差速器设计教程

汽车设计合肥工业大学汽车教研室马恒永防滑差速器设计9.4.4防滑差速器设计１、防滑差速器与汽车防滑控制系统２、防滑差速器结构形式与应用３、防滑差速器性能评价指标与计算４、差速器壳体有限元分析1、防滑差速器与汽车防滑控制系统

普通差速器差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是使驱动桥的左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速，并将动力分配给左、右驱动轮。但普通差速器的“差速不差扭”即等转矩分配性能，却严重影响了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。

为了克服普通差速器的缺点，改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性一般采用强制锁止式差速器和防滑差速器；为了更好地提高汽车动力性和行驶安全性能，发展了汽车防滑控制系统。

强制锁止式差速器－普通差速器＋差速锁

防滑差速器－差速器＋自锁防滑结构

汽车防滑控制系统－制动防抱死系统(ABS)和驱动防滑系统(ASR)的统称，有简称ABS/ASR。√强制锁止式差速器

强制锁止式差速器－普通差速器＋差速锁

必要时将差速器锁止，令其不起差速器作用。结构简单、易于制造；但往往要停车挂锁或脱锁，操作不便，当在好路段行驶时如未及时脱锁则将产生无差速器的一系列问题。

强制锁止式差速器典型结构：P365,图9-82,83防滑差速器

防滑差速器－差速器＋自锁防滑结构

防滑差速器是一种能克服普通差速器等转矩分配的缺点，并同时具有普通差速功能的差速器。当汽车左、右驱动轮在不同地面附着条件下行驶时，防滑差速器可以设法（自动或通过控制）使大部分转矩甚至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮，从而改善了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。有称自锁差速器、限滑差速器。防滑差速器工作原理慢速侧快速侧汽车防滑控制系统（ABS/ASR）

汽车防滑控制系统－驱动防滑系统(ASR)和制动防抱死系统(ABS)的统称，有简称ABS/ASR。

驱动防滑系统

汽车驱动过程中防止驱动车轮发生滑转的控制系统称为驱动防滑转系统(AccelerationSlipRegulation)，简称ASR。它是通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑转控制的，所以也被称为牵引力控制系统(TractionControlSystem)，简称TCS。ASR可以利用已有的ABS和发动机电子控制系统来实现！防滑控制系统应用

一般首先是装备ABS（国外轿车和轻型货车几乎100%），而后装备ABS/ASR；在大型客车和货车上，ABS也在迅速地普及，有些也装备了ASR。目前国外有形式多样、价格档次不同的多种防滑控制系统，可供不同档次的汽车进行选择装备。2、防滑差速器结构形式及其应用防滑差速器结构形式及其应用结构形式锁紧系数评价与应用普通差速器1.1～1.5等转矩分配？强制锁止式简单，操作不便？越野、重型车用高摩擦式＞5结构简单、工作平稳、工艺继承性好轿车、轻型车用3～6结构复杂、制造要求高、磨损大？蜗轮式6～9全轮驱动轴间与非转向驱动桥轮间牙嵌式传递转矩有脉动？中、重型车用滚子式接触应力大？越野车、轻型车用1.3~1.5P379摩擦片式预压弹簧式滑块凸轮式蜗轮式自由轮式变传动比式摩擦片（盘）式防滑差速器F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F1利用主从摩擦片（盘）间相对滑转产生大的内摩擦力矩摩擦片（盘）式防滑差速器

行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F2－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽压力F1F1F1F2F2F2弹簧预压摩擦片（盘）式防滑差速器利用预压紧弹簧压紧摩擦片（盘）产生大的内摩擦力矩圆柱螺旋弹簧－增载式车桥厂样品F3F3F3F1F1F1F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F3－弹簧压紧力

弹簧预压摩擦片（盘）式防滑差速器

弹簧、行星齿轮轴－压力盘Ｖ形槽F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F2－行星齿轮轴－差速器壳／压力盘Ｖ形槽

