汽车牙嵌式差速器的设计-毕业论文

-PAGE28-摘要PAGEII摘要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。本次设计主要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。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：差速器、卡盘、齿轮结构、设计计算AbstractAbstract Abstract AbstractInthelastyearundertheimpactoffinancialcrisis,automotiveindustrialrestructuringbroughtaboutbythedevelopmentofmotorvehiclestonewopportunities,andautomotiverelatedbusinessespaymoreattentiontothequalityofcars.Differentialasanintegralpartofcar,oneoftheautomotivemarketalsoresultedinfiercecompetition.Thedifferentialisthesparepartsformotorvehiclesdesigned.Thedesignofthemaindriversontheinstallationofthebridgeinbetweenthetwoaxledifferentialdesign,mainlyrelatedtothedifferentialstruct-ureofnon-standardpartssuchasgearpartsandstandardsfordesignandcalculation,butalsointroducedthedevelopmentofdifferentialstatusandthetypeofdifferential.Fordifferentialselectionandtheprincipleoftheprogramhavealsomadeabriefnote.Referenceinthedesi-gnofalargeamountofliteratureontheroleofdifferentialstructureandhaveamorethoro-ughunderstanding.Re-engineeringtheapplicationofareasonabledifferentialatthesametimealsohasbeenrelatedindustriesmustbeawareof.Differentialthroughthemappingcomponentmapalsoletmeinthefieldoflearninghasbeenimproved.Keywords:differential,gearstructure,design目录目录 -PAGE27- 目录摘要 IAbstract II目录 I第一章概述 11.1汽车差速器的发展现状 11.2汽车差速器的功用及其分类 21.3课题设计初始数据的来源与依据 6第二章差速器的设计方案 82.1差速器的方案选择及结构分析 82.2差速器的工作原理 9第三章差速器非标准零件的设计 123.1牙嵌式差速器的动力分析 123.1.1主动环啮合齿参数确定 123.1.2差速器几何计算图表 133.1.3差速器传动环的材料 153.1.4差速器齿牙强度的计算 153.2差速器主传动轴的设计计算 163.2.1齿轮轴的分类及选用 163.2.2十字轴的尺寸设计 173.2.3十字轴的材料 173.3差速器垫圈的设计计算 173.3.1平垫圈的尺寸设计 183.3.2环面垫圈的尺寸设计 18第四章差速器标准零件的选用 194.1螺栓的选用和螺栓的材料 194.2螺母的选用何螺母的材料 194.3差速器轴承的选用 19第五章制动性和稳定性计算 215.1制动性能计算 215.2稳定性能计算 21总结 22致谢 23参考文献 24毕业设计说明书毕业设计说明书第一章概述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0.51.