個(gè)蝸桿節(jié)圓直徑調(diào)整，可使前后輸出不同的扭矩，就像托森差速器那樣前后動(dòng)力40:60分配。
優(yōu)點(diǎn)是體積小，加工簡(jiǎn)單，成本地，全面解決全時(shí)四驅(qū)。
2.4差速器工作原理
對(duì)于整車(chē)的結(jié)構(gòu)體系來(lái)說(shuō)，差速器只是裝在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間的一個(gè)小軸承?？此莆⒉蛔愕?，但如果沒(méi)有它，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間以剛性連接，左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速保持一致，汽車(chē)將只能直線(xiàn)行駛，不能轉(zhuǎn)彎。自從一百年前雷諾汽車(chē)公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾發(fā)明出差速器后，它就在汽車(chē)上發(fā)揮著巨大作用?，F(xiàn)在每輛汽車(chē)上都裝有差速器。
顧名思義，差速器的作用就是使兩側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速不同。當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，例如左轉(zhuǎn)彎，彎心在左側(cè)，在相同的時(shí)間內(nèi)右側(cè)車(chē)輪要比左側(cè)車(chē)輪走過(guò)的軌跡要長(zhǎng)，所以右側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)的要更快一些。要達(dá)到這個(gè)效果，就得通過(guò)差速器來(lái)調(diào)節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機(jī)械零件組成。
發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變速器從動(dòng)軸進(jìn)入差速器后，直接驅(qū)動(dòng)差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶動(dòng)左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，左右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于汽車(chē)受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時(shí)轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時(shí)，汽車(chē)完成轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。
2.5潤(rùn)滑使用及維修
汽車(chē)主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。載重汽車(chē)主減速器及差速器定期充注機(jī)油，換油同時(shí)應(yīng)清除機(jī)體內(nèi)的污物。必須定期檢查機(jī)油的質(zhì)量。由于新齒輪潤(rùn)滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，如擦傷所占面積不大于齒工作面的20%，允許用油石或刮刀修正。再進(jìn)行潤(rùn)滑及維修的時(shí)候，如需打開(kāi)防塵罩，要注意油封，切勿敲擊密封面。檢修完檢查密合面及油封有無(wú)碰傷，否則會(huì)引起漏油。
3差速器總成的設(shè)計(jì)
根據(jù)汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求和實(shí)際的車(chē)輪、道路以及它們之間的相互關(guān)系表明：汽車(chē)在行駛過(guò)程中左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時(shí)外側(cè)車(chē)輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長(zhǎng)。另外，即使汽車(chē)作直線(xiàn)行駛，也會(huì)由于左右車(chē)輪在同一時(shí)間內(nèi)所滾過(guò)的路面垂向波形的不同，或由于左右車(chē)輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車(chē)輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車(chē)輪行程不等。在左右車(chē)輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸將動(dòng)力傳給左右車(chē)輪，則會(huì)由于左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動(dòng)學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動(dòng)車(chē)輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會(huì)使輪胎過(guò)早磨損、無(wú)益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪軸超載等，還會(huì)因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r(shí)中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車(chē)輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時(shí)有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車(chē)在轉(zhuǎn)向時(shí)失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車(chē)輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車(chē)左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器，后者保證了汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車(chē)輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿(mǎn)足了汽車(chē)行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。
3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇
差速器的分類(lèi)可按用途(如圖3-4所示)也可按其工作特性分類(lèi)(如圖3-5所示)。
圖3-4 差速器按用途分類(lèi)
圖3-5 差速器按工作特性分類(lèi)
從經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工作平穩(wěn)、制造方便，用于公路汽車(chē)也很可靠的普通對(duì)稱(chēng)式圓錐行星齒輪差速器。
3.2差速器齒輪主要參數(shù)選擇
表2-2發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)
6BT型 、 四沖程 、 水冷 、 直列六缸 、 增壓 、 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
氣缸直徑x活塞行程
102x120mm
工作容積（L）
5.88
