机械毕业设计1403托森差速器的设计说明书
一．托森差速器的简介
每辆汽车都要配备有差速器，我们知道普通差速器的作用：第一，它是一组减速齿轮，使从变速箱输出的高转速转化为正常车速；第二，可以使左右驱动轮速度不同，也就是在弯道时对里外车轮输出不同的转速以保持平衡。它的缺陷是在经过湿滑路面时就会因打滑失去牵引力。而如果给差速器增加限滑功能就能满足轿车在恶劣路面具有良好操控性的需求了，这就是限滑差速器(Limited Slip Differential，简称LSD)。全轮驱动轿车AWD系统的基本构成是具有3个差速器，它们分别控制着前轮、后轮、前后驱动轴扭矩分配。这3个差速器不只是人们常见的简单差速器，它们是LSD差速器，带有自锁功能以保证在湿滑路面轮胎发生打滑时驱动轮始终保持有充足的扭矩输出从而在恶劣路况获得良好的操控。世界上的LSD差速器有好几种形式，今天我们就来看看Torsen自锁差速器系统。
Torsen的音译，这个名字取自Torque-sensing Traction的单词头几个字母的组合。其专业意思是：牵引力自感应式扭矩分配。从字面意思就可以理解：它可以根据各个车轮对牵引力的需求而分配扭矩输出。最为难得可贵的是：这样的分配完全靠机械装置来完成，反应迅速而准确。。 Torsen的核心是蜗轮、蜗杆齿轮啮合系统。从Torsen差速器的结构视图中我们可以看到双蜗轮、蜗杆结构，正是它们的相互啮合互锁以及扭矩单向地从蜗轮传送到蜗杆齿轮的构造实现了差速器锁止功能，正是这一特性限制了滑动。在弯道行驶没有车轮打滑时，前、后差速器的作用是传统差速器，蜗杆齿轮不影响半轴输出速度的不同。如车向左转时，右侧车轮比差速器快，而左侧速度低，左右速度不同的蜗轮能够严密地匹配同步啮合齿轮。此时蜗轮蜗杆并没有锁止，因为扭矩是从蜗轮到蜗杆齿轮。当右侧车轮打滑时，蜗轮蜗杆组件发挥作用，如是传统差速器将不会传输动力到左轮。对于Torsen LSD差速器，此时快速旋转的右侧半轴将驱动右侧蜗杆，并通过同步啮合齿轮驱动左侧蜗杆，此时蜗轮蜗杆特性发挥作用。当蜗杆驱动蜗轮时，它们就会锁止，左侧蜗杆和右侧蜗杆实现互锁，保证了非打滑车轮具有足够的牵引力。
Torsen差速器的特点：Torsen差速器是恒时4驱，牵引力被分配到了每个车轮，于是就有了良好的弯道、直线(干/湿)驾驶性能。Torsen自锁中心差速器确保了前后轮均一的动力分配。任何速度的不同，如前轮遇到冰面时，系统会快速做出反应，75%的扭矩会转向转速慢的车轮，在这里也就是后轮。 Torsen差速器实现了恒时、连续扭矩控制管理，它持续工作，没有时间上的延迟，但不介入总扭矩输出的调整，也就不存在着扭矩的损失，与牵引力控制和车身稳定控制系统相比具有更大的优越性。因为没有传统的自锁差速器所配备的多片式离合器，也就不存在着磨损，并实现了免维护。纯机械LSD具有良好的可靠性。 Torsen 差速器可以与任何变速器、分动器实现匹配，与车辆其它安全控制系统ABS、TCS(Traction Control Systems，牵引力控制)、SCS(Stability Control Systems，车身稳定控制)相容。Torsen差速器是纯机械结构，在车轮刚一打滑的瞬间就会发生作用，它具有线性锁止特性，是真正的恒时四驱，在平时正常行驶时扭矩前后分配是50∶50。
缺点：一是造价高，所以一般托森差速器都用在高档车上；二是重量太大，装上它后对车辆的加速性是一份拖累。托森差速器几乎可以成为20世纪继转子发动机以后精妙机械设计的典范。不过正是因为这套机构的精妙，导致其需要非常高的加工精度、制造工艺和高强度的材料才能保证其性能的发挥，所以成本非
常之高。奥迪Quattro 之所以没有在前后差速器上都采用托森差速器，估计也是出于成本的考虑。
二．托森差速器的工作原理
托森差速器主要是由外壳，空心轴，蜗轮（6个），齿轮（12个），蜗杆前轴，蜗杆后轴。空心轴通过花键与外壳联接在一体，齿轮通过蜗轮轴安装在差速器外壳上，其中三个蜗轮与前轴蜗杆啮合，另外三个蜗轮与后轴蜗轮相啮合。与前、后轴蜗杆相啮合彼此通过直齿圆柱齿轮相啮合，前杆和驱动桥的差速器前齿轮轴为一体，后轴蜗杆和驱动后桥的差速器后齿轮轴为一体。当汽车驱动时，来自发动机的动力通过空心轴传至差速器外壳，差速器外壳通过蜗杆轴传至蜗轮。前轴蜗杆通过差速器前齿轮轴将动力传至前桥，后轴蜗杆通过差速器后齿轮轴传至后桥，从而实现前、后驱动桥的驱动牵引作用，当汽车转弯时，前后驱动轴出现转速差，通过啮合的直齿圆柱齿轮相对转动，使一轴转速加快，另一轴转速下降，实现差速作用。图一是托森差速器的结构，图二，图三是托森差速器在奥迪车中安装的部位图。
1.托森差速器的工作过程。
托森差速器的工作过程可以分为2种情况：设前、后轴蜗杆转速分别为1n 、2n 差速器壳转速为0n 。
1）.当1n =2n 时，为汽车直线行驶，当汽车驱动时，来自发动机的动力通过空心
轴传至差速器外壳，再通过蜗轮轴传至蜗轮最后传到蜗杆。前、后蜗杆轴将动力分别传至前、后桥。由于两蜗杆轴将动力分别传至前、后桥。由于两蜗杆轴转速相等，故蜗轮与蜗杆之间无相对运动，两相啮合的直齿圆柱齿轮之间亦无相对传动，差速器壳与两蜗杆轴均绕蜗杆轴线同步转动，即0n =1n =2n 。其转矩平均分
配。设差速器壳接受转矩为0M ，前、后蜗杆轴上相对应驱动转矩分别为1M 、2M ，则有1M +2M =0M 。
2）.当1n ≠2n 时，汽车转弯或某侧车轮陷于泥泞路面时，为便于分析，假设差速器外壳不懂动，即0n =0，又1n ?2n ，在1n 作用下，前轴蜗杆带动与其啮合的蜗轮转动，蜗轮两端的直齿圆柱亦随之以转速r n 转动，同时带动与其啮合的直齿圆柱齿轮以转速r n 反向转动，因齿轮与后轴蜗杆一体，则后轴蜗杆朝相反方向转动。显然，这是不可能的，因蜗轮蜗杆传动副的传动逆效率极低。实际上，差速器壳一直在旋转，0n ≠0，前、后轴蜗杆亦随之同向旋转。此时两轴之间的转速差是通过一对相啮合的圆柱齿轮的相对转动而实现的。由上述分析知，前蜗杆轴使齿轮转动，齿轮随之被迫转动，并迫使后轴蜗轮带动后轴蜗杆转动，因其齿面之间存在很大的摩擦力，限制了齿轮转速的增加，减少了齿轮及前轴蜗杆转速的增加。显然，只有当两轴转速差不大时才能差速。
2.托森差速器的转矩分配原理
托森差速器是利用蜗轮蜗杆传动副的高内摩擦力矩M
r
进行转矩分配的。其
原理简述如下:设前轴蜗杆1的转速大于后轴蜗杆2的转速,即n
1≥n
2
,前轴蜗杆