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的通过性、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。图1-1汽车转弯时驱动轮运动示意图汽车行驶时，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，使用寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。1.3差速器的主要结构形式介绍(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1-2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；Tr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。图1-2普通锥齿轮式差速器普通锥齿轮差速器的锁紧系数是一般为0．05～0．15，两半轴转矩比kb=1．11～1．35，这说明左、右半轴的转矩差别不大，故可以认为分配给两半轴的转矩大致相等，这样的分配比例对于在良好路面上行驶的汽车来说是合适的。但当汽车越野行驶或在泥泞、冰雪路面上行驶，一侧驱动车轮与地面的附着系数很小时，尽管另一侧车轮与地面有良好的附着，其驱动转矩也不得不随附着系数小的一侧同样减小，无法发挥潜在牵引力，以致汽车停驶。2.摩擦片式差速器为了增加差速器的内摩擦力矩，在半轴齿轮7与差速器壳1之间装上了摩擦片2(图1-3)。两根行星齿轮轴5互相垂直，轴的两端制成V形面4与差速器壳孔上的V形面相配，两个行星齿轮轴5的V形面是反向安装的。每个半轴齿轮背面有压盘3和主、从动摩擦片2，主、从动摩擦片2分别经花键与差速器壳1和压盘3相连。图1-3摩擦片式差速器摩擦片式差速器的锁紧系数k可达0．6，可达4。这种差速器结构简单，工作平稳，可明显提高汽车通过性。3．强制锁止式差速器当一个驱动轮处于附着系数较小的路面时，可通过液压或气动操纵，啮合接合器(即差速锁)将差速器壳与半轴锁紧在一起，使差速器不起作用，这样可充分利用地面的附着系数，使牵对于装有强制锁止式差速器的4X2型汽车，采用差速锁将普通锥齿轮差速器锁住，可使汽车的牵引力提高倍，从而提高了汽车通过性。当然，如果左、右车轮都处于低附着系数的路面，虽锁住差速器，但牵引力仍超过车轮与地面间的附着力，汽车也无法行驶。强制锁止式差速器可充分利用原差速器结构，其结构简单，操作方便。目前，许多使用范围比较广的重型货车上都装用差速锁。(二)滑块凸轮式差速器图1-4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。图1-4滑块凸轮式差速器(三)蜗轮式差速器蜗轮式差速器(图1-5)也是一种高摩擦自锁差速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1、5啮合，从而组成一行星齿轮系统。图1-5蜗轮式差速器(四)牙嵌式自由轮差速器牙嵌式自由轮差速器(图1-6)是自锁式差速器的一种。装有这种差速器的汽车在直线行驶时，主动环可将由主减速器传来的转矩按左、右轮阻力的大小分配给左、右从动环(即左、右半轴)。当一侧车轮悬空或进入泥泞、冰雪等路面时，主动环的转矩可全部或大部分分配给另一侧车轮。当转弯行驶时，外侧车轮有快转的趋势，使外侧从动环与主动环脱开，即中断对外轮的转矩传递；内侧车轮有慢转的趋势，使内侧从动环与主动环压得更紧，即主动环转矩全部传给内轮。由于该差速器在转弯时是内轮单边传动，会引起转向沉重，当拖带挂车时尤为突出。此外，由于左、右车轮的转矩时断时续，车轮传动装置受的动载荷较大，单边传动也使其受较大的载荷。图1-6牙嵌式差速器牙嵌式自由轮差速器的半轴转矩比Ab是可变的，最大可为无穷大。该差速器工作可靠，使用寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。1.4课题设计初始数据表1-1参数表参数名称数值车型

