1、中北大学信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 摘 要 本次毕业设计主要是 6401 旅行车对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用 Auto cad 软件对差速器进行 绘图 工作，也让我在学习方面得到了提高。 在去年金融危机的影响下，汽车产业结构的重组给汽车的发展带来了新的机遇，与汽车相关的各行各业更加注重汽车的质量。差速器作为汽车 必不可少的组成部分之一也
2、在汽车市场上产生了激烈的 竞争。此次就是针对汽车差速器这一零件进行设计的 ,再设计出合理适用的差速器的同时也对差速器相关的行业有了一定得认识。通过绘制差速器的组件图也让我在学习方面得到了提高。 关键词 ：半轴 ， 差速器 ， 齿轮结构 中北大学信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 Abstract In the last year under the impact of financial crisis, automotive industrial restructuring brought about by the development of motor vehicles to new
3、 opportunities, and automotive related businesses pay more attention to the quality of cars. Differential as an integral part of car, one of the automotive market also resulted in fierce competition. The differential is the spare parts for motor vehicles designed. The design of the main drivers on t
4、he installation of the bridge in between the two axle differential design, mainly related to the differential struct -ure of non-standard parts such as gear parts and standards for design and calculation, but also introduced the development of differential status and the type of differential. For di
5、fferential selection and the principle of the program have also made a brief note. Reference in the desi -gn of a large amount of literature on the role of differential structure and have a more thoro -ugh understanding. Re-engineering the application of a reasonable differential at the same time al
6、so has been related industries must be aware of. Differential through the mapping component map also let me in the field of learning has been improved. Keywords: Axle, differential, gear structure中北大学信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 I 目 录 摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 汽车差速器的发展现状 1 1.2 汽车差速器的功用及其分类 2 1.3 课题设计初始数据
7、的来源与依据 4 2 差速器的设计方案 5 2.1 差速器的方案选择及结构分析 5 2.2 差速器的工作原理 6 3 差速器非标准零件的设计 9 3.1 对称式行星齿轮 设计计算 9 3.1.1 对称式行星齿轮参数确定 9 3.1.2 差速器齿轮几何计算图表 13 3.1.3 差速器齿轮的材料 14 3.1.4 差速器齿轮强度的计算 14 3.2 差速器行星齿轮轴的设计计算 16 3.2.1 行星齿轮轴的分 类及选用 16 3.2.2 行星齿轮轴的尺寸设计 16 3.2.3 行星齿轮轴的材料 16 3.3 差速器垫圈的设计计算 17 3.3.1 半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 17 4 差速器标准零
8、件的选用 19 4.1 螺栓的选用和螺栓的材料 19 4.2 螺母的选用何螺母的材料 19 4.3 差速器轴承的选用 19 5 差速器总成的装复和调整 20 5.1 差速器总成的装复 20 5.2 差速器的零部件的调整 20 参考文献 21 中北大学信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 II 小结 22 致 谢 23 中北大学信息商务 学院 2014 届毕业设计说明书 第 1 页 共 27 页 1 绪论 1.1 汽车差速器的发展现状 在汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。如图 1-1所示普通差
