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學(xué)號(hào)
成績(jī)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課程名稱(chēng)
設(shè)計(jì)名稱(chēng) 主減速器及差速器設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)時(shí)間
系 別 機(jī)械與汽車(chē)工程系
專(zhuān) 業(yè) 車(chē)輛工程
班 級(jí)
姓 名
指導(dǎo)教師
6 月 10 日
設(shè)計(jì)》說(shuō)明書(shū)
目錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1
（一） 任務(wù)題目 1
（二） 進(jìn)度安排 1
二、主減速器及差速器設(shè)計(jì) 3
（一） 總體設(shè)計(jì)、計(jì)算 3
2.1.1主減速器結(jié)構(gòu)與位置設(shè)計(jì) 3
2.1.2傳動(dòng)比的分配 4
2.1.3各零件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 4
（二） 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 6
2.2.1錐齒輪主要參數(shù)的選擇 6
2.2.2主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算 8
三、差速器設(shè)計(jì) 13
3.1.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 13
3.1.2普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì) 14
3.1.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 15
3.1.4車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 17
四、三維建模及二維平面圖 20
參考文獻(xiàn) 26
致謝 27
附錄 28
一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
（一） 任務(wù)題目
面包車(chē)后橋差速器設(shè)計(jì):
車(chē)型
發(fā)動(dòng)機(jī)Nmax
發(fā)動(dòng)機(jī)Mmax
I檔變比
主傳動(dòng)比
驅(qū)動(dòng)方案
發(fā)動(dòng)機(jī)
B2
69kw/6000rpm
128N.m/3400rmp
5.36
3.5≤i≤4.2
FR
縱置
已知條件：（1）假設(shè)地面的附著系數(shù)足夠大；
（2）發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率；
（3）車(chē)速度允許誤差為±3%；
（4）工作情況：每天工作10小時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；
（5）工作環(huán)境：濕度和粉塵含量設(shè)為正常狀態(tài)，環(huán)境最高溫度為30度；
（6）要求齒輪使用壽命為17年（每年按300天計(jì)，每天平均10小時(shí)）；
（7）生產(chǎn)批量：中等。
（8）半軸齒輪、行星齒輪齒數(shù)，可參考同類(lèi)車(chē)型選定，也可自己設(shè)計(jì)。
（9）主傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)矩比參數(shù)選擇不得雷同。
（10）安裝一般
（二） 進(jìn)度安排
設(shè)計(jì)的步驟（共四部分）
傳動(dòng)比的分配
各運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
總體布局
各零件的材料選擇選擇
差速器裝配布局草圖設(shè)計(jì)
各零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一．總體設(shè)計(jì)、計(jì)算
二．傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
三．總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)
四．軸的校核
五．滾動(dòng)軸承的選擇和校核
設(shè)計(jì)計(jì)算?？蓞⒖肌稒C(jī)械設(shè)計(jì)》教材。
（2） 三維建模所有零件的三維模型和裝配。（CATIA制圖）
（3） 繪制A0二維裝配圖。（CATIA制圖）
（4） 繪制零件圖。零件圖每人2張，由指導(dǎo)教師分配任務(wù)，紙張大小、比例自定或指導(dǎo)老師安排。
（5） 整理說(shuō)明書(shū)。字?jǐn)?shù)5000字以上。格式參考模板。說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括下面內(nèi)容：①、設(shè)計(jì)任務(wù)及安排。②結(jié)構(gòu)原理和現(xiàn)狀比較。③參數(shù)選擇與計(jì)算、三維建模、二維制圖過(guò)程。④參考文獻(xiàn)。⑤致謝。⑥附錄（包括零件圖和裝配圖）。
