差速器壳体断裂的CAE计算分析

作者：辽宁曙光汽车集团公司技术中心郭迎春来源：AI汽车制造业

差速器是汽车驱动桥总成中的主要功能部件，其作用是向车桥的两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式做不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。差速器的重要性可想而知，在用户使用的过程中，如果差速器出现任何故障，都会影响整车的正常安全行驶。

某轻型车的售后反馈资料显示，该车差速器的常见故障中，差速器的壳体易出现早期失效断裂，影响用户使用。为找出该车型差速器壳体早期失效断裂的原因，我们对其进行了多种装配关系的对比分析，希望为判断失效原因和结构改进提供理论依据。

CAD建模和有限元模型处理

该车型差速器的CAD三维数模见图1-a，这是我们进行进一步结构强度分析和优化改进的基础。通过ANSYS软件的专用接口，我们将这个CAD三维数模读入ANSYS WORKBENCH分析环境当中进行计算和分析。

图1 差速器的CAD三维数模及其CAE网格模型

该零件的材料为QT450-10，弹性模量为1.73e5MPa，泊松比为0.3，密度为7.0e3kg/m3，屈服极限为310MPa，抗拉强度为450MPa。在ANSYS WORKBENCH分析环境中，根据差速器结构的实际运动状态，我们将其边界条件选择在一字轴孔和一字轴销孔处，然后根据设计载荷在模型上施加扭矩。

考虑到实际结构的装配间隙情况，我们分三种极限工况：一是销轴与销轴孔间隙大于一字轴与一字轴孔间隙；二是销轴与销轴孔间隙等于一字轴与一字轴孔间隙；三是销轴与销轴

孔间隙小于一字轴与一字轴孔间隙。

另外，考虑到该零件的断裂可能是由于局部应力集中过大造成的，本次分析采用实体单元，并尽量控制网格大小和密度，共划分为269456个节点，88192个单元，得到CAE网格模型如图1-b所示。

CAE的计算结果

我们采用线弹性计算方法，同时也基于销轴、一字轴没有损坏的前提条件下，对差速器壳体的强度进行计算和分析。

通过计算可得到各种孔配合间隙情况中，三种极限工况下的最大应力值分别为：销轴与销轴孔间隙大于一字轴与一字轴孔间隙时为408.37MPa，销轴与销轴孔间隙等于一字轴与一字轴孔间隙时为317.55MPa，销轴与销轴孔间隙小于一字轴与一字轴孔间隙时为

326.89MPa。三种工况下的局部应力分布如图2所示。

图2 三种极限工况下的局部应力分布

结论

从CAE计算分析的结果来看，该差速器壳体的局部存在较大的应力集中问题，并且出现了超过材料屈服极限的情况。

我们的分析结论和建议如下：

1. 不同的装配间隙对局部的受力情况有很大影响，因此，在零件的设计过程中就应注意不同的间隙配合，做出更合理的设计，并在零件的加工中对工艺方案及配合公差做出严格的控制。

2. 销轴孔处最大应力值所出现的位置和大小与销轴大小有关，本文是按照销轴与销轴孔长

度一致计算的。结果显示，较大应力主要发生在有销轴一侧，建议在设计改进中适当调整销轴孔位置，使其与一字轴相交处的壁厚内外均匀一些，同时可考虑增加结构在此处的整体厚度。

3. 三种极限工况下的最大应力值均产生在销轴孔与一字轴孔相交处，并且处于内侧孔壁相对较薄的地方。虽然最大应力值没有超过材料的强度极限450MPa，但最大值都超过了屈服极限310MPa，可见这种情况下极易导致疲劳损坏，而实际结构在最大应力处也是处于交变载荷作用的，如果上述薄弱部位存在材质缺陷，那就更容易导致非正常的早期结构失效断裂问题。(end)

汽车差速器与主减速器设计毕业设计

摘要本文介绍了轿车差速器与主减速器的设计建模过程，论述了轿车差速器与主减速器的结构和工作原理，通过对轿车主要参数的分析与计算对差速器和主减速器进行设计，并使用Pro/E对差速器与主减速器进行3D建模，生成2D工程图。完成装配后，对主减速器、差速器进行运动仿真，以论证差速器的差速器原理。关键词：建模，差速器，主减速器，分析

Abstract This paper discusses the automobile differential design and modeling process of the final drive, and the structure and the principle of automobile differential and the final drive.the car After the analysis and calculation of final drive and differential,to use Pro/E to complete make 3D model of the final drive and differential, then to produce 2D drawings.There is going to analysis the final drive to prove the principle after finishing the composing. Keywords: Modeling, Differential,Final drive，Analysis