9、速器的结构分解图。 本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而去年开始的全球金融危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。从目前来看，我国差速器行业已经顺利完成了 由小到大的转变，正处于由大到强的发展阶段。由小到大是一个量变的过程，科学发展观对它的影响或许仅限于速度和时间，但是由大到强却是一个质变的过程，能否顺利完成这一个蜕变，科学发展观起着至关重要的作用。然而在这个转型和调整的关键时刻，提高汽车车辆、石油化工、电力通讯差速器的精度、可靠性是中国差速器行业的紧迫任务。 近几年中国汽车差速器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高技术
10、产品方向发展，国企企业新增投资项目逐渐增多。投资者对汽车差速器行业的关注越来越密切，这就使得汽车差速器行业的发展 需求增大。差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化，目前汽车上最常用的是对称式锥齿轮差速器，还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一种新型差速器机构，它能解决在其他差速器内差动转矩较小时不能起差速作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题。下面图 1-1为普通差速器的结构分解图。这次设计的轮边差速器主要是为克服轮间差速器安装调整不方便，还有因为要布置差速器也使从动齿轮的尺寸受到限制等缺
11、点来设计的。轮边差速器是安装 在驱动轮的轮毂内，差速器壳通过行星齿轮轴固定行星齿轮 .行星齿轮与半轴齿轮齿合 . 绝对直线行驶时 .差速器壳和行星齿轮 (行星齿轮与半轴齿轮不发生相对转动 )一同随减速器被动齿轮转动 .称为公转 . 行星齿轮饶自身轴线转动称之自转 .将两轮悬空 .自转方向相反 ,转速相同 . 在转弯时 ,行星齿轮自转的同时还和差速器壳一起公转 .实现两边不等速。 这里我们着重介绍一下一种新型差速器为 LMC常互锁差速器： LMC 常互锁差速器是由湖北力鸣汽车差速器公司投资 5000万元生产的新型差速器预计 2009 年批量生产，2010年达到验收。 LMC 常互 锁差速器用于
12、0.5-1.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的中北大学 信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 第 2 页 共 27 页 通过性、越野性、可靠性、安全性和经济性，能够满足很多不同条件和不同情况下的车辆要求。这种纯机械、非液压、非液粘、非电控的中央差速分动装置，已申报了美、英、日、韩、俄罗斯等 19 个国家的专利保护，这一技术不仅仅是一项中国发明，也是一项世界发明。 LMC常互锁差速器是由多种类的齿轮系统及相应的轴、壳体组成，具备传统汽车的前轮和后轮轮间差速器、前后桥轴间差速器。 LMC常互锁差速分动器通过四支传动轴和轮边减速器带动四个车轮，实现每个车轮独立驱动，在有两个车轮打 滑的情况下仍能正
13、常行驶，在冰雪路面、泥泞路面、无路路面上有其独特优势，可以彻底解决传统四驱汽车的不足：如不能高速行驶；车轮打滑不能正常行驶；不能实现轴间差速；高油耗问题、功率循环问题；四驱转换麻烦等。装有 LMC常互锁差速分动器的车辆具有以下优点： （ 1）提高车辆的通过性：具有混合差速， LMC常互锁差速分动器可实现轮间、轴间、对角任意混合差速和锁止，任何情况下单个车轮、对角线双轮不会发生滑转，即使单个车轮悬空，车辆仍有驱动力而能正常行驶。 （ 2）提高汽车的传动系的寿命和可靠性：因实现了任意差速，消除了功率循 环，克服了分时四驱在四驱状态下传动系统因内耗而产生的差速器、传动轴、分动器等机件磨损，甚至于致命
14、性的损坏，延长了传动系统的使用寿命。 （ 3）提高车辆的安全性：行车安全、转弯容易、加速性好、制动稳定、操纵轻便安全，无需增加操纵机构。 （ 4）具有良好的经济性：功能领先、制造成本低，维修简便、节油，经济环保，产品适用性广。 LMC常互锁差速分动器的研发是在经济刺激的影响下产生的产品，符合我国国情的需要。 1.2 汽车差速器的功用及其分类 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，以保证两侧驱动车轮与地面间作纯滚动运动。 中北大学信息商务 学院 2014 届毕业设计说明书 第 3 页 共 27 页 图 1-1 汽车转弯时驱动轮运动示意图 汽车行驶时，
15、左右轮在同一时间内所滚动的路程往往不等。如图 1-1所示，在转弯时内、外两侧车轮转弯半径 R1和 R2不同，行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内测车轮；汽车在不平的路面行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直的路面行驶，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因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径不同而使左、右车轮行驶不等。如果驱动桥的左、右车轮钢性连接，则行驶 时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或是滑转。这样不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗。而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车就要安装差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮
16、在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学的要求。而为了方便安装和调试差速器，还解决现在差速器的从动齿轮尺寸不受限制所以设计了安装在轮毂的差速器称为轮边差速器，在两轴间分配转矩，保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。使汽车行驶时能作纯滚动运动，提高了车辆的通过性。 差速器按其结构不同可以分为以下几种形式： 1. 齿轮式 汽车上广泛采用的是对称锥齿轮式差速器，它具有结构简单、 质量小等优点。它又分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强锁止式差速器等。 2. 凸轮式 现在常见的是滑块凸轮式差速器，它是一种高摩擦自锁差速器，结构紧凑、质量小、但是结构较复杂。 3. 蜗轮式 蜗轮式差速器
17、也是一种高摩擦自锁差速器，这种差速器结构复杂，制造精度要求高，因而限制了它的应用。 4. 牙嵌式 牙嵌式自由轮差速器是自锁式差速器的一种，该差速器工作可靠，使中北大学 信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 第 4 页 共 27 页 用寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。 1.3 课题设计初始数据 的来源与依据 本次设计从学校现有设备和实验便捷程度来考虑，选用的是 6401 旅行车 作为课题设计的原始数据的来源和依据。从汽车载重量是汽车最基本、最重要的技术参数之一，是汽车整体设计的基本依据，在汽车可靠性和经济性上，载重量都将起主导作用。 6401旅行车 规定的载重量为 620千克。参考的
18、数据有： 1.发动机额定功率为 82kw(当发动机转速为 5800r/min)； 2.发动机额定扭矩为 146Nm，最大转矩 158Nm(当发动机转速为 1200 1400r/min)； 3.变速器的传动比为 if=3.704，第低档的传动比 为 1.00，变速器传动效率 =0.96； 4.主减速器传动比 i0=5.91； 5.半轴杆部直径为 50mm。 中北大学信息商务学院 2014 届毕业设计说明书 第 5 页 共 27 页 2 差速器的设计方案 2.1 差速器的方案选择及结构分析 根据 6401旅行车 的类型，初步选定差速器的种类为对称式行星锥齿轮差速器，安装在驱动桥的两个半轴之间，通过
19、两个半轴把动力传给车轮。现设计简图如下： 图 2-1差速器结构方案图 如图 2-1，对称式行星锥齿轮主要是差速器左右壳 1和 4，两个半轴齿轮 2、四个行星齿轮 3、十字轴 5。动力传输到差速器壳 1，差速器壳带动十字轴 5 转动。十字轴 又带动安装在它四个轴颈上的行星齿轮 3转动，行星齿轮与半轴齿轮相互啮合，所以又将转矩传递给半轴齿轮，半轴齿轮与半轴相连，半轴又将动力传给驱动轮，完成汽车的行驶。其具有结构简单、工作平稳、制造方便、安装方便、调试简单等优点。 差速器的结构分析 （ 1）行星齿轮 3的背面大都做成球面，与差速器壳 1配合，保证行星齿轮具有良好的对中性，以利于和两个半轴齿轮 2正确
20、地啮合； （ 2）由于行星齿轮 3和半轴齿轮 2是锥齿轮传动，在传递转矩时，沿行星齿轮和半轴齿轮的轴线有很大的轴向作用力，而齿轮和差速器壳之间又有相对运动。为减少齿轮和 差速器壳之间的磨损，在半轴齿轮背面与差速器壳相应的摩擦面之间装有平垫圈，而在行星齿轮和差速器壳之间装有球面垫圈。当汽车行驶一定得里程。垫圈磨损后可以通过更换垫圈来调整齿轮的啮合间隙，以提高差速器的寿命。 （ 3）在中、重型汽车上由于需要传递的转矩较大，所以要安装四个行星齿轮，行星齿轮轴也要用十字轴。 （ 4）为了保证行星齿轮和十字轴之间有良好的润滑，在十字轴的轴颈铣出了一个平面，以储存润滑油润滑齿轮背面。 中北大学 信息商务学
21、院 2014 届毕业设计说明书 第 6 页 共 27 页 2.2 差速器的工作原理 差速器采用对称式锥齿轮结构，其原理如下图 2-2所示。图 2-2 差速器差速原理图 差速器壳 3与行星齿轮 5连成一体，形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮 6固连在一起，故为主动件，设其角速度为 o;半轴齿轮 1和 2为从动件，其角速度为1和 2.A、 B两点分别为行星齿轮 4与半轴齿轮 1和 2的啮合点。行星齿轮的中心点 为C， A、 B、 C三点到差速器旋转轴线的距离均为 r。 当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，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 or.于是， 1= 2= o，即差速器不起差速作用，而半轴角速度等于差速器壳 3的角速度。 行星齿轮在公转的同时也在进行自传，如图当行星齿轮 4除公转外，还绕本身的轴 5以角速度 4自转时，啮合点 A的圆周速度为 1r= or+ 4r4，啮合点 B的圆周速度为2r= or- 4r4.于是有 1r+ 2r=（ or+ 4r4） +( or- 4r4) 即 1+ 2=2 o 若角速度以每分钟转数 n表示，则 n1+n2=2no （ 2-1）