1将使前端涡轮转动,涡轮轴上的直齿圆柱齿轮3也将转动,带动与之啮合的后端直齿圆柱齿轮4同步转动,而与后端直齿圆柱齿轮同轴的蜗轮也将转动。则后端蜗轮带动后轴蜗杆2转动。蜗轮带动蜗杆的逆传动效率取决于蜗杆的螺旋角及传动副的摩擦条件。对于一定的差速器结构其螺旋角是一定的。故此时传动主要由
摩擦状况来决定。即取决于差速器的内摩擦力矩M
r ,而M
r
又取决于两端输出轴
的相对转速。当n
1, n
2
转速差比较小时,后端蜗轮带动蜗杆摩擦力亦较小,通过
差速器直齿圆柱齿轮吸收两侧输出轴的转速差。当前轴蜗杆n
1
较高时,蜗轮驱动
蜗杆的摩擦力矩也较大,差速器将抑制该车轮的空转,将输入转矩M
多分配到后
端输出轴上,转矩分配为M
1=1/2(M
-M r)，M2=1/2(M0＋M r)。当n2=0,前轴蜗杆空
转时,由于后端蜗轮与蜗杆之间的内摩擦力矩M
r 过高,使M
全部分配到后轴蜗
杆上,此时,相当于差速器锁死不起差速作用。图四为工作原理图
蜗轮式差速器转矩比(()
ρββ-=K tan tan b ,其中β为蜗杆螺旋角, ρ为摩擦角.当β=ρ时,转矩比∞→K b ,差速器自锁.一般b K 可达5.5~9,锁紧系数K 可达0.7~0.8.选取不同的螺旋升角可得到不同的锁紧系数,使驱动力既可来自蜗杆,也可以来自蜗轮.为减少磨损,提高使用寿命, b K 一般降低到3~3.5左右较好,这样即使在一端车轮附着条件很差的情况下,仍可以利用附着力大的另一端车轮产生足以克服行驶阻力的驱动力.
托森差速器由于其结构及性能上的诸多优点,被广泛用于全轮驱动轿车的中央轴间差速器及后驱动桥的轮间差速器.但由于在转速转矩差较大十的自动锁止作用,通常不用做转向驱动桥的轮间差速器。
三．蜗轮 蜗杆设计
1.选择蜗杆传动类型
根据GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI)。
2.选择材料
蜗杆采用40CR,并经淬火处理,硬度为48-55HRC,蜗轮采用ZCUSN10P1,金属模铸造,为节约材料.齿圈用青铜,轮芯用灰铸铁HT100铸造。
3.按齿面接触疲劳强度进行设计
根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,再校核齿根弯曲疲劳强度,传动中心矩：
[]32
2???? ??Z Z KT ≥H
E σαρ （式1）； α——蜗杆传动的中心距； []H σ——蜗轮的许用接触应力；
2T ——蜗轮传递的转矩；
K ——载荷系数；
E Z ——弹性影响系数；
ρZ ——接触系数；
1).确定作用在蜗轮上的转矩2T
按1Z =4,估取η=0.90,则
P=99.36KW, n=1400/3=466.7r/min
T 2=9.55 ? 106? n
p η=9.55 ? 106 ?7.46696.036.99? =182986 mm ?N 2).确定载荷系数K
因工作载荷较稳定,故取载荷分布不均匀系数βK =1,由[7]表11-5选取使用系数A K =1.15.由于转速不高,冲击不大,可取动载系数v K =1.05,则
K= A K βK v K =1.15 ?1.05 ?1 ≈1.21 (式2)；
A K ——使用系数；
βK ——动载系数；
v K ——载荷分布不均匀系数
3).确定弹性影响系数E Z
因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故E Z =160 MPa 2/1
4).确定接触系数ρZ
先假设蜗杆分度圆直径d 1和传动中心距a 的比值d 1/a=0.5,从[7]中图11-18中可查到ρZ =2.7
5).确定许用接触应力[]H σ
根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCUSN10P1,金属摸铸造,蜗杆螺旋齿面硬度≥45HRC,可从[7]表11-7中查到蜗轮的基本许用应力
[]H σ`=268MPa
设要求寿命L h 为120000h,
应力循环次数:
N=60jn 2L h =60?1?466.7?120000=3.36?109(式3)；
寿命系数：
K HN =89
71036.310?=0.36 []H σ=[]H σ`K HN =0.36?268=96.48MPa(式4)；
[]H σ`——蜗轮基本许用接触应力；
K HN ——寿命系数。
6).计算中心距
a ()3248.967.21608.18298621.1???≥ ≈35mm
取中心距a=64 mm,故从[7]中表11-2取模数m=8,蜗杆分度圆直径d 1=32 mm.这时d 1/a=0.5,从[7]图11-18中可查得接触系数Z ρ`=2.7,因为Z ρ`≤ Z ρ。因此以上计算结果可用。
4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸
1).蜗杆
轴向齿距:
P a =πm=3.14?8=25.12mm.(式5)；
直径系数：
q= d 1/m=4（式6）；
齿顶圆直径：
d 1a = d 1+2h *
a m=32+2?1?8=48 mm.(式7)；
齿根圆直径:
d 1f =d 1－2(h *
a m+c ）=32－2?(8+4)=8mm(式8)；
分度圆导程角：
r=1arctan q
z =45°(式9)； 2).蜗轮
蜗轮齿数Z 2=12；
变位系数X 2=0 ；
验算传动比：
i = z 2/z 1=12/4 =3(式10)；
这时传动比误差为(3－3)/3=0，允许。
蜗轮分度圆直径：
d 2=mZ 2=8×12=96mm(式11)；
蜗轮喉圆直径：
d 2a = d 2+2h 2a =96+2?8=112mm(式12)；
蜗轮齿根圆直径：
d 2f = d 2－2h f =96－2?8(1+0.25)=76mm(式13)；
蜗轮咽喉母圆半径：
r 2g =a －12d 2a =64－1
2×112=8mm(式14)；
5.校核齿根弯曲疲劳强度
σ=m
d d k 212
53.1T Y 2Fa Y β≤[]F σ (式15)；
k ——载荷系数；
Y β——螺旋角影响系数；
Y 2Fa ——齿形系数；
[]F σ——许用弯曲应力；
σ——弯曲应力；
2T ——传递的转矩。
当量齿数：
Z 2v = r 32
cos Z =?45cos 12
3 =82.8(式16)；
根据X 2=﹣0.5，Z 2v =82.8，从[]1图11-19中可查得齿形系数：
Y 2Fa =2.38
螺旋角系数：
Y β=1－??
