差速器课程设计说明书

本次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，同时也对整车的参数、结构做了简单的选择计算。

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CAＤ软件对差速器进行作图，也让我在学习方面得到了提高。

关键字：差速器半轴设计校核1.１差速器的功用和分类 (4)1.２原始数据及设计要求 (4)1.2.1原始数据 (4)1.2.2设计要求 (4)2.总布置设计 (5)2.1轴数确定 (5)2.2驱动形式 (5)2.3布置形式 (5)3确定汽车主要参数 (6)3.1主要尺寸 (6)3.2轴荷分配 (6)4.选定发动机参数 (6)5.离合器选择与计算 (7)5.1离合器的选择 (7)5.2离合器主要参数计算 (7)6.确定传动系最小传动比 (8)7.最大传动比的确定 (8)8.驱动桥结构形式 (8)9.对称式行星齿轮差速器的设计计算 (8)9.1.1行星齿轮数目n的确定 (9)9.1.2行星齿轮球面半径R的确定以及节锥距的计算 (9)b9.2行星齿轮的设计和选择 (11)9.2.1行星齿轮和半轴齿轮齿数的确定 (11)9.2.2差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定. 129.2.4行星齿轮安装孔的孔径d和孔长度L的确定 (12)9.2.5差速器齿轮的几何计算图表 (13)9.2.6差速器齿轮的强度计算 (15)9.3差速器齿轮材料的选择 (16)9.4差速器行星齿轮轴的设计计算 (17)9.4.1行星齿轮轴的分类及选用 (17)9.4.2行星齿轮轴的尺寸设计 (17)9.4.3行星齿轮轴材料的选择 (18)9.5差速器标准零件的选用 (18)参考文献 (19)致谢 (20)1.引言1.１差速器的功用和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。

现在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，还有各种各样的功能多样的差速器，如：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、行星圆柱齿轮差速器。

1.２原始数据及设计要求1.2.1原始数据序号额定装载质量(kg)最大总质量(kg)最大车速(km/h)比功率(kw/t)比转矩(N.m/t)3 1000 210010021391.2.2设计要求（1）根据已知数据，确定轴数，驱动形式，布置形式，注意国家道路交通法规规定和汽车设计规范。

（2）确定汽车主要参数。

1）主要尺寸，可从参考资料中获取。

2）进行汽车轴荷分配。

（3）选定发动机功率、转速、扭矩，可参考已有车型。

（4）离合器的结构形式选择，主要参数计算。

（5）确定传动系最小传动比，即主减速器传动比。

（6）确定传动系最大传动比，从而计算出变速器最大传动比。

（7）机械式变速器型式选择，主要参数计算，设置合理的档位数，计算出各档的速比。

（8）驱动桥结构型式，根据主减速器的速比，确定采用单级或双级主减速器。

2.总布置设计2.1轴数确定因为汽车最大总质量为2100kg，小于19t，所以采用结构简单、制造成本低廉的两轴方案。

2.2驱动形式因为总质量较小，所以采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式。

2.3布置形式为充分发挥前置发动机后桥驱动的优势：便于发动机的维修，离合器、变速器操纵机构简单，前、后车桥载荷分配合理，牵引性能比前置前驱型式优越，转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修等，选择前置发动机后桥驱动。

3确定汽车主要参数3.1主要尺寸1）轴距、轮距汽车总质量ma =2.1t，1.8<ma<6.0,根据教材表1-2，选择轴距L=2800mm，轮距B1=1420，B2=1400mm。

2)外廓尺寸两轴式货车ma <3500kg，选择La=6000mm，Ba=2500mm，Ha=4000mm3）前悬、后悬轻型、中型货车后悬一般控制在1200～2200mm，所以取后悬LR =1800mm，则前悬LF=La－LR－L=6000－1600－2800=1400mm3.2轴荷分配汽车满载情况下总质量ma=2.1t，根据教材表1-6，选择前轴40%，后轴60%。

4.选定发动机参数（1）发动机最大功率Pmaxe≥21×2.1=44.1kw（2）发动机转矩选择柴油发动机，则发动机转矩Tb≥39⨯2.1=81.9N·m （3）发动机转速b p T P n ⨯≤9550=9.811.449550⨯=5142r/min 可取上述数值。

5.离合器选择与计算5.1离合器的选择由于所设计商用车总质量小于6t ，所以可以选择单片膜片弹簧离合器5.2离合器主要参数计算1）后备系数β根据教材表2-1，总质量小于6t ，取β=1.5 2）单位压力0p选择粉末冶金材料，可以取0p =0.4 3)摩擦片外径、内径、厚度 外径可根据经验公式max e D T K D =， 取D K =17，代入上式9.8117⨯=D =154mm 取d/D=0.6，则d=D 6.0⨯=154×0.6=92.4mm 取厚度b=3.2mm4）摩擦因数、摩擦面数、离合器间隙摩擦面数Z=2；选择铁基粉末冶金材料，摩擦因数f=0.4；离合器间隙mm t 3=∆6.确定传动系最小传动比该汽车可采用单级主减速器，以直接挡为最高挡， 选择轮胎为215/70R15 0.332 ，对应轮胎的滚动半径大约为 r r =（215×70%+15×25.4/2)=342mm=0.34m 根据公式u a =0.377i i nr g ， 其中，u a =100km/h , r=0.34m , i g =1 , n=5142r/min 代入公式可得 i 0=6.6则系统的最小传动比为主减速器传动比i min = i 0=6.67.最大传动比的确定根据公式 ttq g i T rf G i ηαα0max max max 1)sin cos (+=，其中G=mg=2100×9.8=20580N , f=0.02 , max α=16.7 , r=0.34m , T m ax tq =81.9N ·m ,i 0=6.6 , t η=90% 带入上式 可得i 1g =4.4则传动系最大传动比为i max =i 1g · i 0=4.4×6.6=298.驱动桥结构形式采用非断开式驱动桥，单级弧齿锥齿轮主减速器。