SUV越野类

驱动形式

FR4×2

发动机位置

前置

最高车速

Umax=1800km/h

最大爬坡度

imax≥30%

汽车总质量

ma=1410kg

满载时前轴负荷率

40%

外形尺寸

总长La×总宽Ba×总高Ha=3496×1445×1841mm3

迎风面积

A≈0.85

Ba×Ha

空气阻力系数

CD=0.6

轴距

L=2200mm

前轮距

B1=1440mm

后轮距

B2=1420mm

车轮半径

r=300mm

离合器

单片干式摩擦离合器课程设计说明书第二章差速器的设计方案2.1差速器的方案选择及结构分析根据SUV越野车的类型，初步选定差速器的种类为牙嵌式自由轮差速器，安装在驱动桥的两个半轴之间，通过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，

整机直线行驶，主、从动环同转，左右从动环输出的力矩不相等，其大小由两侧驱动轮的阻力大小来决定。整机转向，在内侧轮从动环与主动环同转并传递全部动力，外侧从动轮转速高于内侧从动轮但不传力中，实现内外侧偏转轮有统一的转向中心。2.1.1差速器的结构分析（1）主动环与中心环通过卡环轴向定位，又通过一个加长齿与中心环整个外圆周均布的某个凹槽相联。（2）主动环加长齿插入消声环的开口中，消声环齿在差速器不差速时全部嵌入中心环外圆的凹槽中。（3）主、从动环之间的传力齿使主动环与左右从动环同转，弹簧力使三者压紧，倒梯形（小梯度）端面齿在等速下可实现差力。（4）外侧从动环转速较高而不承受扭力，外偏转轮滑移趋势使滑移力传入差速器后，右从动环与中心环端面啮合齿使右从动环相对于中心环作斜面运动，从动环从中心环啮合齿中滑脱出来，外侧轮空转。2.2差速器的工作原理牙嵌式差速器的结构如图2.2所示，图2.2差速器的结构示意图图2.3牙嵌式差速器装配示意图图2.3牙嵌式差速器装配示意图，各零件相互位置见图2.3十字轴固定于左右差速器壳十字槽内，中央接盘外圆轴向键槽与十字轴内孔轴向键配合，靠卡簧固定在十字轴内孔中央;它不能轴向移动，但能相对十字轴作微量转动，十字轴两端面沿圆周分布有许多倒梯形断面的径向传力齿，相应接合子端面外边缘有同样的齿。中央接盘两端面沿圆周上分布有许多径向的梯形齿，沿半径方向，齿的一部分与接合子相对端面内边缘梯形齿对应，另一部分与活动接合子相对端面的梯形齿对应，活动接合子是具有缺口的弹性齿圈，其缺口对准十字轴内孔的键，撑开后安装于接合子端面内外齿圈之间的凹槽中，不能相对于接合子轴向移动，但由于其弹性，可相对于接合子做有阻滞的转动，挡圈自身外齿可通过接合子内孔的齿进入接合子内孔的止挡槽中，转过一定角度，即被挡住，相对于接合子不能轴向移动，接头齿轮轴径一端与差速器壳体孔为间隙配合，另一端外齿与接合子内齿啮合，回位弹簧一端装在挡圈内孔中，另一端安装于接头齿轮端的凹槽中，始终处于压缩状态，衬套起支承作用。汽车直线行驶过程主、从动环之间的传力齿使主动环与左右从动环同转，弹簧力使三者压紧，倒梯形（小梯度）端面齿在等速下可实现差力。汽车转向的过程中外侧从动环转速较高而不承受扭力，外偏转轮滑移趋势使滑移力传入差速器后，右从动环与中心环端面啮合齿使右从动环相对于中心环作斜面运动，从动环从中心环啮合齿中滑脱出来，外侧轮空转。但右弹簧力将右从动环拉回，齿间摩擦力与弹簧力不断作用结果将使传力齿磨损加剧，并产生噪音。利用消声环将外侧从动环约束，防止其因在差速中因不断脱出与回位产生噪音，并可减轻主从动环接触齿间的磨损。毕业设计说明书第三章差速器非标准零件的设计由于差速器壳上装着主减速器的从动卡盘，所以差速器的从动卡盘尺寸受到主减速器齿轮轴承支承座轴承座的限制。而因为此次设计的是安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器，所以尺寸受到轴承座的限制。牙嵌式差速器的非标准零主要有从动卡盘（对称式锥齿轮）、齿轮轴（十字轴）等等。3.1牙嵌式差速器的动力分析对于安装在半轴之间的差速器它的尺寸受到轴承座的限制，而影响差速器尺寸的主要就是齿轮的尺寸，所以如何把齿轮设计得更加优化就显得更加重要。如下图3-1为行星齿轮初步方案图。图3.1为带牙嵌式自由轮差速器的驱动桥转向行驶工作原理简图,由此可以分析该种差速器的运动学和动力学原理.