14045=0.68
许用弯曲应力：
[]F σ=[]F σ`K FN
从[7]表11-8中查得由101zcusn p 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力
[]F σ`=56Mpa
寿命系数：
K FN =9
96
1036.310?=0.41
[]F σ=56?0.41=22.96MPa
F σ=68.035.23.2583.6638
.18298621.153.1??????=27.66MPa
弯曲强度是满足的。
四.蜗杆前、后轴的设计
1.选择轴的材料
轴的材料为40Cr ，由[7]中表15-3查得，40Cr 的[]T τ为35~55MPa 。
2.求出轴上的功率、转速
n 1=446.7r/min
P=99.36×0.9=89.42KW
3.初步确定轴的最小直径
A 0值为112~97，由[7]中式15-2查得 d 30n P A ≥(式17)；
P ——功率；
n ——转速；
A 0——面积。 d 5.657.44642.891123=?≥mm ，d 取为66mm
由[7]表15-4查得:
W ≈0.1d 3=0.1?343000=34300(式18)；
W ≈0.2d 3=0.2?343000=68600(式19);
T=9.55?106?8.1829867.4469.036.991055.96=???=P n ηN ·mm(式20)；
[]T T T ≤==T
=ττ35.126.
148178
.182986W (式21)；
合格。
五.空心轴的设计
1.选择轴的材料
轴的材料为40Cr ，由[7]中表15-3查得40Cr 的[]T τ为35~55MPa 。
2.求出轴上的功率、转速
n 1=1400 r/min ，I 档传动比为4.31，
n=324.83r/min
P =99.36?0.9=89.42KW
3.初步确定轴的最小直径
A 0值为112~97，由[7]中式15-2查得
d 130n P
A ≥;
d 18.6983.32442
.891123=?≥;
d 1取为72mm 。
d 1=72mm ≤100mm ，轴径增大5%~7%，d 取为75.6~77.04，取为77。
由[1]表15-4查得 β=86.07766
=，
W 1.0≈d 3
1(1－4β)=21187.5
W T =0.2d 3
1(1－4β)=42375
[]T T
T ≤=???=T
=ττ05.42423753.32442
.891055.96W (式22)；
合格。
4.空心轴上花键的选择
d
1
≥70.8，由机械设计指导表9-26知：
小径d取为72mm，选用中系列，其规格为N×d
1
×D×B=10×72×78×12，
C=0.6，r=0.5，参考d
min
1=67.4mm，a
min
1
=1.0mm，装配形式为固定，采用一般
用公差带，外花键中的d用h7，D为a11，B为h10。
六．直齿圆柱齿轮设计
已知：输入功率p
1
=99.36?0.9=89.42KW 齿轮转速n=1400r/min,齿数比u=1，工作寿命为120000小时。
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。
1）．选用直齿圆柱齿轮传动；
2）．选用7级精度；
3）．材料选择,选择齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS。
4）．选择齿数Z
1=Z
2
=24。
2.按齿面接触强度设计。由设计计算公式进行计算，即
d
t1≥2.32[]
3
2
1
1
??
?
?
?
?Z
?
±
?
T
K
H
E
σ
u
u
Q
d
t(式23)；
d
t1
——分度圆直径；
K
t
——载荷系数；
T
1
——齿轮传递的扭矩；u——齿数比；
Z
E
——材料的弹性影响系数；
[]
H
σ——接触疲劳许用应力；
d
Q——齿宽系数；
1).确定公式内的各计算数值。
（1）．试选载荷系数K
t
=1.3；
（2）．计算齿轮传递的转矩：
T 1=95.5×105P 1/n=95.5×10589.42/1340.1=5.37×105
N ·mm ；
（3）．齿宽系数 1d Q =。
（4）．材料的弹性影响系数Z E =189.8MPa 21
。
（5）．按齿面硬度查得齿轮的接触疲劳强度600=H Lim σMPa 。
（6）．计算应力循环次数
N=60njL H =60×1340.1×1×120000=9.65×109(式24)；
（7）．查得接触疲劳寿命系数92.0=K HN ；
（8）．计算接触疲劳许用应力
取失效率为1%，安全系数S=1，得：
[]5521600
92.0=?=K =H HN
H S Lim
σσMPa(式25)；
2).计算
（1）．试算齿轮分度圆直径d t 1，代入数值得：
d t 1≥2.32265528.1891211037.53.132
5=???
??????mm
（2）．计算圆周速度V V=58.01000601
.