課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
序號(hào)
階段內(nèi)容
第一階段 設(shè)計(jì)計(jì)算（第1-4周）
1-4周
布置任務(wù)、拆裝部件、講解工作原理、計(jì)算方法講解
答疑和進(jìn)度檢查
階段檢查，給出階段成績(jī)
第二階段 三維建模（第5周～第8周）
5-8周
部件測(cè)繪、三維建模
答疑和進(jìn)度檢查
階段檢查，給出階段成績(jī)
第三階段 二維平面圖（第9周～第11周）
9-11周
繪制部件裝配圖、零件工作圖（CATIA制圖）
答疑和進(jìn)度檢查
階段檢查給出階段成績(jī)
第四階段 二維零件圖（第12-13周）
12-13周
由指導(dǎo)教師指定兩個(gè)零件。繪制主要零件工作圖（CATIA制圖）
階段檢查給出階段成績(jī)
第五階段 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)（第14-16周）
14-16周
編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、整理課程設(shè)計(jì)資料、裝檔案袋并上交
階段檢查給出階段成績(jī)；出圖（部件裝配圖、零件圖）
答辯
二、主減速器及差速器設(shè)計(jì)
（一） 總體設(shè)計(jì)、計(jì)算
2.1.1主減速器結(jié)構(gòu)與位置設(shè)計(jì)
我們?cè)O(shè)計(jì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)面包車(chē)的主減速器及差速器。主減速器及差速器的位置布置如下圖 。
采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，單級(jí)弧齒錐齒輪傳動(dòng)。
主動(dòng)錐齒輪z1齒數(shù)為14，從動(dòng)錐齒輪z2齒數(shù)為69。
橋殼形式：斷開(kāi)式
半軸形式：全浮式
差速器形式：弧齒圓錐齒輪式
2.1.2傳動(dòng)比的分配
I擋傳動(dòng)比
根據(jù)主從動(dòng)齒輪齒數(shù)，確定出主傳動(dòng)比為： i=11/54=4.91
根據(jù)所給要求：發(fā)動(dòng)機(jī)到主傳動(dòng)主動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率。
選用弧齒錐齒輪副，則主、從動(dòng)錐齒輪間的傳動(dòng)效率
2.1.3各零件運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
我們選用的是弧齒錐齒輪傳動(dòng)，所以用格里森齒制錐齒輪計(jì)算載荷的三種確定方法。
1.按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tce
式中：Tem——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩, Tem=128N﹒m
Kd——?jiǎng)虞d系數(shù)，由性能系數(shù)fi確定
當(dāng)0.195×mag×Tem <16時(shí)，fi=0.01（16-0.195×mag/Tem）；當(dāng)0.195×mag×Tem≥16時(shí)，fi=0。式中，ma為汽車(chē)滿載質(zhì)量，ma＝2575kg，0.195×mag/Tem＝38.44>16，fi<0，所以選Kd＝1。
K——液力變矩系數(shù)，該減速器無(wú)液力變矩器，K=1
i1——變速器一檔傳動(dòng)比，i1＝5.36
if——分動(dòng)箱傳動(dòng)比，該減速器無(wú)分動(dòng)箱，if＝1
i0——主減速器傳動(dòng)比，i0＝4.91
η——發(fā)動(dòng)機(jī)到從動(dòng)錐齒輪之間的傳動(dòng)效率，取η＝96%
n——計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，n=1
由上面數(shù)據(jù)計(jì)算得：Tce =3071.64N﹒m
2.按驅(qū)動(dòng)輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcs
式中：G2——滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上的靜載荷，G2＝2575x9.8x0.6=15141N
m2’——汽車(chē)最大加速度時(shí)的候車(chē)軸負(fù)載轉(zhuǎn)移系數(shù)，取m2’＝1.1
φ——輪胎與路面間的附著系數(shù)，取φ＝0.85
rr——車(chē)輪滾動(dòng)半徑，rr=0.0254[d/2+b(1-a)]，查BJ130使用手冊(cè)得知，輪胎規(guī)格為6.50-16-8，取a＝0.12，所以rr＝0.0254 [16/2+6.5(1-0.12)]＝0.348m
im——主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪間傳動(dòng)比，im＝1
ηm——主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪間傳動(dòng)效率，ηm＝1
由上面數(shù)據(jù)計(jì)算得：Tcs＝4926.58Nm