目录摘要........................................................ I Abstract ................................................... II 目录...................................................... III 1绪论 (1) 1.1课题来源 (1) 1.2课题研究现状 (1) 1.2.1国内外汽车行业CAD研究与应用情况 (1) 1.3主减速器的研究现状 (1) 1.4 差速器的研究现状 (2) 1.5 课题研究的主要内容 (3) 2QY7180概念轿车主减速器与差速器总体设计 (4) 2.1QY7180概念轿车主要参数与主减速器、差速器结构选型 (4) 2.1.1QY7180概念轿车的主要参数 (4) 2.1.2QY7180概念轿车主减速器与差速器结构选型 (4) 2.2主减速器与差速器的结构与工作原理 (5) 2.3QY7180概念轿车主减速器主减速比i0的确定 (6) 3主减速器和差速器主要参数选择与计算 (7) 3.1主减速器齿轮计算载荷的确定 (7) 3.1.1按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动齿轮的计算转矩Tce (7) 3.1.2按驱动车轮打滑转矩确定从动齿轮的计算转矩Tcs (7) 3.1.3按日常平均使用转矩来确定从动齿轮的计算转矩 (8) 3.2主减速器齿轮传动设计 (8) 3.2.1按齿面接触强度设计 (8)

差速器部件试验条件

本规范规定了汽车变速器差速器总成及其部件的相关试验规范。 2、引用标准下列标准所包含的条文，通过在本规范中引用而构成本规范的条文。凡是注日期的引用标准其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本规标准，然而，鼓励根据本规达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡不注日期的引用标准，其最新版本适用本规范。 QC/T 465 汽车机械式变速器分类的术语及定义 QC/T 568.1 汽车机械式变速器总成台架试验方法第1 部分：轻微型 GB/T 2828.1 计数抽样检验程序第一部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划3变速器主减速齿疲劳寿命试验（仅限自带差速器的变速器） 3.1试验设备变速器主减速齿疲劳寿命试验应包含以下试验设备： a) 驱动装置； b) 加载装置； c) 变速器安装支架，变速器的安装状态应尽量与整车一致； d) 转速、扭矩、温度测量仪和计时器； e) 安全装置。 3.2 试验步骤

3.2.1 按规定加注润滑油。 3.2.2 试验油温为80℃±10℃。 3.2.3 试验在一档状况下运转，变速器输出轴速度600r/min，输入扭矩为发动机最大扭矩。 3.2.4 寿命：主减速齿运转次数应不少于200000 次。 3.3 试验结果处理没有由于断裂造成的动态啮合中断；轴承档上无剥落；允许有初始阶段的点蚀，但此种情况下噪声不允许有明显增高。判定被试变速器主减速齿疲劳寿命试验合格。 4.1 试验设备变速器差速器总成疲劳寿命试验应包含以下试验设备： f) 驱动装置； g) 加载装置，其中两输出端的扭矩和转速可分别控制； h) 变速器安装支架，变速器的安装状态应尽量与整车一致； i) 转速、扭矩、温度测量仪和计时器； j) 安全装置。 4.2 试验步骤 4.2.1 按规定加注润滑油。 4.2.2 试验油温为80℃±10℃。

差速器锥齿轮几何尺寸计算用表

序号项目计算公式计算结果 1 行星齿轮齿数 1z ≥10，应尽量取最小值 1z =10 2 半轴齿轮齿数 2z =14～25，且需满足式（3-4） 2z =18 3 模数 m m =5.5mm 4 齿面宽 b=(0.25～0.30)A 0;b ≤10m 16mm 5 工作齿高 m h g 6.1= g h =8.8mm 6 全齿高 051.0788.1+=m h 9.885 7 压力角 α 22.5° 8 轴交角 ∑=90° 90° 9 节圆直径 11mz d =； 22mz d = d2=99 10 节锥角 2 1 1arctan z z =γ，1290γγ-?= 1γ=29.055°， =2γ60.945° 11 节锥距 2 2 110sin 2sin 2γγd d A == 0A =56.625mm 12 周节 t =3.1416m t =17.2788mm 13 齿顶高 21a g a h h h -=;m z z h a ????? ? ??????????? ??+=2 12237.043.0 1a h =5.807mm 2a h =2.993mm 14 齿根高 1f h =1.788m -1a h ; =1.788m -2a h 1f h =3.972mm ; =6.786mm 15 径向间隙 c =h -g h =0.188m +0.051 c =1.085mm 16 齿根角 1δ=01arctan A h f ;0 2 2arctan A h f =δ 1δ=4.012°; 2δ=6.834° 17 面锥角 211δγγ+=o ；122δγγ+=o 1o γ=33.067° 2o γ=67.779°

