1、本科毕业论文（20 届）汽车差速器的结构设计与分析所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 汽车差速器结构分析与设计 1设计的主要任务及目标通过调研和查阅相关资料文献，掌握汽车差速器主要用途和工作原理。应用所学相关基础知识和专业知识，分析汽车差速器结构、载荷，对主要受力件强度进行计算分析，应用 CAD 三维造型或二维设计技术完成课题总成和关键零件结构设计和计算说明书。编写毕业设计论文。2设计的基本要求
2、和内容1）掌握汽车差速器的结构及工作原理。绘制结构简图和原理简图；2）了解零部件材料及制造、热处理工艺；3）了解汽车差速器的失效模式；4）制作汽车差速器的装配总图；5）对汽车差速器及关键零件结构进行计算分析，重点是对失效件的分析；6）编写毕业设计论文，总结设计取到的效果与体会，提出自己的论点和改进建议等。3主要参考文献汽车设计、汽车理论、汽车构造、机械工程设计手册等。4进度安排序号 设计各阶段名称 起 止 日 期1 调研、查阅参考文献，收集资料，理解课题目标，确定设计思路，完成开题报告 3 月 03 日至 3 月 23 日2 毕业设计开题报告检查，毕业设计开题辅导 3 月 24 日至 4 月
3、13 日3 结构原理分析计算，设计毕业，准备中期检查 4 月 14 日至 5 月 04 日4 编写毕业设计论文，准备中期检查 5 月 05 日至 6 月 01 日5 毕业设计论文整理，完成毕业论文答辩 6 月 02 日至 6 月 22 日审核人： 年 月 日I汽车差速器结构设计与分析摘要：本次毕业设计，主要是对中型载重汽车上差速器的设计。首先是对差速器的结构，原理有个相对熟练的掌握，并且对其上主要的关键零部件受力分析，强度计算。同时需要简单的了解关键部件的材料选用，制造及热处理工艺。差速器的失效模式也是本次设计需要了解的一部分内容。本次设计的目标主要是对差速器有个深刻的认识。在设计过程中，通过
4、翻阅有关资料，对差速器的基本原理及工作方式有了一个比较全面的了解。最后，用 CAD 制图，制作了有关零部件图及装配图。关键词：半轴 差速器 齿轮结构Auto differential structure design and analysisAbstract:This graduation project is a design aiming at the differential mechanism of medium-sized loading autos. A good master of the structure and theory of differential mechanis
5、m is essential. Force analysis and strength calculation to key components and parts are also taken into consideration. Meanwhile, a general understanding to the material selection, production and the art of heat treatment are vital. The failure mode of differential mechanism also occupies a part in
6、this design. The main purpose of this design is to get a profound master of differential mechanism. Fundamental theories and working ways of differential mechanism will be understood comprehensively through referring to related information in the process of design. Finally, related parts drawing and