3.按汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcf
式中： Ft——汽車(chē)日常行駛平均牽引力, Ft=Ff+Fi+Fw+Fj。日常行駛忽略坡度阻力和加速阻力，F(xiàn)i=Fj=0，滾動(dòng)阻力Ff=W﹒f，其中貨車(chē)滾動(dòng)阻力系數(shù)f為0.015~0.020，取f=0.016，W=27250N，因此Ff=436N；空氣阻力Fw=CD﹒A﹒ua2 /21.15，面包車(chē)空氣阻力系數(shù)CD為0.80~1.00，取CD=0.9，迎風(fēng)面積A=2.5m2，日常平均行駛車(chē)速u(mài)a＝60 km/h，因此Fw=382.98N。計(jì)算得到：Ft=818.98N。
rr——車(chē)輪滾動(dòng)半徑，rr=0.348m
im——主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪間傳動(dòng)比，im＝1
ηm——主減速器從動(dòng)齒輪到車(chē)輪間傳動(dòng)效率，ηm＝1
n——計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，n=1
計(jì)算汽車(chē)日常行駛平均轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tcf=285 Nm。
4.從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩
當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，Tc＝min[Tce，Tcs]，Tce=3071.64N﹒m，Tcs＝4926.58Nm，所以Tc= Tce =3071.64Nm。當(dāng)計(jì)算錐齒輪疲勞壽命時(shí)，Tc＝Tcf，Tcf＝285N﹒m，所以Tc＝Tcf＝285N﹒m。
5.計(jì)算主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)矩
式中：ηG——主從動(dòng)錐齒輪間傳動(dòng)效率，對(duì)于弧齒錐齒輪副ηG＝95％。
當(dāng)計(jì)算錐齒輪最大應(yīng)力時(shí)，Tc＝3071.64Nm，計(jì)算得Tz=658.63Nm；
當(dāng)計(jì)算錐齒輪疲勞壽命時(shí)，Tc＝285N﹒m，計(jì)算得Tz=60.87 Nm。
（二） 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)
2.2.1錐齒輪主要參數(shù)的選擇
主減速器錐齒輪的主要的參數(shù)有主、從動(dòng)錐齒輪z1和z2、從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和端面模數(shù)ms、主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2、雙曲面齒輪副的偏移距E、中點(diǎn)螺旋角、法向壓力角a等。
1. 已經(jīng)確定主動(dòng)錐齒輪z1齒數(shù)為11，從動(dòng)錐齒輪z2齒數(shù)為54。
2. 從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2和斷面模數(shù)ms。
對(duì)于單級(jí)主減速器，增加尺寸D2會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋殼高度尺寸和離地間隙，減小D2又響驅(qū)動(dòng)跨置式主動(dòng)齒輪的前支承座的安裝空間和差速器的安裝。
D2可根據(jù)公式初選為，即
式中，D2為從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑（mm）；KD2為直徑系數(shù)，一般為13.0~15.3，這里我們?nèi)?5；Tc為從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（N·m），Tc＝3071.64Nm。
計(jì)算得，從動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑D2初選為D2=218.05mm
從動(dòng)齒輪端面模數(shù)ms為：
同時(shí)，ms還應(yīng)滿足
式中，Km為模數(shù)系數(shù)，取0.3~0.4。即，
則我們選取從動(dòng)齒輪端面模數(shù)ms為5，同理從動(dòng)齒輪大端分度圓直徑D2為270mm。
3. 主、從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1和b2
對(duì)于從動(dòng)錐齒輪齒面寬b2，推薦不大于其節(jié)錐距A2的0.3倍，即b2，而且b2，一般也推薦b2=0.155D2。對(duì)于弧齒錐齒輪，b1一般比b2大10%。
得到主動(dòng)錐齒輪齒面寬b2為：
b2=0.155D2=0.155×270mm=41.58mm
得到從動(dòng)錐齒輪齒面寬b1為：
b1=1.1b2=1.1×42.78mm=46.04mm
4.雙曲面小齒輪偏移距E
所設(shè)計(jì)車(chē)輛為面包車(chē)（為總質(zhì)量不大的商用車(chē)），要求E不大于0.2D2；
取E=0.18D2=48.60mm
5.中點(diǎn)螺旋角