轮系及其传动比计算

第八章轮系及其传动比计算第四十八讲齿轮系及其分类如图8—1所示，由一系列齿轮相互啮合而组成的传动系统简称轮系。根据轮系中各齿轮运动形式的不同，轮系分类如下： ???? ? ? ?? ????? ?==?? ?成由几个周转轮系组合而和周转轮系混合而成或混合轮系：由定轴轮系）行星轮系（）差动轮系（周转轮系（轴有公转）空间定轴轮系平面定轴轮系定轴轮系（轴线固定）轮系12F F 图8—1 图8—2 图8—3 定轴轮系中所有齿轮的轴线全部固定，若所有齿轮的轴线全部在同一平面或相互平行的平面内，则称为平面定轴轮系，如图8—1所示，若所有齿轮的轴线并不全部在同一平面或相互平行的平面内，则称为空间定轴轮系；若轮系中有一个或几个齿轮轴线的位置并不固定，而是绕着其它齿轮的固定轴线回转,如图8—2，8—3所示，则这种轮系称为周转轮系，其中绕着固定轴线回转的这种齿轮称为中心轮（或太阳轮），即绕自身轴线回转又绕着其它齿轮的固定轴线回转的齿轮称为行星轮，支撑行星轮的构图8—4 件称为系杆（或转臂或行星架），在周转轮系中，一般都以中心轮或系杆作为运动的输入或输出构件，常称其为周转轮系的基本构件；周转轮系还可按其所具有的自由度数目作进一步的划分；若周转轮系的自由度为２，则称其为差动轮系如图8—2所示，为了确定这种轮系的运动，须给定两个构件以独立运动规律，若周转轮系的自由度为１，如图8—3所示，则称其为行星轮系，为了确定这种轮系的运动，只须给定轮系中一个构件以独立运动规律即可；在各种实际机械中所用的轮系，往往既包含定轴轮系部分，又包含周转轮系部分，或者由几部分周转轮系组成，这种复杂的轮系称为复合轮系如图8—4所示，该复合轮系可分为左边的周转轮系和右边的定轴轮系两部分。

差速器的结构及工作原理图解

差速器的结构及工作原理（图解）汽车差速器是一个差速传动机构，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长(图D－C5－5)；汽车在不平路面上直线行驶时，两侧车轮走过的曲线长短也不相等；即使路面非常平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。差速器的作用车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。

这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。在多轴驱动汽车的各驱动桥之间，也存在类似问题。为了适应各所处的不同路面情况，使各驱动桥有可能具有不同的输入角速度，可以在各驱动桥之间装设轴间差速器。布置在前驱动桥（前驱汽车）和后驱动桥（后驱汽车）的差速器，可分别称为前差速器和后差速器，如安装在四驱汽车的中间传动轴上，来调节前后轮的转速，则称为中央差速器。

差速器可分为普通差速器和两大类。普通差速器的结构及工作原理目前国产轿车及其它类汽车基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴（十字轴或一根直销轴）和差速器壳等组成12-13（见图D－C5－6）。（从前向后看）左半差速器壳2和右半差速器壳8用螺栓固紧在一起。主减速器的从动齿轮7用螺栓（或）固定在差速器壳右半部8的上。十字形行星齿轮轴9安装在差速器壳接合面处所对出的园孔内，每个轴颈上套有一个带有滑动轴承（衬套）的直齿圆锥行星齿轮6，四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮4相啮合。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中，其内花键与半轴相连。与差速器壳一起转动（公转）的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动，当两侧车轮所受阻力不同时，行星齿轮还要绕自身轴线转动--自转，实现对两侧车轮的差速驱动。

差速器设计3.31分析

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

货车汽车后桥差速器的设计计算说明书

第一章驱动桥结构方案分析由于要求设计的是货车的后驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： 1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 2)中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。 3)中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 ①圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边

传动比计算

126 §5-6 定轴轮系传动比的计算一、轮系的基本概念 ● 轮系：由一系列相互啮合的齿轮组成的传动系统； ● 轮系的分类：定轴轮系：所有齿轮轴线的位置固定不动；周转轮系：至少有一个齿轮的轴线不固定； ● 定轴轮系的分类：平面定轴轮系：轴线平行；空间定轴轮系：不一定平行； ● 轮系的传动比: 轮系中首、末两轮的角速度(或转速)之比，包括两轮的角速比的大小和转向关系。传动比的大小：当首轮用“1”、末轮用“k ”表示时，其传动比的大小为： i 1k ＝ ω1/ωk ＝n 1/n k 传动比的方向：首末两轮的转向关系。相互啮合的两个齿轮的转向关系：二、平面定轴轮系传动比的计算特点： ●轮系由圆柱齿轮组成，轴线互相平行； ●传动比有正负之分: 首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。 1、传动比大小设Ⅰ为输入轴，Ⅴ为输出轴；各轮的齿数用Z 来表示；