壓縮比
17.5
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
2600
額定功率（2600r/min）
118KW
最大扭矩（1400r/min）
539N.M
噴油順序
1-5-3-6-2-4
燃油種類(lèi)
夏季
0號(hào)
冬季
0-20號(hào)
東風(fēng)EQ1108G6D的整車(chē)參數(shù)見(jiàn)表2-1
載質(zhì)量
5000
裝備質(zhì)量
4570
空車(chē)
前軸
2370
后橋
2200
滿(mǎn)載
前軸
3200
后橋
6570
總質(zhì)量
9770
最高車(chē)速（km/h）
95
最大爬坡度
≥ 25%
制動(dòng)距離（滿(mǎn)載30km/h）（m）
≤ 8
最小轉(zhuǎn)彎半徑（m）
≤9
百公里油耗（L）
16L
長(zhǎng)度
（mm）
總長(zhǎng)
7220
總寬
2470
高度（駕駛室，滿(mǎn)載）
2540
車(chē)廂內(nèi)部尺寸
長(zhǎng)
4800
寬
2294
高
500
軸距
3950
輪距
前輪
1900
后輪
1800
最小離地間隙（mm）
240
行駛角（° ）
接近角
30
離去角
14
根據(jù)主減速器計(jì)算數(shù)據(jù)Tje和
通常是將發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比時(shí)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪打滑時(shí)這兩種情況下作用于主減速器從動(dòng)齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、)的較小者，作為載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即
（3-5）
（3-6）
式中：Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，N·m；
iTL——由發(fā)動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪之間的傳動(dòng)系最低檔傳動(dòng)比；
——上述傳動(dòng)部分的效率，取=0.9；
K0——超載系數(shù)，對(duì)于一般載貨汽車(chē)、礦用汽車(chē)和越野汽車(chē)以及液力傳動(dòng)的各類(lèi)汽車(chē)取K0=1；
n——該車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋數(shù)目；
G2——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對(duì)后橋來(lái)說(shuō)還應(yīng)考慮到汽車(chē)加速時(shí)的負(fù)荷增大量；
——輪胎對(duì)路面的附著系數(shù)，對(duì)于安裝一般輪胎的公路用汽車(chē)，取=0.85；對(duì)越野汽車(chē)取=1.0；對(duì)于安裝專(zhuān)門(mén)的肪滑寬輪胎的高級(jí)轎車(chē)取=1.25；
rr——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，m；
，——分別為由所計(jì)算的主減速器從動(dòng)齒輪到驅(qū)動(dòng)輪之間的傳動(dòng)效率和減速比(例如輪邊減速器等)，在這里取為1。
本文中：
= =17132.66 NM （3-7）
= =26411.8 NM （3-8）
根據(jù)之前計(jì)算得到的主減速器傳動(dòng)比=6.30，考慮到=6.17較大，齒數(shù)盡可能選的小，所以?。?
=6，=37
重新計(jì)算傳動(dòng)比=6.17，返回（3-7）、（3-8）計(jì)算得：
Tje=16770.07 n.m ， =26411.8 n.m
（1）行星齒輪數(shù)目的選擇
轎車(chē)常用2個(gè)行星齒輪，載貨汽車(chē)和越野汽車(chē)多用4個(gè)行星齒輪，少數(shù)汽車(chē)采用3個(gè)行星齒輪。故行星齒輪數(shù)目定為4。
（2）行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定
圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。
球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定：
（3-23）
式中：KB——行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.52~2.99，對(duì)于有4個(gè)行星齒輪的轎車(chē)和公路載貨汽車(chē)取小值；對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的轎車(chē)以及越野汽車(chē)、礦用汽車(chē)取最大值；Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按中的較小者選取，N·m。
所以mm，取66mm
(3) 節(jié)錐距的確定
Ao = (0.98 -0.99 ) （3-24）
取A0=64mm
(4)行星齒輪齒數(shù)和半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪盡量少，但一般不應(yīng)小于10。半軸齒輪齒數(shù)采用14~25。后橋半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5~2范圍內(nèi)。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)z2L、z2R之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝。取=11，=20。
（5）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
先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、：
（3-25）
（3-26）
式中z1、z2——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。
故，
再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：
= 取為 6
節(jié)圓直徑
mm，mm。
（6）壓力角
過(guò)去汽車(chē)差速器齒輪都選用20o壓力角，這時(shí)齒高系數(shù)為l，而最少齒數(shù)是13。目前汽車(chē)差速器齒輪大都選用22o30′，的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為20o的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。某些重型汽車(chē)和礦用汽車(chē)的差速器也可采用22o30′壓力角。故壓力角取為22o30′。
3—8 行星、半軸齒輪參數(shù)表
齒輪參數(shù)
行星齒輪
半軸齒輪
齒數(shù)
11
20
模數(shù)
6
齒面寬 （mm）
32
節(jié)錐距 （mm）
64
節(jié)錐角
28.81o
61.19o
節(jié)圓直徑 （mm）
66
120
齒工作高 （mm）
9.6
齒全高 （mm）
10.779
齒頂高 （mm）
6.35
3.25
齒根高（mm）
4.38
7.478
面錐角
35.41o
65.11o
根錐角
24.90o
54.53o
齒根角
3.915o
6.66o
壓力角
22o30′
軸交角
90o
外圓直徑（mm）
77.13
123.13
徑向間隙（mm）
1.179
齒側(cè)間隙（mm）
0.199
（7）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定