汽車(chē)主減速器弧齒錐齒輪螺旋角或雙曲面齒輪副的平均螺旋角一般為35°~40°。乘用車(chē)選用較大的值以保證較大的，使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低；商用車(chē)選用較小的值以防止軸向力過(guò)大，通常取35°。
我們?nèi)≈悬c(diǎn)螺旋角=35°。
6.螺旋方向
發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針，為避免輪齒卡死而損壞，應(yīng)使軸向力離開(kāi)錐頂方向，符合左手定則，所以主動(dòng)齒輪左旋，從動(dòng)齒輪右旋。
7.法向壓力角
法向壓力角大一些可以增加輪齒強(qiáng)度，減少齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。但對(duì)于小尺寸的齒輪，壓力角大易使齒頂變尖及刀尖寬度過(guò)小，并使齒輪端面重合度下降。因此，對(duì)于小負(fù)荷工作的齒輪，一般采用小壓力角，可使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。對(duì)于弧齒錐齒輪，乘用車(chē)一般選用14°30丿或16°，商用車(chē)的為20°或或22°30丿。對(duì)于雙曲面齒輪，從動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是相同的，但主動(dòng)齒輪輪齒兩側(cè)的壓力角是不等的。選取平均壓力角時(shí)，乘用車(chē)為19°或20°，商用車(chē)為20°或22°30丿。
根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)選用的傳動(dòng)方案，法向壓力角取16°。
2.2.2主減速器錐齒輪強(qiáng)度計(jì)算
1.單位齒長(zhǎng)圓周力
主減速器錐齒輪的表面耐磨性，常用輪齒上單位齒長(zhǎng)圓周力來(lái)估算，即
式中，p為輪齒上的單位齒長(zhǎng)圓周力（N/mm）；F為作用在輪齒上的圓周力（N）b2為從動(dòng)齒輪的齒面寬（mm）。
按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)
按驅(qū)動(dòng)輪打滑的轉(zhuǎn)矩計(jì)算時(shí)
872.00N/mm
根據(jù)參考資料【1】中152頁(yè)表5-1得，許用的單位齒長(zhǎng)圓周力[p]表：
2.輪齒彎曲強(qiáng)度
主減速器錐齒輪輪齒的齒根彎曲應(yīng)力為：
式中：Tc——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。從動(dòng)齒輪：按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)Tc＝3071.64Nm Nm，按疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí) Tc=285 Nm；主動(dòng)齒輪：按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)Tz=658.63 Nm，按疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí)Tz=60.87 Nm。
K0——過(guò)載系數(shù)，取K0＝1
Ks——尺寸系數(shù)，ms>1.6mm時(shí)，Ks =（ms/25.4）0.25=0.67
Km——齒面載荷分配系數(shù)?？缰檬街谓Y(jié)構(gòu)Km=1~1.1，取Km=1.1
Kv——質(zhì)量系數(shù) ，Kv＝1
ms ——從動(dòng)錐齒輪斷面模數(shù)，ms=5mm
b——齒面寬，主動(dòng)齒輪b1=46.04mm，從動(dòng)齒輪b2=41.85mm
D——分度圓直徑，主動(dòng)齒輪D1=55mm，從動(dòng)齒輪D2=270mm
Jw——綜合系數(shù)，通過(guò)查圖得，主動(dòng)齒輪Jw=0.37，從動(dòng)齒輪Jw=0.238
將各個(gè)數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得從動(dòng)齒輪：按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)，最大彎曲應(yīng)力，按疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí)，最大彎曲應(yīng)力；主動(dòng)齒輪：按最大彎曲應(yīng)力算時(shí)，最大彎曲應(yīng)力，按疲勞彎曲應(yīng)力算時(shí)，最大彎曲應(yīng)力。
基本都滿足按min[Tce，Tcs]計(jì)算的最大彎曲應(yīng)力不超過(guò)700MPa；按Tcf計(jì)算的疲勞彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)210MPa，破壞的循環(huán)次數(shù)為6×106。
4. 輪齒接觸強(qiáng)度
錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力為
主、從動(dòng)錐齒輪的齒面接觸應(yīng)力是相同的。
式中，為錐齒輪輪齒的齒面接觸應(yīng)力（MPa）；D1為主動(dòng)錐齒輪大端分度圓直徑（mm）；b取b1和b2中的較小值（mm）；ks為尺寸系數(shù)，它考慮了齒輪尺寸對(duì)淬透性的影響，通常取1.0；kf為齒面品質(zhì)系數(shù)，它取決于齒面的表面粗糙度及表面覆蓋層的性質(zhì)（如鍍銅、磷化處理等），對(duì)于制造精確的齒輪，kf取1.0；cp為綜合彈性系數(shù)，鋼對(duì)鋼齒輪；cp取232.6N1/2/mm；JJ為齒面接觸強(qiáng)度的綜合系數(shù)，取見(jiàn)下圖 ，取0.254
K0——過(guò)載系數(shù)，取K0＝1；
Km——齒面載荷分配系數(shù)?？缰檬街谓Y(jié)構(gòu)Km=1~1.1，取Km=1.1；
Kv——質(zhì)量系數(shù) ，Kv＝1；
計(jì)算按min[Tce，Tcs]得到，最大接觸應(yīng)力為2113.74MPa；按Tcf計(jì)算的疲勞接觸應(yīng)力為642.58MPa。
基本都滿足按min[Tce，Tcs]計(jì)算的最大接觸應(yīng)力不超過(guò)2800MPa；按Tcf計(jì)算的疲勞接觸應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)1750MPa。
序號(hào)
名稱(chēng)及代號(hào)
計(jì)算公式及說(shuō)明
計(jì)算結(jié)果
1
主減速器主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)
滿足條件
Z1=11
Z2=54
2
傳動(dòng)比i
i=Z2/Z1=54/11=3.91
i=3.91
3
大端模數(shù)m
由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，并取標(biāo)準(zhǔn)值
m=5
4
分度圓錐角
5
分度圓直徑d
d1=z1m=55mm
d2=z2m=270mm
d1=55mm
d2=270mm
6
外錐距R
R=135.84mm
8
齒寬系數(shù)
9
齒面寬b
取b=39mm
10
齒頂高h(yuǎn)a
11
齒根高h(yuǎn)f
12
壓力角
13
全齒高h(yuǎn)
14
頂隙c
c=1mm
15
軸交角
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪
16
齒頂圓直徑da
17
齒根圓直徑df
18
齒頂角
19
齒根角
20
根錐角
21
頂錐角
三、差速器設(shè)計(jì)
3.1.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇
1.對(duì)稱(chēng)錐齒輪式差速器
汽車(chē)上廣泛采用的差速器為對(duì)稱(chēng)錐齒輪式差速器，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量較小等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用廣泛。它又分為普通錐齒輪式差速器、摩擦片式差速器和強(qiáng)制鎖止式差速器等。我們選用普通錐齒輪式差速器進(jìn)行計(jì)算。
2.普通錐齒輪式差速器
普通錐齒輪式差速器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)可靠，一直廣泛用于一般使用條件下的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋中。如圖 示意圖，圖中為差速器殼的角速度；、分別為左、右兩半軸的角速度；為差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩；為差速器內(nèi)摩擦力矩；、分別為左、右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)運(yùn)動(dòng)分析可得
顯然，當(dāng)一側(cè)半軸不轉(zhuǎn)時(shí)，另一側(cè)半軸將以?xún)杀兜牟钏倨鳉んw角速度旋轉(zhuǎn)；當(dāng)差速器殼體不轉(zhuǎn)時(shí)，左右半軸將等速、反向旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)力矩平衡可得5
差速器性能常以鎖緊系數(shù)k來(lái)表征，定義為差速器的內(nèi)摩擦力矩與差速器殼接受的轉(zhuǎn)矩之比，由下式確定
結(jié)合力矩平衡式得
定義半軸的轉(zhuǎn)矩比為kb=T2/T1,則kb與k之間有
普通錐齒輪差速器的鎖緊系數(shù)k一般為0.05~0.15，兩半軸的轉(zhuǎn)矩比kb為1.11~1.35，這說(shuō)明左、右半軸的轉(zhuǎn)矩差別不大，故可以認(rèn)為分配給兩半軸的轉(zhuǎn)矩大致相等，這樣的分配比例對(duì)于良好路面上行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)是合適的。
我們?nèi)℃i緊系數(shù)k為0.1，得到軸的轉(zhuǎn)矩比kb為1.22。分別為左兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩為，分別為右兩半軸對(duì)差速器的反轉(zhuǎn)矩為。差速器內(nèi)摩擦力矩為。
3.1.2普通錐齒輪差速器齒輪設(shè)計(jì)
1.行星齒輪數(shù)n
由于設(shè)計(jì)的是面包車(chē)的后橋差速器，載荷一般，也不是很大，選擇n取2。
2.行星齒輪球面半徑Rb