1340261000601=???=?ππn d t m/s
（3）．计算齿宽b
b=262611=?=?t d d Q mm
(4)．计算齿宽与齿高之比
模数 m t =d t 1/z=26/24=1.08mm
齿高 h=2.25m t =2.25×5.43=2.44m
b/h=26/2.44=10.6
（5）．计算载荷系数
据V=0.58，7级精度，查得动载系数K v =1.18
直齿轮，假设K A F t /b ≥100N/mm ，查得K a H =K Fa =1.1
查得使用系数K A =1，查得7级精度，齿轮相对支承非对称布置时，
K βH =K v ＋0.18(1＋0.6Q 2d )Q 2d ＋0.23×103
?b
=1.18＋0.18(1＋0.6×12)×12＋0.23×103?×5.3
=1.468
由b/h=10.6，K βH =1.468 查得K βF =1.44，故载荷系数:
K=K A K v K βH K a H =1×1.18×1.1×1.468=2.079(式26)；
K v ——动载系数；
K A ——使用系数；
K βH 、K a H ——齿间载荷分配系数。
（6）．按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，得
d=d t 14.303
.1079.22633=?=K K t mm(式27)；
（7）．计算模数m
M=d/z=30.4/24=1.27mm
3.按齿根弯曲强度设计
弯曲强度的设计公式为
m []3212???
?
??Y Y Z KT ≥F Fa
sa d Q σ(式28)；
K ——载荷系数；
Y sa ——齿形系数；
Y Fa ——应力校正系数；
m ——模数；
Z ——齿数；
T 1——转矩；
Q ——齿宽系数。
1).确定公式内的各计算数值。
（1）．查得齿轮的弯曲疲劳强度极限500=E F σMPa ；
（2）．查得弯曲疲劳寿命系数K N F =0.85；
（3）．计算弯曲疲劳安全系数S=1.4,得
[]4.1500
85
.0?=K =E N S F F F σσ=303.57MPa(式29)；
（4）．计算载荷系数K
K=K A K v K Fa K βF =1×1.18×1.1×1.44=2.02(式30)；
（5）．查取齿行系数Y Fa =2.65
（6）．查取应力校正系数Y sa =1.58
（7）．计算齿轮的[]
F sa
Fa Y Y
σ并加以比较
[]F sa
Fa Y Y σ=
57.30358
.165.2?=0.01379
2).设计计算 m 23.12411037.502.22325
=????≥mm
圆整后取m=1.5mm,因为d=26.0mm
Z=d/m=26/1.5=17.3；取18。
4.几何尺寸计算：
1).计算分度圆直径
d=Zm=18×1.5=27mm
2).齿宽
b=Q d d=1×27=27mm
3).中心距
a=(d 1＋d 2)/2=24mm
5.验算：
F t =8.39777271037.5225
=??=d T N(式31)；
1473278
.397771=?=?K A b F t
N/mm ≥100N/mm(式32)；
合适。
七.蜗轮轴设计
1.求解轴上的功率P ，转速n,转矩T
P=99.36×0.9=89.42KW
n=1400r/min
T=95.5×105×n
P =6.1×105N ·mm 2.求作用在齿轮上的力
已知齿轮的分度圆直径为：d 1=27mm ；
F 1t =45
1105.427
101.622?=??=d T N F 1r =F 1t 42.436520sin 25.14cos 20cos 105.4sin cos cos 1114111=?
?????=???????n n a a βN 蜗轮的分度圆直径为d 2=258.3mm
F 2t =45
2108.332
101.622?=??=d T F 2r =F 1t 65.140520sin 25.14cos 20cos 108.3sin cos cos 1114111=?
?????=???????ββn a N F 2a =F 2t 5.109825
.14sin 25.14cos 108.3sin cos 11311=???=????ββN 3.初步确定轴的最小直径
初步估算轴的直径。选取轴的材料为45号钢，调质。取A 0=112，于是得：
d=A 0331400
92.89112?=n p mm=18.01mm 由于轴安装的是套筒的直径是最小的，所以取套筒的直径为19mm
4.轴的结构设计
1).拟定轴上的零件的装配方案
如图所示的装配方案
2).根据轴向定位确定轴的各段直径和长度
（1）.为了齿轮与蜗轮的周向定位,我们选用套筒,所以
186521==--l l mm ；
166521==--d d mm ；
（2）.由于齿宽b=27mm,所以145432==--l l mm,205432==--d d mm 。
（3）．由于蜗轮长度为82mm,所以8243=-l mm,4043=-d mm 。
（4）．轴总长14618148214186554433221=++++=++++=-----l l l l l l mm 。
3).轴上零件的周向定位
齿轮、蜗轮与轴的周向定位均采用花键联接，由手册查得平键截面b ×
h=8mm ×7mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为14mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为7/6H k ,同样，蜗轮与轴的配合选用44b h mm mm ?=?，蜗轮轮毂与轴的配合为7/6H k ，轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
4).确定轴上圆角和倒角尺寸
取轴端倒角为1×45°。
5).按弯矩合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面B ）的强度，根据[2]15-5及上面的数值，并取a=0.6，轴的计算应力
39.8ca a a MP σ===
前已选定轴的材料为45钢，由[2]表查得[]160a MP σ-=,故[]1ca σσ-<，故安全
八．差速器外壳的设计
用半径为115mm,宽度为160mm 的圆柱体。为便于安装，把外壳分成两部分，用螺栓联接。在外壳与空心轴的连接处加个套筒，套筒直径选用80mm ，长度15mm 。
在外壳与前、后蜗杆轴的联接处加垫片，以减少之间的摩擦。在蜗杆与差速器壳处也用垫片。安装时，我们把外壳与空心轴用花键联接好，然后把前、后蜗杆轴套在外壳中，再来安装好蜗轮轴最后用外壳、用螺栓拧紧。如图六
图六
九.参考车型相关数据
装载重量：2.5t,汽车总重量：7.94t，发动机最大功率：P
max
e /n
p
=99.36/3000KW；
发动机最大转矩：T
max
e /n
=360∽380/1200∽1400Nm；主减速器传动比：6.17；
轮胎尺寸：子午线轮胎11-18-4；变速器传动比：Ⅰ.5.31，Ⅱ.4.31，Ⅲ.2.45，Ⅳ.1.54，Ⅴ.1.00，R.7.66；分动器传动比：高档：1.08，低档：2.05；最高车速：80km/h。
十.设计心得
经过2个星期的托森差速器的设计,我从中学习到了许多东西,让我感受很深,使我受益匪浅。
在这次设计中,由于所有的设计说明都要在电脑上完成,首先一点就是让我更加熟悉对Word 文档的使用程度,同时我也学会了怎样利用公式编辑器来编入我需要输入的公式.同时对我的打字速度也有了一定的提高.