7、 assembly drawing are designed by CAD.Keywords: Semi-axis,Differential mechanism, Gear structureII目 录1 绪论.11.1 汽车差速器（研究的背景及意义）发展历史.11.2 汽车差速器国内外的研究现状 .21.2.1 国外差速器生产企业的研究现状 .21.2.2 我国差速器研究及市场发展 .21.3 本章小结 .32 差速器的设计 .32.1 毕业设计数据来源 .32.2 差速器的功用 .32.3 差速器的结构详述 .42.3.1 汽车差速器的结构研究 .52.4. 差速器的工作原理 .62.3
8、本章小结 .83 零部件的材料、制造及热处理 .93.1 差速器轴类零件 .93.2 齿轮的材料及热处理工艺 .93.3 轴键的应用 .103.4 螺栓的选用和螺栓的材料 .103.5 螺母尺寸的选择以及材料的确定 .113.6 本章小结 .114 了解差速器的失效模式 .124.1 齿轮传动的失效 .124.2 差速器壳的失效模式 .124.3 锁止销失效模式分析 .134.4 其它失效式 .134.5 本章小结 .135 差速器非标准零件的设计 .145.1 对称式行星齿轮的设计计算 .145.1.1 对称式差速器齿轮参数的确定 .14III5.1.2 差速器齿轮的几何计算图 .185.1
9、.3 差速器齿轮的强度计算 .205.1.4 差速器齿轮的设计方案 .225.2 行星齿轮轴的尺寸设计 .225.3 差速器垫圈的设计计算 .235.3.1 半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 .235.3.2 行星齿轮平面面垫圈的尺寸设计 .245.3.3 行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 .245.4 本章小结 .246 结论.25参考文献 .26致 谢 .2711 绪论1.1 汽车差速器（研究的背景及意义）发展历史一个多世纪之前，汽车作为一个前所未有的事物，横空出世，从此，人们的交通观念，出行方式发生了很大的改变。但是那时的汽车不管从技术上还是制造材料上，都相对简单粗糙，差速器在哪个时代的汽车还还没有应
10、用，但是随着科技的进步，到现在代社会，汽车技术也经历了一个质的蜕变，从最初造出的 18km/h 的速速行驶的第一辆三轮汽车，到现在，竟然诞生了提速从 0 到100km/h 只需三秒多一点的超级跑车。而且汽车也从最初的奢侈品变成了现代社会家家必备的交通工具，它的发展熟读如此之快甚至令人吃惊。同时，汽车工业的发展造就了如丰田福特这样一些举足轻重的著名公司。而对与我国来说，由于解放初期工业基础的薄弱，直到一汽的投入生产，我国才摆脱了那种不能生产汽车的尴尬局面。随着汽车工业的蓬勃快速发展，汽车差速器应运而生。法国人雷诺发明的汽车差速器作为汽车上必不可少的零部件之一，被汽车专家誉“小零件大功用”。它的发
11、明，使得汽车两侧的驱动轮能够在不同的情况下，获得合理的扭矩，这对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用。目前我国重型汽车的差速器技术基本元自德国的西方国家及日本等传统机械强国。我国的差速器器技术多是在引进外国技术的基础上发展而来的，虽然经过多年的发展已具有了一定的规模。但是，对于我国本土的自主汽车品牌企业而言，汽车差速器这个关键部件的核心技术，仍然没有被攻克，高端技术人才的匮乏，投入研发经费的不足，都导致了我国在差速器技术领域没有一席之地，差速器技术的落后继而限制了整个汽车工业的发展。1.2 汽车差速器国内外的研究现状经过多年的发展，汽车已经不再是当初的那个简单的构造，为了满足现代人类的追
12、求，汽车的设计，制造更趋向于安全，实用，舒适等。如何使自己的汽车产品更好，更有市场份额，是每个汽车企业迫切要面对的。当然。随着这2一趋势发展，汽车的每一个部件也都在发生着变化。所以，差速器的发展也随之进行。1.2.1 国外差速器生产企业的研究现状经过这么多年的发展，国外汽车差速器技术的研究已有一定的水平，而且还在不断的提高。全球最顶尖的汽车零部件制造公司-伊顿公司，在与汽车相关的关键部件领域，独占鳌头，其技术远远领先于别的汽车制造商，它研究发明的锁式差速器，更是目前顶尖的水平，它区别于别的差速器之处在于，其可以在当汽车在泥泞的路面或者爬坡等极端条件下发生打滑时，可以提高合理扭矩给不打滑的那个轮