图3差速器的运动学原理1为主动锥齿轮;2为从动锥齿轮图3所示轮式驱动桥的中央传动,主动锥齿轮1带动从动锥齿轮2旋转构成主减速器,与两个半轴连接的从动环a和b与中心环c及差速器壳体H(H与从动锥齿轮2固结)共同组成牙嵌式自由轮差速器.从运动学的观点看,牙嵌式自由轮差速器不同于行星齿轮差速器,其左、右半轴转速之平均值不恒等于差速器壳体的转速.这种差速器在车辆转向行驶差速时,其慢转侧半轴的转速nb仍然等于差速器壳体的转速nH,而快转侧半轴的转速na将高于差速器壳体的转速.由图3可以列出其运动学方程式为nb=nHna=nH(R+l)/(R-l)(1)式中:R为车辆的转弯半径;l为驱动桥轮距之半.于是可得到快转侧从动环与中心环的转速差为na-nb=2nHl/(R-l)(2)这种差速器的从动环与主动环之间并不像行星齿轮那样连续差速,左右两个车轮的扭矩传递是时断时续的,从而引起了半轴和最终传动装置的载荷波动较大,单边传动也使其承受了较大的载荷.由于自由轮差速器的不连续差速,每一次差速时快转侧驱动轮行走的路程只能是按差速器主、从动环传力齿中心角的倍数来增加的.每一次差速,快转侧驱动轮从动的最短路程为ΔSmin=2πrk/zim(3)式中:rk为驱动轮的动力半径;im为最终传动的传动比;z为主、从动环传力齿数.从动力学的观点看,牙嵌式自由轮差速器也不同于行星齿轮差速器.它在两半轴差速时,其全部的扭矩都传给了慢转半轴,而另一个半轴只作随动,可表达为Mb=MHMa=0(4)这也就是牙嵌式自由轮差速器的动力学方程式.MH为差速器壳体接受的扭矩,Ma,Mb为两半轴对差速器的反扭矩.当车辆差速行驶时,这种牙嵌式自由轮差速器的锁紧力矩为Ma-Mb=MH,锁紧系数K=(Mb-Ma)/(Ma+Mb)=1,其含义是锁紧扭矩达到了传递扭矩的100%,因此也称之为自锁差速器.即便是一个驱动轮完全失去了附着能力,也不能影响另一个驱动轮牵引能力的发挥.3.1.1主动环啮合齿参数确定1.主动环半径的确定主动环与从动环啮合齿为大间隙倒梯形（小梯度）端面齿，可以使传力可靠，牙嵌式差速器的结构尺寸，通常取决于十字轴半径，它就是主动环的安装尺寸，实际上代表了差速器主动环的节距，因此在一定程度上承载能力即是强度。环面半径可按照如下公式确定：mm（3-1）上式中：KB——为齿轮球面半径系数。可取2.52~2.99，T——为差速器计算转矩（N.m）,T=min［Tce,Tcs］;取Tce和Tcs的较小值；RB——为环面半径。转矩的计算（3-2）上式中：rr——为车轮的滚动半径，取rr=0.3m；igh——变速器最高档传动比。igh=1根据所选定的主减速比i0值，就可基本上确定主减速器的减速型式，并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。把nn=5200r/n；vamax=110km/h；rr=0.3m；igh=1代入（3-2）中；从动环计算转矩Tce（3-3）上式中：Tce——计算转矩，Nm；Temax——发动机最大转矩；Temax=158Nmn——为驱动桥数，取1；if——为变速器传动比，if=3.704；i0——为主减速器传动比，i0=5.35；η——为变速器传动效率，η=0.96；k——为液力变矩器变矩系数，k=1；kd——为由于猛接离合器而产生的动载系数，kd=1；i1——为变速器最低挡传动比，i1=1；代入式（3—3）中，有：Tce=3005.4Nm主动环齿计算转矩Tcs=8960.4Nm.T取较小值，即有T=Tce=9005.4Nm；将以上数据代入式（3-1）有=2.7=141mmA0=（0.98~0.99）=（0.98~0.99）141=139mm所以预选其主动环直径A=139mm2主动环啮合齿（牙）数计算 (1)主动环和从动环牙数的确定为了使轮齿获得较高的强度，希望取得较大的模数，但是尺寸会增大影响差速器的安装，于是又要求主动环的的齿数Z1应该取少一些，但Z1一般不少于10。差速器的主动环与从动环同时啮合的，因此，在确定这两种齿数时，应考虑它们之间的装配关系，否则，差速器将无法安装，即应满足的安装条件为：(3-4)上式中：Z2L、Z2R——为左右半轴齿轮的齿数，对于对称式圆锥齿轮差速器来说，Z2L=Z2R；——从动环数目；——任意整数。根据上述可在此Z1=20；Z2=20，满足以上要求。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。