127 角速度用ω表示；首先计算各对齿轮的传动比：所以：结论：定轴轮系的传动比等于各对齿轮传动比的连乘积，其值等于各对齿轮的从动轮齿数的乘积与主动轮齿数的乘积之比； 2、传动比方向在计算传动比时，应计入传动比的符号：首末两轮转向相同为“+”，相反为“-”。（1）公式法式中：m 为外啮合圆柱齿轮的对数举例：（2）箭头标注法采用直接在图中标注箭头的方法来确定首末两轮的转向，转向相同为“+”，相反为“-”。举例： 12 2112z z i ==ωω322233 3 2z i z ωωωω''' = = = 334 34443z i z ωωωω' '' ===4 55 445z z i = = ωω1 1211) 1(--== k k m k k z z z z i ω ω

汽车差速器壳加工工艺及夹具设计

摘要随着社会的发展，汽车在生产和生活中的越来越广泛，差速器是汽车中的重要部件，其壳体的结构及加工精度直接影响差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本次设计主要内容有：差速器的工作原理结构分析，差速器壳体的工艺编制，夹具的设计及加工中对定位基准的选择，工序和工装设计中切削用量，夹紧力的计算等。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本设计的主要内容是设计钻床夹具和铣床夹具，需要对零件上Φ22的孔进行铣削加工端面的铣削加工。由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:二二壹五八玖一壹五一关键词：差速器，壳体，工艺规程，夹具设计 Abstract Along with social development motor vehicle production and life in anincreasingly wide differential device is an important vehicle componentsand its interior structure and processing precision differential devicedirectly affect the normal work study differential device case processingmethods and techniques of preparation is necessary and meaningful. Thecurrent design of the main elements: differential device structuresoperating principles of analysis differential device case preparationprocesses design and smooth-bore jig for positioning baseline processingoptions smooth-bore design processes suits cutting consumption increasedcomputing power.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. The main contents of this design is the design of drilling jig and milling fixture, the need for parts than22hole milling face milling. Key Words:differential device，case，technological process，jig design

差速器工作原理

【什么是差速器？以及差速器工作原理】差速器具有三种功能： ?把发动机发出的动力传输到车轮上； ?充当汽车主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来 ?将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动为什么需要差速器？当汽车转向时，车轮以不同的速度旋转。在这个图中你可以看到，在转弯时，每个车轮驶过的距离不相等，即内侧车轮比外侧车轮驶过的距离要短。因为车速等于汽车行驶的距离除以通过这段距离所花费的时间，所以行驶距离短的车轮转动的速度就慢。同时需要注意的是：前轮较之后轮，所走过的路程是不同的。对于后轮驱动型汽车的从动轮，或前轮驱动型汽车的从动轮来说，不存在这样的问题。由于它们之间没有相互联结，它们彼此独立转动。但是两主动轮间相互是有联系的。因此一个引擎或一个变速箱可以同时带动两个车轮。如果你的车上没有差速器，两个车轮将不得不固定联结在一起，以同一转速驱动旋转。这会导致汽车转向困难。此时，为了使汽车能够转弯，一个轮胎将不得不打滑。对于现代轮胎和混凝土道路来说，要使轮胎打滑则需要很大的外力，这个力通过车桥从一个轮胎传到另一个轮胎，这样就给车桥零部件产生很大的应力。差速器是将发动机扭矩按两个方向分开的设备，可允许每次输出的扭矩以不同的速度旋转。差速器的在汽车上的应用

1－输入轴（将驱动差速器从动齿轮）；2－差速器壳体；3－行星齿轮；4－半轴齿轮（驱动两侧传动轴输出）；差速器结构图说明：这里的框架即是差速器壳体；太阳齿轮即是所说的半轴齿轮；