其次,让我又重新复习了一下我刚学过的《机械工程底盘》以及大三时候学习的《机械设计》和《机械原理》课程,同时也复习了一些《材料力学》以及大一时候学习的《画法几何》的知识,还有大二时候学习的《CAD制图技术》等,可以说通过这次设计,使我对现在和以前的课程和专业知识又复习了一遍,又巩固了一遍,可以说温故而知新啊!增强了专业知识,使我更加熟悉差速器的工作原理和设计过程.对托森差速器也有了更深刻的了解。并对差速器有了很深的了解，差速器有三大功用：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。差速器就是一种将发动机输出扭矩一分为二的装置，允许转向时输出两种不同的转速。
在现代轿车或货车，包括许多四轮驱动汽车上，都能找到差速器。这些四轮驱动车的每组车轮之间都需要差速器。同样，其两前轮和两后轮之间也需要一个
差速器。这是因为汽车转弯时，前轮较之后轮，走过的距离是不相同的。
部分四轮驱动车前后轮之间没有差速器。相反的，他们被固定联结在一起，以至于前后轮转向时能够以同样的平均转速转动。这就是为什么当四轮驱动系统忙碌时，这种车辆转向困难的原因。
不同车速下转弯
我们将从最简单的一类差速器——开式差速器，讲起。首先，我们需要了解一些技术：下图就是一个开式差速器部件。
当一辆轿车沿着一条路直线行驶时，两侧车轮以同一转速转动。输入小齿轮带动螺旋锥齿轮和壳体。壳体内的小齿轮都不转动，两边的齿都有效的将壳体锁住。
注意到输入小齿轮的齿比螺旋锥齿轮的齿小。如果主减速比为4.10，螺旋锥齿轮的齿数就要比输入小齿轮的齿多4.10倍。更多关于传动率的信息请参阅齿轮是如何工作的。
当一辆汽车转弯时，车轮必须以不同的转速旋转。
壳体内的小齿轮在车辆转向时开始转动。以此实现两侧车轮以不同的转速旋转。内侧车轮要比壳体转得慢。但外侧车轮就要转得相对快点。
在薄冰上行驶
开式差速器一般都是将相同大小的扭矩分配到两侧车轮上。有两个因素决定分配到车轮扭矩的多少：设备及牵引力。在干燥的环境、有充足的牵引力的情况下，分配到车轮的扭矩受到发动机及齿轮的限制；在牵引力较小的情况下，诸如在冰面上行驶。在这种情况下，扭矩的大小受限于车轮不至于打滑。所以，即使一辆车可以产生更大的扭矩，同样需要足够的牵引力用以将这些扭转力矩传输到地面上。如果当车轮开始打滑时，你用力睬油门，只会使车轮转得更快。
如果你曾经在冰面上开过车，你可能知道使加速变得容易的方法。那就是你不以一档起步而是二档起步，甚至是三档。因为变速器里的档位越高，传到车轮上的扭矩会变的更少。这样就会让车轮在不转的情况下加速更快。
当一个汽车主动轮在附着系数较高的路面上，而另一个主动轮却在冰面上时，会发生什么情况呢？这就是开式差速器的问题所在。
记住，开式差速器总是运用于两轮转矩相等的情况下，最大扭矩受限于最大防滑系数的限制。他并不会给在冰面上的车轮以更大的扭矩。而且牵引力好的那个车轮仅获得很少量的扭矩。此时，你的车就不能正常运行。
除此之外，开式差速器可能在你越野的时候给你带来麻烦。如果你有一辆前后都有差速器的四轮驱动车或越野车，你可能被卡住。
开式差速器一般都是给两轮传递相等的扭矩。如果一侧前轮及一侧后轮陷入地中，两轮只能在空无助的旋转，汽车根本无法移动。
这类问题只能通过防滑式差速器（LSD）来解决，有时也叫做“positraction”。防滑差速器使用多种机械技术来实现常规差速器使车辆转弯的行为。当一侧车轮打滑时，提供更多的扭矩给不打滑的轮子。
由于托森差速器是一新的设计技术在以前书本很难查找到，因此在设计过程中，我们大量的翻阅了书籍和网页，并在遇到难关时得到老师的帮助，再发挥自己的想象力和书本上学过的知识终于设计出了结果。
最后就是让我感悟到,作为一名技术员或设计员,一定要有专业的设计知识和设计精神,要有不怕苦,不怕累,勇于创新,敢于接受新挑战,要有耐心,不能浮躁,做事要稳重,要有恒心和坚定的信心。脚踏实地的精神。特别是作为一名设计
人员一定要有细心,不能有半点马虎,有认真负责的精神。
通过这次设计,为以后工作增加了大量的设计经验,为以后自己的发展铺下基石。同时也要感谢薛龙老师对我的指导和帮助!
十一.参考文献
[1]濮良贵，纪名刚.《机械设计》.高等教育出版设.
[2]申永胜.《机械原理教程》.清华大学出版社.
[3]胡宁.《现代汽车底盘构造》.上海交通大学出版社.
[4]席振鹏.《汽车底盘结构与维修》.哈尔滨工业大学出版社.
[5]王锦俞，闵思鹏.《图解英汉汽车技术词典》.机械工业出版设.
[6]纪常伟，冯能莲.《汽车构造》.机械工业出版社.
[7]吴文琳.《图解汽车底盘构造》.化学工业出版社.
[7]洪家娣，李明，黄兴元.《机械设计指导》.江西高校出版社.
[8]张文春.《汽车理论》.机械工业出版社.
[9]唐振科.《工程机械底盘设计》.黄河水利出版社.
毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书
摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
机械专业--毕业设计说明书(轴校核部分)
A型齿轮泵设计 Graduation Project (Thesis) Harbin University of Commerce X6132milling machine feed system, lifting platform and platform design Student SunMingxing Supervisor Yan Zugen Specialty X6132 milling machine feed system, lifting platform and platform design School Harbin University of Commerce 2012年6月9日
A型齿轮泵设计 1 绪论 1.1机床的用途及性能 X6132、X6132A型万能升降台铣床属于通用机床。主要适用于机械工厂中加工车间、工具车间和维修车间的成批生产、单件、小批生产。 这种铣床可用圆柱铣刀、圆盘铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种 平面、斜面、沟槽等。如果配以万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，还可以 扩大机床的加工范围。 X6132、X6132A型铣床的工作台可向左、右各回转45 o当工作台转动一定角度，采用分度头时，可以加工各种螺旋面。 X6132型机床三向进给丝杠为梯形丝杠，X6132A型机床三向进给丝杠为滚珠丝杠。 X6132/1、X6132A/1型数显万能升降台铣床是在X6132、X6132A型万能升降台铣 床的基础上，在纵向、横向增加两个坐标的数字显示装置的一种变型铣床，该铣床 具有普通万能升降台铣床的全部性能外，借助于数字显示装置还能作到加工和测量 同时进行，实现动态位移数字显示，既保证了工件加工质量，又减轻了工人劳动强 度和提高劳动生产率，配上万能铣头还可以进行镗孔加工。 图1-1 X6132卧式铣床整机外形图
汽车差速器的设计与分析
摘要 本次毕业设计主要是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CATIA软件对差速器进行建模工作，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
目录 1.引言 (1) 1.1汽车差速器研究的背景及意义 (1) 1.2汽车差速器国内外研究现状 (1) 1.2.1国外差速器生产企业的研究现状 (1) 1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状 (2) 1.3汽车差速器的功用及其分类 (3) 1.4毕业设计初始数据的来源与依据 (4) 1.5本章小结 (5) 2.差速器的设计方案 (6) 2.1差速器的方案选择及结构分析 (6) 2.2差速器的工作原理 (7) 2.3本章小结 (9) 3.差速器非标准零件的设计 (10) 3.1对称式行星齿轮的设计计算 (10) 3.1.1对称式差速器齿轮参数的确定 (10) 3.1.2差速器齿轮的几何计算图表 (15) 3.1.3差速器齿轮的强度计算 (17) 3.1.4差速器齿轮材料的选择 (18) 3.1.5差速器齿轮的设计方案 (19) 3.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (19) 3.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (19) 3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (20) 3.2.3行星齿轮轴材料的选择 (20) 3.3差速器垫圈的设计计算 (20) 3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (21) 3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (21) 3.4本章小结 (21) 4.差速器标准零件的选用 (22)
机械电气专业毕业设计说明书
题目：推弯机设计 姓名：啜文博 班级学号：0608014401 指导教师：于峰
摘要 360o异形断面圆环在各生产部门有着广泛的应用。但于受形状因素的约束，传统的绕弯、滚弯等弯曲工艺很难加工出这类弯曲件。而目前的加工方法是将两个半圆形弯曲件连接成为一个360o圆环，这样使得工序繁琐。在实验中已实现将此类型材弯曲件一次成型方法，本文将推弯实验应用到工业生产中。 根据实验工艺，改进了实验模具，使之适用于工业生产。通过对几种不同的机械传动系统的比较分析，选择了一个最合适的传动系统，并设计了液压系统。 本文针对各种异形断面型材，使用推弯工艺一次推出了360o圆环，与传统型材弯曲方法相比，在型材弯曲件成型工艺方面有较大突破。 关键词推弯; 型材; 推弯机
Abstract The once forming method of this kind of part has been achieved in experiment. In this paper the push-bending experiment is applied in the industrial production. According to the experiment craft, the experiment dies are improved so as to be fit for the industrial production. Via the contrast of a few different mechanical transmission system ,the best transmission system is choosed , and the fluid drive system is designed. In this paper aiming at every kind of abnormity section bent parts the bent parts with 360 angles are formed in once by push bending process. Contrasting with conventional bending process of profile, the more advancement is got in bending and forming process of profile. Keywords push bending; section profile; push-bending machine
驱动桥差速器设计说明书
摘要 汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能。汽车差速器位于驱动桥内部，为满足汽车转弯时内外侧车轮或两驱动桥直接以不同角度旋转，并传递扭矩的需求，在传递扭矩时应能够根据行驶的环境自动分配扭矩，提高了汽车通过性。其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。 随着汽车技术的成熟，轻型车的不断普及，人们根据差速器使用目的的不同，设计出多种类型差速器。与国外相比，我国的车用差速器开发设计不论在技术上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是目前兴起的三维软件设计方面，缺乏独立开发与创新能力，这样就造成设计手段落后，新产品上市周期慢，材料品质和工艺加工水平也存在很多弱点。 本文认真地分析了国内外驱动桥中差速器设计的现状及发展趋势，在论述汽车驱动桥的基本原理和运行机理的基础上，提炼出了在差速器设计中应掌握的满足汽车行驶的平顺性和通过性、降噪技术的应用及零件的标准化、部件的通用化、产品的系列化等关键技术；阐述了汽车差速器的基本原理并进行了系统分析；根据经济、适用、舒适、安全可靠的设计原则和分析比较，确定了轻型车差速器总成及半轴的结构型式；轻型车差速器的结构设计强度计算运用了理论分析成果；最后运用CATIA软件对汽车差速器进行建模设计，提升了设计水平，缩短了开发周期，提高了产品质量，设计完全合理，达到了预期的目标。 关键词：驱动桥；差速器；半轴；结构设计；
Automobile driving axle is one of the main components of cars, its basic function is increased by the transmission shaft or directly by coming from torque, again will torque distribution to drive wheels, and make about driving wheel has about vehicle movement required differential function. Auto differential drive to meet internal, located in car wheel or when turning inside and outside two axles directly with different point of view, and transfer the rotating torque transmission torque in demand, according to the environment should be driving torque, improve the automatic assignment car through sex. Its quality, performance will have a direct impact on the security of the vehicle, economy, comfort and reliability. As car technology maturity, the increasing popularity of small, people of different purposes according to differential, the design gives a variety of types