(内含CAD)普通锥齿轮差速器的设计

目录

摘要 (2)

引言 (3)

1对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 (4)

2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (6)

3 对称式圆锥行星齿轮差速器的计算 (7)

3.1 2 吨货车车型数据 (7)

3.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算 (9)

3.2.1 差速器齿轮的基本参数的选择 (9)

3.2.2 差速器齿轮的几何计算 (12)

3.2.3 差速器齿轮的强度计算 (14)

3.2.4 差速器齿轮的材料 (17)

4 结论 (15)

参考文献

摘要

普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。

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本文参照传统差速器的设计方法，2吨货车车型数据为设计参数进行了差速器的设计。通过差速器齿轮的基本参数的选择、几何计算确定此差速器的外形、结构，并进行强度计算，保证此圆锥行星齿轮差速器强度达到工作要求。最后，选择此差速器的材料和制造工艺。

关键字：圆锥齿轮差速器行星齿轮

前言

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的车轮；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、右车轮因滚动半径的不同而使左、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的滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎的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要求。

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，分为齿轮式、凸轮式、涡轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。

一对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理

图1-1 差速器差速原理

如图1-1所示，对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮

机构。差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体，形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮6固连在一起，固为主动件，设其角速度为0ω；半轴齿轮1和2为从动件，其角速

度为1ω和2ω。A 、B 两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和

2的啮合点。行星齿轮的中心点为C ，A 、B 、C 三点到差速器旋转轴线的距离均为r 。

当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，处在同一半径r 上的A 、B 、C 三点的圆周速度都相等（图2-1），其值为0ωr 。于是1ω=2ω=0ω，即差速器

不起差速作用，而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。 当行星齿轮4除公转外，还绕本身的轴5以角速度4ω自转时（图），啮合点A 的圆周速度为1ωr =0ωr +4ωr ，啮合点B 的圆周速度为2ωr =0ωr -4ωr

于是:1ωr +2ωr =（0ωr +4ωr ）+(0ωr -4ωr )

即: 1ω+ 2ω=20ω （1-1）

若角速度以每分钟转数n 表示，则

0212n n n =+ （1-2）

式（1-2）为两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式，它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下，都可以借行星齿轮以相应转速自转，使两侧驱动车轮以不同转速在地面上

滚动而无滑动。

由式(1-2）还可以得知：①当任何一侧半轴齿轮的转速为零时，另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍；

②当差速器壳的转速为零（例如中央制动器制动传动轴时），若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动，则另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。

2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构

普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳，两个半轴齿轮，四个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。如图3-2所示。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点，故广泛用于各类车辆上。

图2-1 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器

1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；

9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳垫。

3对称式圆锥行星齿轮差速器的计算

3.1 2吨货车车型数据

3.1．1 尺寸参数：见表1

表 1 2吨货车整车尺寸参数

尺寸类型项目参数值

整车外形尺寸

（mm）总长LB 6000 总宽BB 2000 总高HB 2000

车厢内部尺寸

（mm）长LB 4280 宽BB 2000 高HB 2000

底盘布置尺寸

（mm）轴距L 3360

前后轮距1580/1525

B1/B2

通过性参数（整车整备静态）最小离地间隙

hmin（mm）

270 接近角α（°）38°离去角β（°）34°

3.1.2质量参数：见表 2

表 2 2吨货车质量参数表

类别项目参数值

质量参数整车整备质量me

（kg）

2000 乘员数3人最大总质量ma

(kg)

4000

最大轴载质量

（kg）前轴G1 1284 后轴G2 2716

3.1.3发动机技术参数：见表 3

表 3 PE6T发动机性能参数