如果想要改善这个现象使车辆在转弯时能够变的较为顺畅，就要让左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。为了解决这个问题，一百年前，法国Renault （雷诺）汽车的创始人Louis Renault，就发明了差速器这个东西。差速器的内主要是由螺旋环状齿轮（主齿轮）、行星齿轮和左右轴齿轮所组成的，有了差速器车辆在转弯时动力会透过变速箱，主传动轴将动力传至差速器使大的螺旋环状齿轮转动，在转弯时二边车轮的转速虽然不同，但透过行星齿轮后可自行调节左右车轮不同的速差，使车辆顺利的完成转弯的动作。透过文字可能比较难懂，因此我们找了影片让大家一看就能了解它的作动原理。虽然有了差速器可让车轮顺利的完成转弯的动作，但当有一轮驱动轮打滑或空转时，车辆将会失去前进的动力。这主要是因为当一侧车轮失去抓地力时，这一轮的阻力为零，而另一侧车轮的阻力却很大，在螺旋环状齿轮转动的同时，调节车轮转速的行星齿轮也会不停的一直自转，把动力源源不断的传递到失去抓地力的那一轮，而使车辆无去前进只能呆在原地不动。为了解决这种情况的发生，事必要对差速器的作动进行某种程度的限制，因此就出现了限滑差速器和差速器锁定这类特殊的差速器。差速器工作原理整个差速器系统的核心是四个齿轮：两个行星齿轮和两个与传动轴相连的半轴齿轮。这四个齿轮都在差速器壳内，这个壳体连接着传动轴（图中①），本身也要转动，在行驶时它的转动方向与车轮转动方向相同。我们可以用一个球体来解释差速器问题！我们假设这个球体和地球一样有两个极点，并且以两极的连线为轴进行自传，这个球体可以理解为差速器壳体，这个壳体的两极连接的就是汽车的左右半轴。这里安装着两个半轴齿轮，两齿轮中心的连线就是差速器壳体转动的轴线（图中②、④）。除了两个半轴齿轮外还有两个行星齿轮（图中③）。理解两个行星齿轮的状态是理解差速原理的关键。还拿刚才所说的球体来举例，两个齿轮是对向安装并且与半轴齿轮垂直，相当于6点钟和12点钟位置。这两个齿轮经常要朝相反方向转动，从而实现差速作用。壳体在自传过程中会带着两个齿轮做公转。这四个齿轮虽然安装在壳体内部但都是可以独立于差速器壳体转动的，只不过它们相互咬合在一起，每个齿轮的两边都咬合着另外两个齿轮（每个半轴齿轮都咬合着两个行星齿轮，每个行星齿轮都咬合着两个半轴齿轮），只要其中一个齿轮转动都会牵扯到其他三个齿轮一起转动，而且其中一个齿轮朝某个方向转动，与它相对的另一边齿轮必定朝反方向转动！这个现象可以通过实验来证实：

普通锥齿轮差速器设计

第一章绪论汽车行驶时,左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。例如，转弯时内、外两侧车轮行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内侧车轮；汽车在不平路面上行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直路面上行驶，由于轮胎气压、轮胎符合、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，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。为了防止这些现象的发生，汽车左、右驱动轮间都装有轮间差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮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；在多桥驱动汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性，同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷，使传动系零件损坏、轮胎磨损和增加燃料消耗等。差速器用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动。差速器按其结构特征不同，分为齿轮、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。本次设计选择的是对称锥齿轮式差速器中的普通锥齿轮式差速器。

第二章普通锥齿轮差速器基本原理普通锥齿轮差速器由于结构简单、工作平稳可靠，一直广泛用于一般使用条件下的汽车驱动桥中。图2-1为其示意图，图中ω0为差速器壳的角速度； ω1、ω2分别为左、右两半轴的角速度；To 为差速器壳接受的转矩；T r 为差速器的内摩擦力矩；T 1、T 2分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。图2-1 普通锥齿轮式差速器示意图根据运动分析可得 ω1+ω2＝2ω0 (2 - 1) 显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右半轴将等速反向旋转。根据力矩平衡可得 T0 T2T1T0T1-T2{ =+= (2 - 2) 差速器性能常以锁紧系数k 是来表征，定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下式确定 K=r T /0T (2 - 3) 结合式(5—24)可得 k ) -0.5T0(1T1k ) 0.5T0(1T2{ =+= (2 - 4) 定义快慢转半轴的转矩比kb=T2/T1,则kb 与k 之间有

直齿圆柱齿轮强度计算

4.5 直齿圆柱齿轮强度计算一、轮齿的失效齿轮传动就装置形式来说，有开式、半开式及闭式之分；就使用情况来说有低速、高速及轻载、重载之别；就齿轮材料的性能及热处理工艺的不同，轮齿有较脆（如经整体淬火、齿面硬度较高的钢齿轮或铸铁齿轮）或较韧（如经调质、常化的优质钢材及合金钢齿轮），齿面有较硬（轮齿工作面的硬度大于350HBS或38HRC，并称为硬齿面齿轮）或较软（轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC，并称为软齿面齿轮）的差别等。由于上述条件的不同，齿轮传动也就出现了不同的失效形式。一般地说，齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式又是多种多样的，这里只就较为常见的轮齿折断和工作面磨损、点蚀,胶合及塑性变形等略作介绍，其余的轮齿失效形式请参看有关标准。至于齿轮的其它部分（如齿圈、轮辐、轮毂等），除了对齿轮的质量大小需加严格限制外，通常只需按经验设计，所定的尺寸对强度及刚度均较富裕，实践中也极少失效。轮齿折断

轮齿折断有多种形式，在正常情况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为在轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断（见图1 图2 图3）。此外，在轮齿受到突然过载时，也可能出现过载折断或剪断；在轮齿受到严重磨损后齿厚过分减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断。在斜齿圆柱齿轮（简称斜齿轮）传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线（参看），轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造或安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即使是直齿圆柱齿轮（简称直齿轮），也会发生局部折断。为了提高齿轮的抗折断能力，可采取下列措施：1）用增加齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中；2）增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载较为均匀；3）采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。齿面磨损在齿轮传动中，齿面随着工作条件的不同会出现不同的磨损形式。例如当啮合齿面间落入磨料性物质（如砂粒、铁屑等）时，齿面即被逐渐磨损而至报废。这种磨损称为磨粒磨损（见图4、图5、图6）。它