differential. Compared with foreign countries, China's automotive differential development design whether in technology, or in the cost control there are large gap, especially at present the rise of 3d software design, lack of independent development and innovation ability, thus causing design means backward, new products listed cycle slow, materials quality and craft processing level also has many weaknesses. This paper conscientiously analyzes the differential drive axle design at home and abroad in the present situation and development trend of automobile driven axle, this basic principle and operation mechanism, carry on the basis of the differential practiced a meet the design should be mastered in smooth and automobile driving through sexual, noise reduction technology application and parts of standardization, parts of generalization, serialization of products, and other key technology; Expounds the basic principle and automotive differential system analysis; According to economic, applicable, comfortable, safe and reliable design principles and analysis comparison, determine the small differential assembly and half shaft structure type; Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results; Finally using CATIA software modeling design of automotive differential, promoted design level, shorten the development cycle, improve the product quality, design completely reasonable, can achieve the desired goals. Key words：Differential mechanism；Differential gear；Planetary gear；Semiaxis；
机械设计专业毕业设计说明书(论文)
河北工业大学 毕业设计说明书作者：薛松学号：060387 学院：机械工程学院 系(专业)：机械设计制造及其自动化 题目：发动机吊装、码盘系统设计 指导者：陈子顺高级工程师 评阅者： 2010年6月2日
目次 1引言 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势 (1) 1.3 课题的主要研究内容 (1) 1.3.1 本课题的研究对象 (1) 1.3.2 本课题的研究范围 (1) 1.3.3 本课题的具体内容要求 (2) 1.3.4 工作要求 (2) 1.3.5 最终成果 (2) 2 设计工作流程 (2) 2.1 总体设计 (2) 2.1.1 最大起重量确定 (2) 2.1.2 起升高度的选择 (2) 2.1.3 电动葫芦的选型 (3) 2.1.4 起重机构跨距的确定 (3) 2.1.5 行走机构的传动 (3) 2.1.6 动力的输入 (3) 2.1.7 安全装置的设计 (3) 2.2 起重机构主梁的设计 (4) 2.2.1 主梁及架体钢结构的设计 (4) 2.2.2 力学性能的分析 (4) 2.2.3 载荷计算 (4) 2.3 控制电路的设计 (4) 2.4 设计的整体思路 (5) 3 构件的设计选型 (6) 3.1 已知构件尺寸的确定 (6) 3.2 电动葫芦选型 (6) 3.3 电动葫芦轨道梁设计 (7) 3.3.1 小车摆放方案的确定 (7) 3.3.2 电动葫芦轨道梁整体结构尺寸的初定 (9) 3.3.3 电动葫芦轨道梁的轨道材料选型 (10) 3.4 大车轨道梁设计 (10)
3.4.1 大车轨道梁整体结构尺寸的初定 (10) 3.4.2 大车轨道梁的立柱材料尺寸选型 (10) 4 构件的力学性能分析 (11) 4.1 电动葫芦轨道梁的强度、刚度、动载荷稳定性校核 (11) 4.1.1 电动葫芦轨道梁受力分析 (11) 4.1.2 电动葫芦轨道梁强度校核 (13) 4.1.3 电动葫芦轨道梁刚度校核 (13) 4.2 大车轨道梁的强度、刚度、动载荷稳定性校核 (14) 4.2.1 大车轨道梁受力分析 (14) 4.2.2 大车轨道梁强度校核 (16) 4.2.3 大车轨道梁刚度校核 (16) 4.3 立柱尺寸的确定与稳定性分析 (17) 4.3.1 立柱的选材与尺寸确定 (17) 4.3.2 立柱的压杆稳定性校核 (17) 4.3.3 立柱承受动载荷的稳定性校核 (18) 4.4 大车的行走机构设计 (19) 4.4.1 电动机的选型 (19) 4.4.2 大车轨道轮的选型 (20) 4.4.3 减速器的选型 (21) 4.4.4 传动齿轮的设计与校核 (21) 4.4.5 轴校核 (24) 4.4.6 轴承的选型 (24) 5 系统的电路控制设计 (24) 6 基于TRIZ 理论的电动葫芦轨道梁的优化方案设计 (25) 6.1 TRIZ理论简述 (26) 6.2 TRIZ理论的应用 (26) 6.3 由发明原理进行设计方案的确定 (27) 结论 (28) 参考文献 (30) 致谢 (31)
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
机械专业 毕业设计说明书(轴校核部分).
Graduation Project (Thesis) Harbin University of Commerce X6132milling machine feed system, lifting platform and platform design Student SunMingxing Supervisor Yan Zugen Specialty X6132 milling machine feed system, lifting platform and platform design School Harbin University of Commerce 2012年6月9日
1 绪论 1.1机床的用途及性能 X6132、X6132A型万能升降台铣床属于通用机床。主要适用于机械工厂中加工车间、工具车间和维修车间的成批生产、单件、小批生产。 这种铣床可用圆柱铣刀、圆盘铣刀、角度铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽等。如果配以万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，还可以扩大机床的加工范围。 X6132、X6132A型铣床的工作台可向左、右各回转45 o当工作台转动一定角度，采用分度头时，可以加工各种螺旋面。 X6132型机床三向进给丝杠为梯形丝杠，X6132A型机床三向进给丝杠为滚珠丝杠。 X6132/1、X6132A/1型数显万能升降台铣床是在X6132、X6132A型万能升降台铣床的基础上，在纵向、横向增加两个坐标的数字显示装置的一种变型铣床，该铣床具有普通万能升降台铣床的全部性能外，借助于数字显示装置还能作到加工和测量同时进行，实现动态位移数字显示，既保证了工件加工质量，又减轻了工人劳动强度和提高劳动生产率，配上万能铣头还可以进行镗孔加工。 图1-1 X6132卧式铣床整机外形图
机械手设计说明书-毕业设计
Equation Chapter 1 Section 1(1.1) 本科毕业设计说明书 题目抓件液压机械手设计 姓名Design of hydraulic manipulator for grasping 谢百松学号20051103006 专业机械设计制造及其自动化 指导教师肖新棉职称副教授 中国·武汉 二○○九年五月
分类号密级华中农业大学本科毕业设计说明书 抓件液压机械手设计 Design of hydraulic manipulator for grasping 学生姓名：谢百松 学生学号：20051103006 学生专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：肖新棉副教授 华中农业大学工程技术学院 二○○九年五月
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 前言 (2) 1.总体方案设计 (2) 2.手部设计 (3) 2.1 确定手部结构 (4) 2.2 手部受力分析 (4) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 手抓夹持误差分析与计算 (6) 2.5 手部夹紧缸的设计计算 (6) 2.5.1 夹紧缸主要尺寸的计算 (6) 2.5.2 缸体结构及验算 (7) 2.5.3 缸筒两端部的计算 (8) 2.5.4 缸筒加工工艺要求 (10) 2.5.5 活塞与活塞杆的设计计算 (10) 3.臂部设计 (12) 3.1 臂部设计基本要求 (12) 3.2 臂部结构的确定 (12) 3.3 臂部设计计算 (12) 3.3.1 水平伸缩缸的设计计算 (12) 3.3.2 升降缸的设计计算 (14) 3.3.3 手臂回转液压缸的设计计算 (15) 4.液压系统设计 (16) 4.1 系统参数的计算 (16) 4.1.1 确定系统工作压力 (16) 4.1.2 各个液压缸流量的计算 (16) 4.2设计液压系统图 (17) 4.3 选择液压元件 (19) 4.3.1泵和电机的选择 (19) 4.3.2 选择液压控制阀和辅助元件 (19) 4.4根据动作要求编制电磁铁动作顺序表 (20) 5.控制系统设计 (21) 5.1 确定输入、输出点数，画出接口端子分配图 (21) 5.2 画出梯形图 (21) 5.3 按梯形图编写指令语句 (23) 6. 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