F3－弹簧压紧力F3F1F2圆柱螺旋弹簧－增载式弹簧预压摩擦式－卸载式F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F2－弹簧压紧力F1F2碟形弹簧－卸载式弹簧预压摩擦式－卸载式F1－行星齿轮－半轴齿轮啮合轴向力F2－弹簧压紧力F2碟形弹簧－卸载式猎豹弹簧畅预压扁式防滑笼差速贸器圆柱螺旋弹簧碟形弹簧利用扩预压谨紧弹杜簧压桑紧摩畜擦片洋或锥踢面产千生大悟的内伤摩擦贞力矩江苏鉴-5搞0拖毕拉机防滑穿差速乡丰器车桥劳厂防滑被差速警器样掀品弹簧疼预压略式防滑妙差速束器圆柱档螺旋绩弹簧召－增展载式碟形领弹簧朵－卸绕载式利用伤预压村紧弹共簧压顾紧摩柔擦锥斧面产品生大絮的内忧摩擦卫力矩弹簧怕预压及摩擦涉片式防滑困差速拥器利用诞预压梦紧弹爆簧压列紧摩集擦片画产生爬大的泄内摩虾擦力纲矩江苏塑-5连0拖悼拉机车桥店厂样快品滑块半凸轮板式防滑休差速昂器凸轮狡套滑块利用岔滑块百与凸雹轮套蒜之间缓产生我大的受内摩创擦力活矩蜗轮刊式防滑杠差速爬器蜗轮驴式防位滑差粮速器托森础式防温滑差肠速器奥迪博80葬/9咸0轿破车轴捏间差遗速器丰田Ce答li慈ca狗G述t-衔Fo添ur轮间缎差速蛮器利用挨蜗轮气蜗杆觉副的狸螺旋擦角与椒摩擦络角产绳生大解的内肿摩擦诞力矩牙嵌保式自爽由轮防滑顶差速油器控制森闭锁零式防滑炕差速次器防滑柱差速京器与朱方向隙盘联够动（桌液压善或电阳控操先纵）各种棕摩擦榨式防坝滑差嘉速器堡性能φTTLTH摩擦片式弹簧预压式弹簧预压摩擦片式普通差速器《汽趁车的考传动涛装置傲》预压年量增载药式防脾滑差急速器耐性能普通差速器《拖现拉机裂及类学似车震辆传伏动系痛》弹簧预压摩擦片式(增载式)转矩估增值恒量Φr=1TLTd卸载妇式防奇滑差芦速器年性能普通差速器《拖谁拉机餐及类垃似车寒辆传把动系研》弹簧预压式（卸载式）转矩挤增值奥量Φr=1TLTd3、观防滑渔差速开器性雨能评炊价指找标与拜计算防滑无差速先器锁紧沿系数阁和扭货矩分朵配系啄数差速急器效药率和蠢差速守器传便动效商率摩擦眉式防滑幻玉差速怀器性偷能防滑宪差速辩器内牲摩擦启力矩TrＴr=F·f·梦Rf·恋ZF－作用速与摩遗擦表仿面的叔压力贱，以在产生贡内摩讽擦力寺矩。卧防滑遥差速吼器的良结构肃型式泉不同窜，F力的构姜成不酒同！防滑悄差速父器锁紧礼系数Ｋ与转撤矩分庭配系闲数ξ定义按《鸣汽车顾工程厦手册减（设叙计篇累）》前、《姑拖拉穷机设开计手泼册》铲、《属汽车过构造敞》等炎定义朋：Ｋ=T2／T1（k=Tr／T0=（灾T2－T1）／耐T0，…）ξ=T2／T0（kb=标T2／T1，k极’=敬Tr渐／T0，…）防滑役差速丑器锁任紧系静数与掘转矩锣分配密系数王望邪予《锡汽车琴设计肃》等防滑染差速碍器效就率η0η0=T1／T2=1／援K防滑门差速思器传孔动效恳率ηη=（太T1·n1＋T2·n2）／口（T0·n0）防滑娇差速句器效袄率与栽传动炕效率η0=（王T1析·n站1）依/（顿T2经·n残2）（按则《拖桥拉机背设计聋手册医》定姑义）各种埋摩擦夹式防缩慧滑差发速器辽性能φTTLTH摩擦片式弹簧预压式弹簧预压摩擦片式普通差速器《汽毒车的扰传动吐装置辟》预压摧量增载搞式防宏滑差驾速器柔性能普通差速器《拖焰拉机惯及类神似车忘辆传稠动系它》弹簧预压摩擦片式(增载式)转矩宴增值担量Φr=1TLTd卸载节式防政滑差蚕速器具性能普通差速器《拖璃拉机榴及类晓似车辣辆传股动系骆》弹簧预压式（卸载式）转矩叶增值偏量Φr=1TLTd摩擦袍片式岔防滑击差速用器性能英计算容方法F1立－行星停齿轮段－半困轴齿信轮啮中合轴螺向力F2倡－弹簧闷压紧袍力①泡无预卫压机尊构摩魄擦式吐（F1）F2F2F1F1F1②括弹簧项预压呀摩擦他式（F1服,晓F2）F－作用冬与摩接擦表蝴面的立压力眼计算③问行星阶齿轮还轴－木差速喉器壳肺／压波力盘胶Ｖ形澡槽（F1嫩，F丈3）F1就－行星仪齿轮充－半陈轴齿很轮啮厉合轴炊向力F3税－行星孙齿轮诸轴－响差速设器壳丛／压阀力盘承Ｖ形驰槽压仍力F1F1F1F3F3F3④况弹簧桨预压、行星片齿轮烈轴－寄压力疾盘Ｖ现形槽肢（F1旱，F薯2，曲F3）F1深－行星孩齿轮驾－半鲁轴齿啄轮啮踪蝶合轴腹向力F2胆－弹簧恩压紧束力F3芹－行星浪齿轮橡轴－执差速饿器壳露／压组力盘课Ｖ形介槽F2F1F3⑤弹簧萄预压涛摩擦召式－混卸载壁式（F1扶，F推2）F1呢－行星煮齿轮邪－半亭轴齿顶轮啮森合轴苗向力F2稠－弹簧草压紧园力F1F2防滑允差速救器锁紧是系数爷计算主动门片的牙摩擦兔系数u1余=0就.1兴50登00抬0行星帜齿轮子与差图速器读壳及掀行星寇齿轮亩轴的狡摩擦计系数u2喇=0援.0盯80理00遍0摩擦殃片的忘平均预摩擦驱半径rm泻=3康2.匪40腾00拾02摩擦光片的俯衬面钩数nm荒=7咱.0社00看00璃0行星辅齿轮马的节残锥角a2何=0界.5恰83委00持0半轴血齿轮恩的平纠均分析度圆弱半径rh替=3此6.安00焰00醉00行星佛齿轮雹轴与尖差速尘器壳赖接触俩面的荡平均演摩擦汪半径rt弱c=抽15价.6厚00涨00蜜0行星齐齿轮析与半扶轴齿瓶轮的葬啮合馅角a1暑=0嚷.4纤19山00嘉0行星横齿轮傅轴的蛾半径r0乔=9庄.7倘00阻00悬0行星届齿轮奶的平蹄均分慌度圆宿半径rc翼=2坛4.隐00稍00挖00弹簧轻的预乳压紧决力Fs置=2配40价.0恩00轿00帜0能够捐产生驼摩擦尊力的踢摩擦鹅面数n=防7.茄00屯00兴00可变举地面锤摩擦鸡系数乒产生取的车粉轮转森矩Tl压=7奔20体80喷0.柄00谎00候00计算彼结果纹：防滑捆差速价器的泳锁紧同系数忘:2四.3缘瑞17券22跃4４、结防滑猴差速迹器壳皂体有霜限元巷分析差速阁器壳裙体有浙限元裙分析伞模型计算演模型计算筋载荷边界拼约束差速贱器壳韵体有叛限元初步霜分析防结果Ansys－有限元模型防滑扑差速妇器壳毅体有伟限元禁分析存模型UG伪－3D模型UG－3D简化模型防滑万差速册器壳勤体有稀限元汤分析载荷夜工况懂－三种咏工况工况鸽1：切防滑蚂差速罚器为突普通书差速岸器工辟况，衫不考俩虑差起速器最内摩患擦；工况帜2：牲汽车蠢左侧必车轮拢严重舰打滑惑，右勺侧附夜着条雁件好堵，防垃滑差绣速器想工作恳，考席虑差乐速器都内摩光擦，滚右壳误承受免的转忠矩较撤大；工况丹3：赴汽车崖右侧跑车轮丛严重杰打滑榜，左坟侧附沉着条保件好失，防塘滑差幕速器皮工作祸，考波虑差演速器收内摩征擦，誉左壳区承受令的转孕矩较馋大。计算败载荷（计算允载荷）防滑剥差速尺器壳叫体有见限元沸分析①壳体撒－左垄、右轿半轴寺齿轮抓接触钳端面的砍均布懂载荷P1、P2；②壳内银－行离星齿役轮止殖推端勾面的搏均布锻载荷P3；③壳体女法兰摄盘螺览孔处泛后桥自大齿座轮的核等效吓圆周佛力FT1；④壳体基后桥止大齿翠轮安踩装孔潮处大则齿轮谁等效开径向杏均布隙载荷P0；⑤壳体察后桥刘大齿线轮安杆装孔堂处大策齿轮鹿等效拥轴向台力Fa昂；⑥壳体爹内左冷、右池半轴俭齿轮垮端面稠摩擦士力的望等效礼圆周芹力FT2（计算青载荷）防滑箩差速榴器壳坦体有韵限元逆分析①差改速器狼壳左遍、右季轴承躺轴颈吵表面亏均施丑加了X、智Y两方毕向的慢约束恶；②差死速器而壳左蓄半轴脊轴承涝安装叶端面订施加隐一个Z向约伟束；③再慎考虑税到差速器焰壳体发的转驶矩作沉用，馒在行概星齿土轮轴老孔处加纠了Y向的纸约束黄。（边界泼约束）防滑抱差速项器壳锦体有班限元胀分析（初步迅分析绿结果绞－工况足３）应力灵云图位移叫云图防滑仓差速咐器设唉计计躁算程剂序总体院设计程序魔功能防滑续差速攻器性诸能分溪析防滑粥差速浇器参源数优锄化设即计差速客器锥恩齿轮轿、花扯键、纺轴承澡等零烫件设颜计计向算程序系总体竹结构防滑陷差速镜器设侨计计析算程丝式序差速改器锥