行星齒輪安裝孔與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度。通常取
（3-27）
（3-28）
（3-29）
式中：T0——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；
n——行星齒輪數(shù)；
l——為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔?，mm；；
[]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69MPa。
本文中=3324.013N.m，=
--半軸齒輪吃面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑
所以 =48mm
所以，取=16mm
則
3.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算
由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪有轉(zhuǎn)速差時(shí)行星齒輪和軸齒輪之間才有相對(duì)滾動(dòng)。所以對(duì)差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對(duì)于疲勞壽命則不予考慮。
汽車(chē)差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為
（3-30）
式中:T——差速器一個(gè)行星齒輪給予一個(gè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N·m；；
==0.7 =1 ，=1
Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；
n——差速器行星齒輪數(shù)目；
z2——半軸齒輪齒數(shù)；
J——計(jì)算汽車(chē)差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)
（1） 按(Tje、)中的較小者計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取=0.256，
NM
由<980Mpa ，修正齒厚為32mm
再次計(jì)算=676.34MPa<980MPa
（2） 按計(jì)算
= 204.98MPa <210.9MPa
綜上所述本設(shè)計(jì)符合要求
3.4差速器檢修方案
差速器殼不能有任何性質(zhì)的裂紋，殼體與行星齒輪墊片,差速器半軸齒輪之間的接觸，應(yīng)光滑無(wú)溝槽；若有輕微溝槽或磨損,可修磨后繼續(xù)使用，否則應(yīng)予更換或予以修理。差速器殼上行星齒輪軸孔與行星齒輪輪軸的配合間隙不得大于0.1-0.15mm,半軸齒輪軸頸與殼孔的配合為間隙配合，應(yīng)無(wú)明顯松曠感覺(jué),否則應(yīng)予更換或修理。
4差速器工藝設(shè)計(jì)
4.1毛坯的制造形式
零件材料為QT420-10，球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性，起綜合性能接近鋼，其鑄性能好，成本低廉，生產(chǎn)方便，工業(yè)中廣泛應(yīng)用。由于年產(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型機(jī)械造型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
4.2基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個(gè)表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，若工件必須保證不加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，如壁厚均勻，先取不加工表面做粗基準(zhǔn)）可以取鑄件的大端作粗基準(zhǔn)加工小端面，再以小端面為基準(zhǔn)加工大端面，也可以取鑄件的兩個(gè)凸臺(tái)作為粗基準(zhǔn)，先加工好端面和要求不高的ф200外圓。
4.2.2精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（互為基準(zhǔn)原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對(duì)于本零件，外圓和內(nèi)圓兩組加工表面相互之間有一定的精度要求，內(nèi)圓粗加工時(shí)可以先選擇加工好的端面作為加工基準(zhǔn)，再以粗加工好的內(nèi)圓表面為基準(zhǔn)粗加工外圓表面，然后以粗加工好外圓表面為基準(zhǔn)精加工內(nèi)圓，最后再以基準(zhǔn)精加工好的內(nèi)圓精加工外圓。
后面加工零件肩上的行星輪軸孔可以用夾具以大端面為基準(zhǔn)銑出兩側(cè)平面，再用專(zhuān)用夾具以端面和平面為基準(zhǔn)加工孔。
4.3制訂工藝路線(xiàn)
制訂工藝路線(xiàn)的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床配以專(zhuān)用夾具，多用通用刀具，萬(wàn)能量具。部分采用專(zhuān)用刀具和專(zhuān)一量具。并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量
5結(jié) 論
通過(guò)這次驅(qū)動(dòng)橋（主減速器與差速器方向）的設(shè)計(jì)工作，主要完成了以下工作：
（1）確定了載重汽車(chē)主減速器及差速器各總成及零部件的結(jié)構(gòu)形式；
（2）計(jì)算出載重汽車(chē)主減速器及差速器各總成及零部件的基本參數(shù)；
（3）通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)載重汽車(chē)主減速器及差速器各總成及零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核及壽命校核；
（4）通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)畫(huà)出了主減速器及差速器裝配圖及各零件圖。
從本次設(shè)計(jì)中主要了解了驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，了解了驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，了解了一些車(chē)橋行業(yè)常用的結(jié)構(gòu)和企業(yè)產(chǎn)品，了解了一些車(chē)橋行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。
展望車(chē)橋行業(yè)的前景，驅(qū)動(dòng)橋正在向著單級(jí)化，智能化的方向發(fā)展。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展。單級(jí)橋產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)為單級(jí)橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械汽車(chē)行業(yè)越來(lái)越深入的運(yùn)用，AUTOCAD，PRO/E，ANSYS，MATHLAB等分析繪圖軟件的運(yùn)用，未來(lái)所設(shè)計(jì)車(chē)得車(chē)橋必將更加高效、優(yōu)化，符合21世紀(jì)節(jié)能的要求。
隨著電動(dòng)車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，也必將帶動(dòng)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的發(fā)展。
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