行星齒輪球面半徑Rb
Kb——行星齒輪球面半徑系數(shù)，Kb=2.5～3.0，對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的面包取最大值，Kb=3
Td——差速器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Td =min[Tce，Tcs]=3071.64Nm
計(jì)算得：Rb=43.60mm
節(jié)錐距A0=（0.98～0.99）Rb，取系數(shù)為0.985，則A0=42.95mm
3.確定行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)
取行星齒輪齒數(shù)z1=11，半軸齒輪齒數(shù)z2取為17。
z2/ z1=1.55，在1.5～2范圍內(nèi)；半軸齒數(shù)和為34，能被行星齒輪數(shù)整除。所以能夠保證裝配，滿足設(shè)計(jì)要求。
4. 行星齒輪和半軸齒輪節(jié)錐角γ1，γ2及其模數(shù)m
錐齒輪大端的端面模數(shù)m=2A0sinγ1/z1=2A0sinγ2/z2，m=4.24，取整m=5。
則：d1=z1m=55mm ，d2=z2m=85mm
重新驗(yàn)算節(jié)錐距
A0=d1/（2 sinγ1）=d2/（2 sinγ2）=43.23mm
5.壓力角
汽車(chē)差速器齒輪大都采用α=22°30′的壓力角，齒高系數(shù)為0.8的齒形。
6.行星齒輪軸直徑d及支承長(zhǎng)度L
行星齒輪軸直徑d（mm）為
式中： T0——差速器殼傳遞的轉(zhuǎn)矩，T0=Td= min[Tce，Tcs]=3071.64Nm
[σc] ——支承面許用擠壓應(yīng)力，取98MPa
n——行星齒輪數(shù)，n=2
rd——行星齒輪支承面中心到錐頂?shù)木嚯x，rd=0.4d2=36.55mm
計(jì)算得d=19.74mm，取行星齒輪軸直徑d為24mm。
支承長(zhǎng)度L=1.1d=26.4mm 。
3.1.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算
差速器齒輪只有當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎或左右輪行駛不同的路程時(shí)，或一側(cè)車(chē)輪打滑而滑轉(zhuǎn)時(shí)，差速器齒輪才能有嚙合傳動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于差速器齒輪主要應(yīng)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。齒輪彎曲應(yīng)力σw為：
Tc——半軸齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩。當(dāng)T0 =min[Tce，Tcs]時(shí)，Tc＝0.6×T0=1842.98Nm；當(dāng) T0=Tcf時(shí)，Tc＝0.6×T0=171 Nm
Ks——尺寸系數(shù)，Ks=1
Km——齒面載荷分配系數(shù)?？缰檬街谓Y(jié)構(gòu)Km=1~1.1，取Km=1.1
Kv——質(zhì)量系數(shù) ，Kv＝1
m——端面模數(shù)，m=5
b2——半軸齒輪齒寬，b2=0.3A0=16.94mm
d2——半軸齒輪大端分度圓直徑，d2=85mm
J——綜合系數(shù)，查圖得J=0.21
n——行星齒輪數(shù)，n=2
計(jì)算得：
當(dāng)T0=min[Tce，Tcs]時(shí)，[σw]=980 MPa，σw=893.16MPa<[σw]。，符合設(shè)計(jì)要求。
當(dāng) T0=Tcf時(shí)，[σw]=210 MPa，σw=82.87MPa<[σw],也符合設(shè)計(jì)要求。
序號(hào)
名稱(chēng)及代號(hào)
計(jì)算公式及說(shuō)明
計(jì)算結(jié)果
1
行星齒輪齒數(shù)Z1
行星齒輪齒數(shù)不小于10
Z1=11
2
半軸齒輪齒數(shù)Z2
Z2=14～25且滿足轉(zhuǎn)條件
Z2=17
3
傳動(dòng)比i
i=Z2/Z1=17/11=1.55
i=1.55
4
模數(shù)m
m=2A0sinγ1/z1=2A0sinγ2/z2=4.24
m=5
5
分度圓錐角
6
分度圓直徑d
d1=z1m=55mm
d2=z2m=85mm
d1=55mm
d2=85mm
7
外錐距R
R=50.62mm
8
齒寬系數(shù)
9
齒面寬b
取b=15mm
10
齒頂高h(yuǎn)a
11
齒根高h(yuǎn)f
12
壓力角
13
全齒高h(yuǎn)
14
頂隙c
c=1mm
15
軸交角
標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪
16
齒頂圓直徑da
17
齒根圓直徑df
18
齒頂角
19
齒根角
20
根錐角
21
頂錐角
3.1.4車(chē)輪傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
1.結(jié)構(gòu)形式分析
半軸根據(jù)其車(chē)輪端的支承方式不同，可分為半浮式、3/4浮式和全浮式三種形式。
根據(jù)承載情況,選取半軸為全浮式半軸，全浮式半軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，半軸外端的凸緣用螺釘與輪轂相連，而輪轂又借用兩個(gè)圓錐滾子軸承支承在驅(qū)動(dòng)橋殼的半軸套管上。理論上來(lái)說(shuō)，半軸只承載轉(zhuǎn)矩。