差速器工作原理与图片

简述差速器作用、结构与工作原理岩2009-7-16字号：大中小一差速器的基本作用是什么？汽车转弯时，侧车轮和外侧车轮的转弯半径不同，外侧车轮的转弯半径要大于侧车轮的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于侧车轮的转速。差速器的作用就是即是满足汽车转弯时两侧车轮转速不同的要求！这个作用是差速器最基本的作用，至于后为发展的什么中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等，他们是为了提高汽车的行驶性能、操控性能而设计的。二差速器的基本结构是什么？典型的差速器结构图 1－轴承；2和8－差速器壳；3和5－调整垫片；6－行星齿轮；7－从动锥齿轮；4－半轴齿轮；9－行星齿轮轴；差速器最基本的结构由差速器从动齿轮（图中的7）、差速器壳体、

行星齿轮轴、行星齿轮、半轴齿轮组成； 1－输入轴（将驱动差速器从动齿轮）；2－差速器壳体；3－行星齿轮； 4－半轴齿轮（驱动两侧传动轴输出）；

差速器结构图说明：这里的框架即是差速器壳体；太阳齿轮即是所说的半轴齿轮；桑塔纳差速器结构图三差速器的传动原理是什么？差速器的动力输入：从动齿轮（锥齿轮等），带动差速器壳体旋转；差速器的输出：两个半轴齿轮，连接两侧的传动轴（也称为半轴）将动力给两侧车轮；行星齿轮的自转：指的是行星齿轮绕行星齿轮轴的旋转；

行星齿轮的公转：指的是行星齿轮绕半轴齿轮轴线的旋转； 1 直线行驶时差速器的工作状态：直线行驶差速器状态图直线行驶时，差速器壳体（作为差速器的输入）带动行星齿轮轴，从而带动行星齿轮绕半轴齿轮轴线公转，行星齿轮绕半轴齿轮轴线的公转将半轴齿轮夹持，带动半轴齿轮输出动力。所以在直线行驱时：左侧车轮转速（即左侧半轴齿轮转速）＝右侧车轮转速（右半轴齿轮转速）＝差速器壳体的转速。 2 将车轮支起后，转一侧车轮，另一侧车轮将反向同速旋转，这是为什么呢？

差速器结构图

差速器结构图：1-差速器壳轴承；2和8-差速器壳体；3和5-调整垫片；4-半轴齿轮（两个）；6-行星齿轮（两个或四个）；7-主减速器从动锥齿轮；9-行星齿轮轴。

托森轮间差速器：1-差速器壳；2-直齿轮轴；3-半轴；4-直齿轮；5-主减速器被动齿轮；6-蜗伦；7-蜗杆

差速器用以连接左右半轴，可使两侧车轮以不同角速度旋转同时传递扭矩。保证车轮的正常滚动。有的多桥驱动的汽车，在分动器内或在贯通式传动的轴间也装有差速器，称为桥间差速器。其作用是在汽车转弯或在不平坦的路面上行驶时，使前后驱动车轮之间产生差速作用。我们喜欢的，要么错过了，要么已经有主了；喜欢我们的，总觉得缺少一种感觉。于是我们抱着追求真感情的态度，寻找爱情，可是总觉得交际面太窄，没有办法认识理想的类型；于是我们抱着宁缺毋滥的态度，自由着，孤单着……——几米

汽车制动传动装置（气压传动装置） 2010-4-14 气压传动装置的工作原理原理：气压式制动传动装置是利用压缩空气作动力源的动力制动装置。制动时，驾驶员通过控制踏板的行程，便可控制制动气压的大小，得到不同的制动强度。其特点是制动操纵省力，制动强度大，踏板行程小；但需要消耗发动机的动力；制动粗暴而且结构比较复杂。因此，一般在重型和部分中型汽车上采用。布置形式：气压传动装置的组成与布置形式随车型而异，但总的工作原理相同。管路的布置形式也分为单管路与双管路两种。双管路气压制动传动装置的组成和管路布置：双管路气压制动传动装置是利用一个双腔（或）三腔）制动阀，两个或三个储气筒，组成两套彼此独立的管路，分别控制两桥（或三桥）的制动器