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
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
气动机械手的毕业设计说明
毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级： ： 学号：
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
机械毕业设计说明书
机械毕业设计说明书 【篇一：机械类毕业设计说明书】 河北工业大学 毕业设计说明书 作者：杲宁学号： 090365 学院：机械工程学院 系(专业)：机械设计制造及其自动化 题目：药板装盒机结构设计 指导者：张建辉副教授 (姓名)(专业技术职务) 评阅者： (姓名)(专业技术职务) 2013年 6 月 4 日 毕业设计（论文）中文摘要 毕业设计（论文）外文摘要 ? 目录 1 引言（或绪论）???????????????????????? 1 1.1课题研究的目的与意义?????????????????????? 1 1.2 本课题国内外研究现状和发展趋势????????????????? 1 1.3 本课题主要研究内容??????????????????????? 3 1.4 药板装盒机工艺流程分析????????????????????? 3 2 总体方案确定??????????????????????????4 3 药板装盒机详细结构设计 ????????????????????6 3.1 总体结构组成及其工作原理???????????????????? 7 3.2 主要技术参数的确定??????????????????????? 10 结 论 ???????????????????????????????20 参考文献??????????????????????????????21 致谢??????????????????????????????22 【篇二：机械制造毕业设计说明书模板】 （中文题目） （二号、黑体、居中，段后空一行）
摘要（小四号、黑体）：离心式压缩机在国民生产中占有重要地位。可用于化肥、制药、制氧及长距离气体增压输送等装置。本次设计 的主要工作包括：确定合成氨工段循环离心压缩机的结构形式、主 体结构尺寸，并确定主要零、部件的结构尺寸及其选型。首先进行 强度和稳定性计算，主要进行了筒体、端盖的壁厚计算、水压试验 应力校核以及叶轮、轴的强度校核。其次，对这些零部件进行结构 设计。整个设计过程都是依据设计规范和标准进行的，设计结果满 足工程设计要求。关键词（小四号、黑体）：离心压缩机；叶轮； 结构设计；应力校核；转子轴（英文题目） .engineering design results meet the design requirements. key words: centrifugal compressor； impeller； structural design；stress check；rotor shaft 目录 1 前言 (1) 1.1本次毕业设计课题的目的、意义 (1) 1.2 合成氨工艺简介 (1) 2 离心式压缩机概况 (3) 2.1离心压缩机的优缺点 (3) 2.2离心压缩机的结构组成 (3) 2.3离心压缩机的发展趋势 (4) 3 离心式压缩机选型及计算依据 (5) 3.1离心式压缩机的气动热力学 (5) 3.1.1连续方程 (5) 4 离心压缩机设计和选型计算 (7) 4.1工艺条件 (7) 4.2容积多变指数和压缩性系数的计算 (7) 4.2.1确定混合气体的分子量和气体常数 (7) 4.2.2容积多变指数和压缩系数的确定 (8) 4.3离心压缩机的热力计算 (8) 4.3.1压缩机级数确定 (8) 5 结论 (10) 符号说明 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13)
汽车差速器三维建模设计
差速器设计 汽车在行驶过程中，左、右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，如转弯时内侧车轮行程比外侧车轮短；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，行驶阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或直线行驶，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。为此，在驱动桥的左、右车轮间都装有轮间差速器。在多桥驱动的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、传动系零件损坏、轮胎磨损和燃料消耗等。 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角速度转动。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 一、差速器结构形式选择 (一)齿轮式差速器 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。他又可分为普通 锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器 和强制锁止式差速器等 1．普通锥齿轮式差速器 由于普通锥齿轮式差速器结 构简单、工作平稳可靠，所以广泛 应用于一般使用条件的汽车驱动 桥中。图5—19为其示意图，图中 ω0为差速器壳的角速度；ω1、ω 2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；T1、T2分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。 根据运动分析可得 ω1+ω2＝2ω0 (5—23) 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
毕业设计论文三菱plc控制机械手设计系统
韶关市职工大学韶关市第二技师学院 毕业论文 题目:三菱plc控制机械手设计系统 系别：电气自动化工程系专业系别：14电气自动化双高 学生姓名：饶金荣 学号：42 指导教师：王建军老师 温惠萍老师 李集祥老师
摘要 可编程序控制器(PLC)是近年来发展极为迅速，应用面极广，以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。PLC的广泛应用，已经给生产带来许多的好处，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性好、性能价格比高等特点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。比如plc控制的机械手在搬运工件方面的应用，以前一直采用人工搬运物料，不仅工人的劳动强度大，安全性差，而且效率低。本文分析了机械手和PLC之后，我们采用PLC控制的机械手进行物件的搬运来代替人力。 本文基于汇川公司的PLC，提出了PLC控制工件传送机械手PLC控制系统的设计方法。重点研究了实验开发系统的工作原理、硬件部分的主要构成，以及硬件部分的设计、安装调试和实验应用开发。讨论了汇川PLC指令系统、编程语言和程序设计方法，分析了汇川PLC专用编程软件在本系统中具体应用， 关键词：机械手，PLC，
第一章概述 1.1 PLC产生、定义及发展趋势 1.1.1 PLC(可编程逻辑控制器)的产生 PLC(可编程逻辑控制器)是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种 以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到极其广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。 在PLC出现以前，继电器控制曾得到广泛应用，在机电设备和工业过程控制领域中占有主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点；体积大，可靠性低，故障查找困难，特别是因为它是由硬接线逻辑构成的系统，造成了接线复杂，容易出故障，对生产工艺变化的适应性较差。 20世纪60年代未，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减少重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量地减少控制系统 硬连接线的数量，以降低生产成本，缩短制造周期，减少生产线的故障率，从而有效地提高生产效率。当时，电子计算机的硬件己经基本完备，其主要功能是通过软件来实现的，因此具有灵活性、通用性等优点，但价格相对来说比较昂贵，于是他们想到了把继电器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜的长处与计算机灵活、通用的优点结合起来，用来制造一种新型的工业控制装置，并进而采用招标的方式，首先是美国数字设备公司(DEC)研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程逻辑控制器，即PLC( Programmable Logic Controller)。1969年，第一台PLC在GM公司汽车生产线上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制系统，尽管当时的PLC功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能，但却标志着一种新型装置问世。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，20世纪70年代中期又出现了微处理器和微型计算机，这些新技术很快也被用到PLC之中，使