最小齿数可减少到10，并且在小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下，还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，因为本次设计是牙嵌式差速器所以压力角主动和从动选用135°牙高系数为0.6如下图5.行星齿轮安装孔的直径及其深度L3.1.2差速器几何计算图表表3-1差速器几何计算图表序号名称计算公式计算结果1主动环牙数≥10，=202从动环牙数=14～25=203模数=4mm4牙面宽b=(0.25～0.30)A;b≤10m20mm5工作牙高=6.4mm6全牙高7.2037压力角135°8轴交角=90°9牙侧间隙=2.45～3.30mm=2.50mm10弦牙厚=5.269mm=6.49mm11弦牙高=4.29mm=2.32mm3.1.3差速器传动环的材料差速器传动环基本上都是用渗碳合金钢制造，目前用于制造差速器中心环的材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齿牙要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用。要考虑齿牙的许用应力和弯曲强度，此次选用的齿牙材料为20CrMnTi。查阅《工程材料》相关资料可知此材料的许用应力为[210MPa~980MPa]。3.1.4差速器齿牙强度的计算差速器齿牙的尺寸受结构限制，而且承受的载荷较大，它不像主减速器齿轮那样经常处于啮合状态，只有当汽车转弯或左右轮行驶不同的路程时，或一侧车轮打滑而滑转时，差速器齿牙才能有啮合传动的相对运动。因此对于差速器齿牙主要应进行弯曲强度校核。轮牙弯曲强度为:MPa(3-9)上式中：——为差速器一个中心环传给一个从动环的转矩，其计算式在此将取为498.06N·m；当T=min［Tce,Tcs］时，[]=980Mpa；当T=Tcf时，[]=210Mpa。图3-2弯曲计算用综合系数根据上式（3—9）可得：==478.6MPa〈980MPa所以，差速器齿牙满足弯曲强度要求。3.2差速器主传动轴的设计计算3.2.1齿轮轴的分类及选用行星齿轮的种类有很多，而差速器齿轮轴的种类也很多，最常见的是一字轴和十字轴，在小型汽车上由于转矩不大，所以要用一字轴，而载货的大质量的汽车传递的转矩较大，为了轴的使用寿命以及提高轴的承载能力，常用十字轴，由四个轴轴颈来分配转矩，可以有效的提高轴的使用寿命。此次设计主要SUV越野车，所以选用的是十字轴。3.2.2十字轴的尺寸设计根据安装时候的方便选择轴颈的长度为L1为45mm；而安装孔的直径d1为22mm，所以轴颈的直径d2预选为22mm。十字轴万向节的损坏，通常是十字轴轴颈和滚针轴承的磨损、十字轴轴颈和滚针轴承工作表面的压痕和剥落。当磨损和压痕超过0.25mm时十字轴和滚针轴承应报废。在设计万向节时，应保证十字轴有足够的抗弯强度和磨损寿命。十字轴危险断面大都发生在轴颈根部。轴颈根部的弯曲应力σ为：轴颈根部的剪切应力为：式中：d：十字轴轴颈直径，mmd0：十字轴油孔直径，mmt：轴颈危险断面至滚针中心距离，mmr：十字轴中心至滚针中心距离，mmlz：滚针工作长度，mmZ：滚针数dz：滚针直径，mmP：作用在十字轴轴颈上的力，N（P＝Mmax/2r）Q：每个滚针所承受的最大载荷，N（Q＝4.6P/iz）i：滚针列数轴管的扭转应力为：τmax=≤120N/mm2式中：D－轴管外径,mmd－轴管内径,mm计算轴管扭转应力时，安全系数一般按1.5来确定。花键轴的扭转应力为：τ=≤300N/mm2花键齿侧的挤压应力为：σ挤=式中：D1：花键轴花键大径，mmD2：花键孔花键小径，mmd：花键轴小径，mmn：花键齿数L：花键啮合长度，mm计算花键轴的扭转应力时，安全系数一般按2～3来确定。对于齿面硬度大于35HRC的滑动花键，齿侧许用挤压应力为25～50Mp，对于不滑动花键，齿侧许用挤压应力为50～100Mp。渐开线花键应力的计算方法与矩形花键相似，只是计算的作用面是按其工作面的投影进行。3.2.3十字轴的材料轴的选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。轴的常用材料主要有碳素钢和合金钢。碳素钢价廉，对应力集中敏感性比合金钢低，应用较为广泛，对重要或者承受较大的轴，宜选用35、40、45和50等优质碳素钢，其中以45钢最常用。所以此次选用的轴的材料为45钢。