差速器工作原理及图片

简述差速器作用、结构与工作原理张岩 2009-7-16字号：大中小一差速器的基本作用是什么？汽车转弯时，内侧车轮和外侧车轮的转弯半径不同，外侧车轮的转弯半径要大于内侧车轮的转弯半径，这就要求在转弯时外侧车轮的转速要高于内侧车轮的转速。差速器的作用就是即是满足汽车转弯时两侧车轮转速不同的要求！这个作用是差速器最基本的作用，至于后为发展的什么中央差速器、防滑差速器、LSD差速器、托森差速器等，他们是为了提高汽车的行驶性能、操控性能而设计的。二差速器的基本结构是什么？典型的差速器结构图 1－轴承；2和8－差速器壳；3和5－调整垫片；6－行星齿轮；7－从动锥齿轮；4－半轴齿轮；9－行星齿轮轴；差速器最基本的结构由差速器从动齿轮（图中的7）、差速器壳体、

行星齿轮的公转：指的是行星齿轮绕半轴齿轮轴线的旋转； 1直线行驶时差速器的工作状态：直线行驶差速器状态图直线行驶时，差速器壳体（作为差速器的输入）带动行星齿轮轴，从而带动行星齿轮绕半轴齿轮轴线公转，行星齿轮绕半轴齿轮轴线的公转将半轴齿轮夹持，带动半轴齿轮输出动力。所以在直线行驱时：左侧车轮转速（即左侧半轴齿轮转速）＝右侧车轮转速（右半轴齿轮转速）＝差速器壳体的转速。 2将车轮支起后，转一侧车轮，另一侧车轮将反向同速旋转，这是为什么呢？

轮系传动比计算(机械基础)教案

教案首页

科目：机械基础（第四版）授课班级：08级模具（1）班授课地点：多媒体教室（一）室课时：2课时

课题：§6—2 定轴轮系的传动比授课方式：讲授教学内容：定轴轮系的传动比及其计算举例教学目标：能熟练进行定轴轮系传动比的计算方法及各轮回转方向的判定选用教具：三角板、圆规、平行轴定轴轮系模型、非平行轴定轴轮系模型教学方法：演示法、循序渐进教学法、典型例题法第一部分：教学过程一、复习导入新课（约7分钟）（一）组织教学（2分钟）学生点名考勤，课前6S检查，总结表扬上次优秀作业学生，调节课堂气氛，调动学生主动性。（二）教学回顾（2分钟） 1、什么是轮系？ 2、轮系有什么应用特点？ 3、轮系的分类依据是什么？可分为哪几类？ 4、什么是定轴轮系？（让学生回顾上次课的内容）（三）复习，新课导入（2分钟）演示减速器、车床主轴箱、钟表机构等，我们看到的这些都是定轴轮系的应用，请问：我们生活中常见钟表里的时针走一圈，分针走了12圈，秒针走了720圈，那么由时针到秒针是如何实现传动的？时针把运动传到秒针时，其转速大小有何变化？具体比值如何确定？（四）教学内容介绍（1分钟）重点：定轴轮系的传动路线的分析、传动比的计算及各轮回转方向的判定。难点：非平行轴定轴轮系传动比公式推导及各轮回转方向的判定。二、新课讲解（约32分钟）（一）定轴轮系的传动比概念（2分钟）教师先展示定轴轮系模型，引导学生参与到演示教学中来，通过一对齿轮的传动比概念，教师提出问题：定轴轮系的传动比是否就是输入轴的转速与输出轴的转速之比？引发学生思考。演示得出定轴轮系的概念：定轴轮系的传动比是指首末两轮的转速之比。（二）知识分解（12分钟）

差速器左右壳体设计说明书

华侨大学机电及自动化学院课程设计说明书姓名：白俊青班级：10车辆工程学号：1011141002 指导老师：黄身桂廖水容

目录一、任务介绍 (1) 二、差速器壳体简介 (2) 2.1材料的选择 (2) 2.2铸造性能对铸件的结构设计工艺性的要求 (2) 2.3结构分析 (3) 三、测绘 (4) 3.1 测绘的目的和意义 (4) 3.2测绘的方法和注意事项 (5) 3.3测量工具 (6) 3.4测量过程 (7) 3.5测量难点及解决方案 (7) 四、绘图 (8) 4.1三维建模 (8) 4.2工程图的制作 (10) 五、加工工艺设计 (12) 5.1零件材料及技术要求的确定 (12) 5.2毛胚尺寸的确定 (12) 5.3刀具选择 (14) 5.4各个工序定位基准的选择 (14) 5.5工艺分析 (15) 5.6加工工艺流程方案制定（左） (17) 5.7热处理（右） (18) 5.8热处理 (20) 5.9机加工设备的选择 (20) 六、位置公差值的确定 (20) 6.1左壳体形位公差 (20) 6.1右壳体形位公差 (21) 七、结束语 (22) 参考文献 (22)