2.半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
全浮式半軸的計(jì)算載荷可按車(chē)輪附著力矩計(jì)算，即
式中，G2為驅(qū)動(dòng)橋的最大靜載荷，取G2=0.6G=（0.6×2725×9.8）N=16023N；
rr為車(chē)輪滾動(dòng)半徑，先約取308mm；
m2丿為負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，一般在乘用車(chē)在m2丿=1.2~1.4，商用車(chē)：m2丿=1.1~1.2，為m2丿取1.2；
為附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取0.8。
計(jì)算得到全浮式半軸的力矩為：
全浮式半軸桿部直徑初步選取
式中，d為半軸桿部直徑（mm）；
全浮式半軸的計(jì)算力矩（N·mm）；
K為直徑系數(shù)，取0.205~0.218，取0.212。
靜計(jì)算可得半軸桿部直徑d為：
半軸應(yīng)符合：1、半軸桿部直徑應(yīng)小于或等于半軸花鍵的底徑，以便使半軸各部分基本達(dá)到等強(qiáng)度；2、半軸的破壞形式大多是扭轉(zhuǎn)疲勞損壞，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量增大各過(guò)度部分的圓角半徑，尤其是凸緣與桿部、花鍵與桿部的過(guò)渡部分，以減小應(yīng)力集中。3、當(dāng)桿部較粗且外端凸緣也較大是，可采用兩端用花鍵連接的機(jī)構(gòu)；4、設(shè)計(jì)全浮式半軸桿部的強(qiáng)度儲(chǔ)備應(yīng)低于驅(qū)動(dòng)橋其他傳力零件的強(qiáng)度儲(chǔ)備，使半軸起一個(gè)“熔絲”的作用。
故選取半軸的直徑為d=30mm。
3.半軸的強(qiáng)度校核
半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力公式為：
式中，為半軸扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；d為半軸直徑。
計(jì)算得半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
半軸的扭轉(zhuǎn)角公式為
式中，為扭轉(zhuǎn)角；l為半軸長(zhǎng)度，取為0.4m；G為材料切變模量；取80MPa；IP為半軸斷面的極慣性矩，IP=πd4/32.
計(jì)算得到半軸的扭轉(zhuǎn)角為每米長(zhǎng)度8°32丿。
都基本符合半軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力宜為500~700MPa，轉(zhuǎn)角宜為每米長(zhǎng)度6°~15°。
5.半軸花鍵設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）.根據(jù)《汽車(chē)工程手冊(cè)》P1211公式公式（4-9-45）半軸花鍵的剪切應(yīng)力
式中：5國(guó)標(biāo)GB/3478.1-1983漸開(kāi)線花鍵尺寸：
選30度平齒根，m=1，Z=30。
D—半軸花鍵外徑，取31.5mm
d—與之相配的花鍵孔內(nèi)徑，取29.11mm
Lp—花鍵工作長(zhǎng)度，取45mm
b—花鍵齒寬，取1.704mm
—載荷分配不均勻系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)【2】中P65查得在（0.7~0.8）之間，計(jì)算時(shí)可取0.8。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)【2】中P65公式4-4，半軸花鍵的擠壓應(yīng)力
式中根據(jù)【2】中P665表4-2驗(yàn)證，花鍵的適用情況安全，合理
表 花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力/MPa
剪切應(yīng)力不大于70MPa，擠壓應(yīng)力不大于200MPa，根據(jù)要求，以上均合格。
四、三維建模及二維平面圖
主要說(shuō)明建模中關(guān)鍵參數(shù)和復(fù)雜部件的建模過(guò)程
半軸齒輪（圖4.1）建模：先在UG軟件中輸入半軸齒輪的參數(shù)，生成齒輪后，導(dǎo)入catia，在齒輪上建凸臺(tái)，再進(jìn)行打孔，拉齒成形。半軸齒輪墊片，在草圖畫(huà)圓環(huán)，拉伸得到。
圖4.1 半軸齒輪 圖4.2 半軸齒輪墊片
圖4.3 差速器殼體
差速器殼體，是一個(gè)鑄造件，具有拔模斜度。建凸臺(tái)拔模，中心播殼，洗平面在多建幾個(gè)凸臺(tái)，用于軸承的軸肩定位，打行星齒輪軸孔，并打銷(xiāo)孔。以下的其他建模，以此類(lèi)推。
圖4.4 行星齒輪 圖4.5 行星齒輪墊片
圖4.6 行星齒輪軸
圖4.7 六角開(kāi)槽螺母 圖4.8 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈
圖4.9 圓錐滾子軸承 圖4.10 半軸
圖4.11 卡簧 圖4.12 防塵罩
圖4.13 輸入法蘭盤(pán)
圖4.14 主減速器殼體