3.3差速器垫圈的设计计算垫圈是垫在连接件与螺母之间的零件，一般为扁平形的金属环，用来保护被接件的表面不受螺母擦伤，分散螺母对被接件的压力。垫圈的种类有：弹簧垫圈、平垫圈、密封垫圈、环垫圈等。垫圈的材料通常是软钢、青铜、尼龙、聚甲醛塑料。在差速器传递转矩的时候。要用垫圈以减少磨损。差速器要用到两个垫圈，一个垫圈是半轴齿轮支承垫圈为圆形平垫圈，连接件一个是软质地的，一个是硬质地较脆的，其主要作用是增大接触面积，分散压力，防止把质地远的压坏。另外一个是差速器行星齿轮支承垫圈为球面垫圈。球面垫圈将行星齿轮和行星十字轴固定在一起传递转矩。3.3.1平垫圈的尺寸设计如下图3-4所示：为平垫圈的结构方案简图。图3-4平垫圈参考SUV越野车十字轴直径的数据为86.5mm,如图3-4（a）所示，按照装配关系可选择平垫圈的安装孔直径D要大于86.5mm，初步预选安装孔直径D2为87mm，由图3-4（b）根据安装简易程度选取垫圈的厚度h为1.6mm.选用的材料是聚甲醛塑料。3.3.2环面垫圈的尺寸设计图3-5球面垫圈由一字轴轴颈的直径为22mm，根据装配关系选择球形垫圈的安装孔直径D2为22mm，厚度h为1.1mm,选用的材料是聚甲醛塑料。毕业设计说明书第四章差速器标准零件的选用4.1螺栓的选用和螺栓的材料螺栓的种类很多，随着机械及其他相关行业的发展，对螺栓的要求也越来越高，既要要求螺栓具有较高的强度又要其精密度高。目前常见的螺栓有六角头螺栓（全螺纹）、六角头铰制孔用螺栓、六角头螺杆带孔螺栓等。而SUV越野车在1984年以前的连接后桥从差速器壳的12个M12×1.5的螺栓改为M14×1.5的螺栓。1984年以前的连接螺栓拧紧后容易发热松动，松动的原因为大齿轮与差速器左壳之间没有传动销，螺栓的拧紧力矩不足[仅为784~98Nm],拧紧力矩所造成的从动环与差速器左壳贴合面之间的摩擦力矩，不足以承受由于汽车行驶工况经常变化，所导致的交变载荷，造成贴合面间的松动。因此，从动齿轮与差速器左壳之间的连接螺栓要有足够大的拧紧力矩，大的拧紧力矩要求较大直径的连接螺栓。因此，在生产条件的允许下，将连接螺栓加大为M14×1.5，拧紧力矩加大为137.2~156.8Nm，使情况有了较大的改善，而现在使用的是六角头螺栓，尺寸为M14×1.5，细牙螺纹。即为GB/T5782M14×1.5.现在生产螺栓的原材料一般是碳素钢、不锈钢、铜三种，为了加强螺栓的强度，此次选用的是碳素钢。4.2螺母的选用和螺母的材料我们课本上所学的螺母有六角薄螺母、六角开槽螺母。在机械行业、汽车行业以及相关行业经过几年的发展，螺母的种类和型号也越来越齐全。根据差速器已选定的尺寸为M14×1.5的螺栓，所以由装配关系选择差速器螺母应该为M14的，性能等级为8级的，不经过表面处理、A及的I型六角螺母：即是GB/T6170M14.符合微型客车的螺栓要求。现在一般生产地螺母原材料一般是碳素钢、不锈钢、铜三种，为了加强螺栓的强度，此次选用的是碳素钢。4.3差速器轴承的选用轴承是支撑着轴的零件。可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的零件。根据装配关系和连接零件的形状选用的轴承为圆锥滚子轴承。由差速器和半轴的计算数据可取差速器轴承外径为80mm左右，内径为50mm左右。参考《机械设计毕业设计手册》选取的圆锥滚子轴承的型号是7510EGB/T2971994.毕业设计说明书第五章制动性和稳定性计算5.1制动性能计算5.1.1最大减速度amax：紧急制动时，前后轮同时拖滑，制动力为F=G*g*ψamax=F/g=ψ*g=0.7*9.8=6.86（m/s2）式中：ψ———路面附着系数，取ψ=制动距离S:式中：Ua0——制动初速度，Ua0=40km/h———制动迟滞时间，对于液压制动=0.04s———制动迟滞时间，对于液压制动=0.2s同理，可得到制动初速度为30km/h的制动距离：5.1.3上坡路上的驻坡坡度i1max：式中：L1———重心到前轴距离，L1=2838mmL———轴距，L=4300mm5.1.4下坡路上的驻坡坡度i2max：5.2稳定性计算5.2.1纵向倾覆坡度：保证该车在上坡时不发生纵向倾覆，则不发生纵向倾覆的最大坡角必须满足即=110%该车最大爬坡度为imax=58.8%，远小于110%，故不会后翻。该车不倒溜的最大爬坡度为imax=ψ=70%由于imax<70%，所以该车是先打滑而后倒溜，该车是安全的。