任务介绍 1) 课程设计对象: 驱动桥 2) 课程设计主要工作: (1)零件测绘，并在测绘坐标纸上画出正式的测绘图；（第一周工作） (2)在电脑上绘制二维、三维零件图，二维零件要求规范的标注，比如粗糙度、形位公差；（第二周工作） (3)撰写设计说明书、设计零件的工艺卡或者装配的工艺卡；（第三周工作） (4)整理资料，打印准备答辩。（第四周工作）备注：测绘要求尽量把误差降低到最小、有装配的同学要求有仿真、爆炸图。 3) 课程设计上交材料: (1)测绘图(纸质版和照片版)； (2)三维PREO源文件及三维图各个侧面的截图； (3)二维CAD源文件、二维图截图及二维CAD工程图打印版本； (4)工艺流程卡片及加工工序卡片； (5)设计说明书电子版及打印版。 4）课程设计具体设计对象：差速器壳体

差速器设计说明书

学号成绩汽车专业综合实践说明书设计名称：汽车差速器设计设计时间 2012年 6月系别机电工程系专业汽车服务工程班级姓名指导教师 2012 年 06 月 18日

目录任务设计书已知条件：（1）假设地面的附着系数足够大；（2）发动机到主传动主动齿轮的传动效率96.0=w η；（3）车速度允许误差为±3%；（4）工作情况：每天工作16小时，连续运转，载荷较平稳；（5）工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状态，环境最高温度为30 度；（6）要求齿轮使用寿命为17年（每年按300天计，每天平均10小时）；（7）生产批量：中等。（8）半轴齿轮、行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，也可自己设计。（9）主传动比、转矩比参数选择不得雷同。差速器的功用类型及组成差速器——能使同一驱动桥的左右车轮或两驱动桥之间以不同角速度旋转，并传递转矩的机构。起轮间差速作用的称为轮间差速器，起桥间作用的称桥间（轴间）差速器。轮间差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动。 1.齿轮式差速器齿轮式差速器有圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。按两侧的输出转矩是否相等，齿轮差速器有对称式（等转矩式）和不对称式（不等转矩式）。目前汽车上广泛采用的是对称式锥齿轮差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它又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等。其结构见下图：

2.滑块凸轮式差速器图二—2为双排径向滑块凸轮式差速器。差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径向滑动。滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴用花键连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。

行星齿轮传动比最简计算方法公式法

行星齿轮传动比计算在《机械原理》上，行星齿轮求解是通过列一系列方程式求解，其求解过程繁琐容易出错，其实用不着如此，只要理解了传动比e ab i 的含义，就可以很快地直接写出行星齿轮的传动比，其关键是掌握几个根据e ab i 的含义推导出来公式，随便多复杂的行星齿轮传动机构，根据这几个公式都能从头写到尾直接把其传动比写出来，而不要象《机械原理》里面所讲的方法列出一大堆方程式来求解。一式求解行星齿轮传动比有三个基本的公式 1=+c ba a bc i i ――――――――――――――――――――――――1 a cx a bx a bc i i i = ―――――――――――――――――――――――――2 a cb a bc i i 1= ――――――――――――――――――――――――――3 熟练掌握了这三个公式后，不管什么形式的行星齿轮传动机构用这些公式代进去后就能直接将传动比写出来了。关键是要善于选择中间的一些部件作为参照，使其最后形成都是定轴传动，所以这些参照基本都是一些行星架等例如象论坛中“大模王”兄弟所举的例子：

在此例中，要求出e ab i ＝？，如果行星架固定不动的话，这道题目就简单多了，就是一定轴传动。所以我们要想办法把e ab i 变成一定轴传动，所以可以根据公式a cx a bx a bc i i i =将x 加进去，所以可以得出：e bx e ax e ab i i i =要想变成定轴传动，就要把x 放到上面去，所以这里就要运用第一个公式1=+c ba a bc i i 了，所以)1()1(x be x ae e bx e ax e ab i i i i i --==所以现在e ab i 就变成了两个定轴传动之间的关系式了。定轴传动的传动比就好办了，直接写出来就可以了。即)1()1())1(1())1(1()1()1(01 c e b d a e c e b d c e a c x be x ae e bx e ax e ab Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z i i i i i ?-+=?--?--=--== 再例如下面的传动机构：已知其各轮的齿数为z 1=100，z 2=101，z 2’ =100 ，z 3=99。其输入件对输出件1的传动比i H1 )1(11133 1311H H H H i i i i -===这样就把行星传动的计算转换为定轴传动了，所以将齿数代入公式得出1H i ＝10000 最后愿我的这篇小文章能够给大家带来一点点帮助，我就心满意足了，在此感谢我读大学时的机械原理老师沈守范教授。注： H ab i =±所有从动轮齿数的连乘积所有主动轮齿数的连乘积 ( 正负号不表示周转轮系中a 轮和b 轮的实际转向关系，而表示转化轮系中a 轮和b 轮的转向关系。转向相同取正，相反取负。不能省略正负号，此处正负号关系着传动比的计算数值！)