9.对称式行星齿轮差速器的设计计算9.1对称式差速器齿轮参数的确定9.1.1行星齿轮数目n 的确定行星齿轮数目需要根据承载情况来选择，在承载不大的情况下可以取两个，反之则取四个。

此汽车选择四个行星齿轮即4n =。

9.1.2行星齿轮球面半径b R 的确定以及节锥距的计算行星齿轮背面的球面半径b R 是行星齿轮的基本尺寸参数，其反映了差速器圆锥齿轮节锥距0A 的大小和承载能力。

b R 可以根据如下经验公式确定：3b b dR K T =⋅式中：b K 是行星齿轮球面半径系数b K ，=2.5～2.97，对于有四个行星货车取2.7.T d 是差速器计算转矩，()min ,d Gm Ge Gs T T T T ==,N m⋅b R 是球面半径从动锥齿轮计算转矩Ge Tmax 10d e f Ge K T K i i i T nη⋅⋅⋅⋅⋅⋅=上式中：Ge T 是计算转矩，N m ⋅,dK 是由于猛接离合器而产生的动载系数，对于性能系数j f =的汽车(一般货车，矿用汽车，越野车)，取1d K =maxe T 是发动机最大转矩， T m ax e =81.9N ·mK 是液力变矩器变矩系数，1K =1i 是变速器一档传动比，i 1=4.4 fi 是分动器传动比，1f i =i 是主减速器传动比，i 0=6.6η是从发动机到主减速器从动齿轮之间的传动效率，%90=ηn 是驱动桥数，1n =代入上式中，得T εG =19.06.631.719.811⨯⨯⨯⨯⨯=3556N ·m从动锥齿轮计算转矩Gs T22rGs m mG m r T i ϕη⋅⋅=上式中：Gs T 是计算转矩，2G 是满载状态下一个驱动桥上的静负荷，G 2=20580N ×60%=12348N2m 是汽车在发出最大加速度时的后桥负荷转移系数，一般乘用车为1.2～1.4，货车为1.1～1.2,此处2m 取1.1。

ϕ是轮胎与地面间的附着系数，对一般轮胎的公路用车，可取0.85ϕ=，r r 是轮胎的滚动半径,r r=0.34mmi 是主减速器从动锥齿轮到车轮间的传动比，i m =1。

mη是主减速器从动齿轮到车轮间的传动效率，当无轮边减速器时，1m η=，代入式中，得T Gs =134.085.01.112348⨯⨯⨯=3925N ·mT T Ge Gs >，T d=min （T Gs,T εG）=3556N ·m将以上数据代入式（3-1）中，得： R b =2.7×33556=41.2mm将b R 圆整为42mm,锥齿轮的节锥距0A 一般稍小于b R ，即()()00.980.9952.9253.46b A R m m ==A 0=(0.98~0.99)R b =(41.16~41.58)mm 所以预选其节锥距A 0=41m 9.2行星齿轮的设计和选择9.2.1行星齿轮和半轴齿轮齿数的确定为了使齿轮有较高的强度，希望取较大的模数，因此行星齿轮的齿数1Z 应该尽可能少，但一般不少于10，半轴齿轮的齿数2Z 一般采用14～25之间。

汽车半轴齿轮与行星齿轮的齿数之比大多在1.5～2的范围内。

为了使四个行星齿轮能同时与两个半轴齿轮啮合，两个半轴齿轮的齿数和必须能被行星齿轮数整除，否则差速器齿轮不能装配。

综上所述，即21/ 1.52Z Z = ,22L RZ Z I n +=上式中：1Z 是差速器行星齿轮的齿数， 2Z 是差速器半轴齿轮的齿数，2LZ 和2R Z 分别是差速器左、右半轴齿轮的齿数，对于对称式锥齿轮差速器来说，22L R Z Z =，n 是行星齿轮的数目，4n =,I是任意整数根据上述可在此取1210,18Z Z ==满足以上要求。

9.2.2差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定1）初步确定行星齿轮节锥角1γ和半轴齿轮节锥角2γ11210arctan arctan 2918Z Z γ⎛⎫⎛⎫===︒⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭22118arctan arctan 6110Z Z γ⎛⎫⎛⎫===︒⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭2）确定圆锥齿轮大端端面模数m()()0110222/sin 2/sin 5.14m A Z A Z mmγγ===大端端面模数m 按圆锥齿轮的标准模数系列选取，查表得mm m 5.5=3）确定半轴齿轮的节圆直径11 5.51055d mZ mm==⨯= 22 5.51899d mZ mm==⨯=9.2.3压力角α目前，汽车差速器的齿轮大都采用22.5︒的压力角，齿高系数为0.8。