5.2.2横向倾覆坡度：保证该车在坡道上不发生横向倾覆，则不发生横向倾覆的最大坡度角必须满足即=71.1%毕业设计说明书总结在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际的汽车零件设计一次极好的演示，此次我做的设计从最初的选题，到差速器组成部分的设计计算、绘图直到完成设计。期间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸等等，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。在学校提供的实验设备和实验条件下，我反复的做了几次差速器的拆装实验，再结合查找的资料，让自己更深层次的了解了差速器的用途和工作原理，熟悉了差速器的非标准件的设计步骤，锻炼了自己独立成功完成实验的能力，培养了独立设计的能力。此次毕业计是对我所学公共基础知识和专业知识的一次实际检验和巩固，同时也为我走向现在汽车设计的工作岗位前的一次热身。在设计中也碰到了很多问题，刚开始并不是很透彻地明白差速器的工作原理以及它在汽车行驶时是如何起到作用的，让设计很难进行；还有差速器行星锥齿轮的设计参数的选定以及选用，十字轴尺寸的设计和标准零件的选用都碰到了一些困难，但是经过查阅图书馆的资料和网上信息来熟悉零件的特点，再比较所选定零件的优劣性以及安装和调整难易程度来选用最合适的零件。每攻克一个难题都让我欣喜的同时也受益匪浅。在完成毕业设计的过程中也收获了很多，比如学会了查找相关资料的相关标准，也初步学会分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍然有很多课题需要后辈去努力完善。也学会了做事应有的态度和心态，对出现的任何问题和偏差都不要轻视，要童富国正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事半功倍。在收获很多的同时也暴露了自身的不足，对专业知识学得不够深不够透彻，只从表面去理解，缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次设计是对自己大学四年所学知识的一次大检阅，使我明白自己的只是还很浅薄，虽然马上就要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。致谢课程设计说明书致谢此次论文历时3个多月，能够顺利完成并非我一个人的努力，论文从开始选题到现在的顺利完成，首先我要感谢我的指导老师，在他的身上我学到了对待知识和学习的态度，他给了我很多帮助，也在我失去信心的时候给了我克服困难的条件，为我的论文的顺利完成指出了很好的方向；还要感谢和我分在一组的同学的帮助，感谢他们在给我提供资料的同时也给了我撰写论文的意见和建议。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我获得很多的专业知识，这也是论文得以完成的基础。也要感谢学校提供和创造很多让我们顺利完成论文的实验条件。在此还要郑重地感谢我的父母，给我创造上大学的条件，让我不断地进步与成熟。让我拥有更多的资本去完成和完善我以后的人生。课程设计说明书附录参考文献[1]陈家瑞，张建文．汽车构造.北京：机械工业出版社，2003年[2]王望予、张建文.汽车设计.北京：机械工业出版社，2003年[3]顾任安.东风EQ1101微型客车修理图册，1997年[4]张洪欣.汽车设计.北京：机械工业出版社，1996年[5]余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社，2001年[6]陈作模等.机械原理.高等教育出版社，2006年[7]濮良贵.机械设计.高等教育出版社，2006年[8]吴宗泽等.机械设计手册.高等教育出版社，2006年[9]周凤云.工程材料.华中科技大学出版社，2002年[10]吴植民.汽车构造.机械工业出版社，1990年[11]常明.汽车底盘构造.国防工业出版社，2005年[12]第二汽车制造厂.东风载重汽车配件目录.人民交通出版社，1984年[13]李维谔.东风汽车使用问答.湖北人民出版社，1989年[14]吴宗泽.机械设计实用手册.北京：机械工业出版社，2004年基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究\t"_blan