13、子，这样的差速器性能可以使一般的车辆具有更好的通过性。 通过分析，可以知道各个车轮的受力情况。而伊顿锁式差速器能更好的分配动力，使车辆能够正常向前或向后安全行驶。而更强的越野性和安全性，毫无疑问，是差速器的最终目标。1.2.2 我国差速器研究及市场发展目前，我国国内差速器行业已完成了从无到有，从小到大的转变。现在正处于从做大到做强的发展阶段。汽车发展到目前所处的转型和调整的关键时期，提高差速器的精度，可靠性是我国差速器行业面临的紧迫任务。近年来，汽车差速器市场，产品产出量持续扩张，国家政策的出台，扶持企业的发展，大型国有企业及私有企业的投资项目持续增加，使得汽车差速器产业向高科技产品方向发展。
14、差速器的性能，科技含量也趋于高端完整。而对我国汽车制造商而言，需在现有的差速器技术的基础上，努力研究开发，设计出性能更好，更实用的差速器，填补我国在汽车的差速器技术领域的空白，拥有完全自主开发的要差速器。1.3 本章小结本章主要阐述了汽车差速器的研究背景以及发展现状，主要讲述了差速器的发展历史，以及国内外汽车差速器的现状及未来发展。32 差速器的设计2.1 毕业设计数据来源本课题差速器选取的车型为东风 EQ1090E。以此类汽车作为设计的标准车型。这款汽车是一款中型的载货汽车，从投入生产到现在，已有数万两汽车投入了社会，参与社会的生产实践，期间这款车型在使用过程中也出现过或大或小，这样那样的问
15、题。该汽车生产商通过市场调研，吸收了广大用户的反馈意见，并对该车持续进行改进，到目前为止，EQ1906 载货车以完成了一个从性能到结构的整体升级改造。作为一款经典的载货汽车，载重量是一个相当关键的参数，因为它作为一个基础数据，直接限制着其它关键零部件的设计尺寸，主导着整车从结构大小到性能搭配等的一切。查阅可得该车的主要数据有(1)汽车的核定载重量 5000kg，满载总量 9290kg；2.当发动机运行速度为 3000r/min 其额定功率为 99kw；3.当发动机运行速度为 12001400r/min，其最大转矩为 158Nm；4.汽车在满载是正常路面行驶最高达 90km/h；5.主减速器传动
16、比 为 6.33；0i6.车轮轮辋形式为 7.0-20 等厚辐盘式，轮胎为普通斜交帘线的标准轮辋轮胎，轮胎规格(GB516-82)9.00-20，10 层级。2.2 差速器的功用汽车差速器是一个传动机构，其主要的作用就是用来合理的分配扭矩，使汽车的驱动轮能够获得不同的角速度，避免出现空转，保证汽车安全性，通过性。汽车在行驶过程中，车轮的相对运动状态有多种。设两轮的中心相对路面的移动速度为 v，车轮旋转角 W，车轮滚动的半径为 r，则当 v=w*r 时为滚动，当 w 不等于 0 时，v=0 时，为滑转，当 w=0,v 不等于 0 时，车轮运动为滑移。4当装载汽车在路面上行驶时，汽车两驱动轮由于路
17、面等的因素，其在同一单位时间内走过的实际里程一般情况下是不相同的。如下图，当汽车在转弯的路面是，如图所示，车轮转弯多形成的半径 R1 和外侧轮半径 R2 大小不相同，而 R2R1，所以，理所当然的是外侧驱动轮实际滑动过的距离将大于内侧车轮的距图 2.1 差速器车轮转弯简图离，当汽车行驶在粗糙度较大的路面上时，路面上坑坑洼洼不平整的路面，会使路面变成上下起伏的波状形路面，汽车在路面上正常行驶时，其两侧的车轮滚过的距离显然不相等。计使路面的状况是理想的，但是轮胎的制造精度，车上因承载货物而导致的受力不均等，均可能导致轮胎滚过的半径不一致，从而引起其走过的路程不同。在未使用差速器时，装载汽车的两驱动轮是通过一根刚性轴在驱动桥的两侧进行刚性连接的。所以两车轮始终是保持同样的角速度旋转。这样导致的结果是其在汽车需要转向动作变换时，一定会有轮打滑。这样，首先会影响汽车的安全性及稳定性。其次，耗油量的增大，对经济性，实用性也是一种挑战。但是当汽车安装了差速器后，由于从动轮由于是由轴承支撑在中心轴上，可以任何角度旋转。差速器的应用就使得驱动轮在车轮需要不同的扭矩时，可以更合理的分配扭矩，使车轮能获得不同的角速度，这就会很好的预防这些问题的出现，保证汽车的平稳安全。2.3 差速器的结构详述