圖4.15 主減速器主動(dòng)齒輪
二維平面圖介紹能幫助讀懂圖紙的說(shuō)明。
零件二維圖要有足夠的尺寸，讓工程師看到就能很明白，有技術(shù)要求，零件表面粗糙度，尺寸公差等，提升零件的精度。裝配圖則要表達(dá)好各個(gè)零件間的裝配關(guān)系，裝配操作技術(shù)要求等。
圖4.16 差速器殼體二維圖
圖4.17 主減速器主動(dòng)齒輪軸二維圖
圖4.18 主減速器及差速器總成裝配二維圖
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26
致謝
在此次課程設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)了解以前和現(xiàn)今用得最多的制動(dòng)器，無(wú)論是盤(pán)式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng)器，還是復(fù)合式制動(dòng)器，了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件，如何進(jìn)行工作，每個(gè)零件起到什么樣的作用。特別是在裝配二維圖，零件二維圖上學(xué)習(xí)得更多知識(shí)。
在檢查裝配二維圖時(shí)，三維圖二維圖畫(huà)法一直糾結(jié)了挺久，最后還是把難表達(dá)的表面用二維圖畫(huà)法。類(lèi)似彈簧，掛上去必定拉緊回到最低點(diǎn)的位置，制動(dòng)鼓夠精加工表面，而不是一個(gè)平面到底。迷宮技術(shù)，進(jìn)行防塵，特別是球籠式等速萬(wàn)向節(jié)，從開(kāi)始問(wèn)老師結(jié)構(gòu)，到圖書(shū)館查書(shū)，最后網(wǎng)上找球籠式等速萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)，制作它，可以是一份畢業(yè)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)到加工制造出來(lái)。我們則根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行建模，有課程設(shè)計(jì)，我們學(xué)會(huì)、懂得更多汽車(chē)相關(guān)結(jié)構(gòu)。
附錄
附表1 各個(gè)建模零件及名稱(chēng)
序號(hào)
零件名稱(chēng)
零件名
備注
1
半軸齒輪
06121212_yaozhaowu_banzhouchilun
2
半軸齒輪墊片
06121212_yaozhaowu_banzhouchilundianpian
Q235
3
差速器殼體
06121212_yaozhaowu_chasuqiketi
4
行星
齒輪
06121212_yaozhaowu_xingxingchilun
5
行星齒輪墊片
06121212_yaozhaowu_xingxingchilundianpian
6
行星齒輪軸
06121212_yaozhaowu_xingxingchilunzhou
7
行星齒輪軸銷(xiāo)
06121212_yaozhaowu_xingxingchilunzhouxiao
8
六角頭螺栓
06121212_yaozhaowu_M12liujiaotouluoshuang
M12
9
開(kāi)口六角頭螺母
06121212_yaozhaowu_M24kaikouxiaoluonu
M24
10
卡簧
06121212_yaozhaowu_kahuan
11
旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈
06121212_yaozhaowu_neijing50waijing70xuanzhuanzhouchunxingmifengquan
12
圓錐滾子軸承
06121212_yaozhaowu_30212zhoucheng
30212
32208
32308
13
半軸
06121212_yaozhaowu_banzhoufalan
14
波形套筒
06121212_yaozhaowu_boxingtaotong
15
法蘭盤(pán)
06121212_yaozhaowu_falanpan
HT200
16
防塵罩
06121212_yaozhaowu_fangchenzhao
17
開(kāi)口銷(xiāo)
06121212_yaozhaowu_kaikouxiao
Q235
18
軸承蓋
06121212_yaozhaowu_zhouchenggai
19
從動(dòng)錐齒輪
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqicongdongchilun
20
墊片
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqidianpian
21
主減速器后蓋
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqihougai
22
六角頭螺栓
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqihougailuoshuan
23
主減速器殼體
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqiketi
24
主減速器主動(dòng)錐齒輪
06121212_yaozhaowu_zhujiansuqizhudongchilun
29