普通锥齿轮差速器设计

第一章绪论

汽车行驶时,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、轮胎符合、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滑移或滑转。这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的要求；在多桥驱动汽车上还常装有轴间差速器，以提高通过性，同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加载荷，使传动系零件损坏、轮胎磨损和增加燃料消耗等。

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、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。

本次设计选择的是对称锥齿轮式差速器中的普通锥齿轮式差速器。

第二章 普通锥齿轮差速器基本原理

普通锥齿轮差速器由于结构简单、工作平稳可靠，一直广泛用于一般使用条件下的汽车驱动桥中。图2-1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；T r 为 差速器的内摩擦力矩；T 1、T 2分别为左、右两半轴对差速器的

反转矩。 图2-1 普通锥齿轮式差速器示意图

根据运动分析可得

ω1+ω2＝2ω0 (2 - 1)

显然，当一侧半轴不转时，另一侧半轴将以两倍的差速器壳体角速度旋转；当差速器壳体不转时，左右半轴将等速反向旋转。

根据力矩平衡可得

T0

T2T1T0

T1-T2{

=+= (2 - 2)

差速器性能常以锁紧系数k 是来表征，定义为差速器的内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比，由下式确定

K=r T /0T (2 - 3) 结合式(5—24)可得

k ) -0.5T0(1T1k )

0.5T0(1T2{

=+= (2 - 4)

定义快慢转半轴的转矩比kb=T2/T1,则kb 与k 之间有

k

k

-+=11kb kb k +-=11kb (2 - 5)

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地减小，无法发挥潜在牵引力，以致汽车停驶。

第三章设计车型及参数选择车型：东风标致-2010款标致307 两厢 2.0 手动舒适版

参数：

基本信息

产地属性国产

级别属性紧凑型车

款型2010

排量 2.0L

最高车速204

综合参考油耗8

保修政策两年或4万公里

车身参数

长/宽/高(mm) 4212/1762/1531

轴距(mm) 2608

前轮距(mm) 1505

后轮距(mm) 1497

最小离地间隙(mm) 122

整备质量(Kg) 1261

车体结构两厢半掀背车

车门数 5

座位数 5

油箱容积(L) 60

行李箱容积(L) 433-1440

发动机

发动机型号PSA RFN 10LH3X

气缸容积(cc) 1997

进气方式自然吸气

气缸排列形式L

气缸数 4

每缸气门数 4

压缩比11

配气机构DOHC

最大马力(Ps) 147

最大功率(kW) 108

最大功率转速(rpm) 6000

最大扭矩(N·m) 200

最大扭矩转速(rpm) 4000

发动机特有技术CVVT连续可变气门正时燃油类型汽油

燃油标号93号

供油方式多点电喷

缸盖材料铝

缸体材料铝

排放标准欧IV

车轮制动

前制动器类型通风盘式

后制动器类型盘式

前轮胎规格205/55R16

后轮胎规格205/55R16

备胎全尺寸

第四章 普通锥齿轮差速器齿轮设计

4.1 差速器齿轮主要参数选择 4.1.1 行星齿轮数目n

行星齿轮数n 需根据承载情况来选择，在承载不大的情况下n 可取两，反之应取n=4。由于小车承载一般不大，我们取n=2 。

4.1.2 行星齿轮球面半径B R

行星齿轮球面半径B R 反映了差速器锥齿轮节锥距的大小和承载能力，可根据经验公式来确定

3T K R B B = （4 - 1）

式中：B K ——行星齿轮球面半径系数，可取2.52～3.0，对于有四个行星齿轮

的乘用车和商用车取小值，对于有两个行星齿轮的乘用车及四个行星齿轮的越野车和矿用车取大值，我们取B K =2.9；

T ——计算转矩，取Tce 和Tcs 的较小值，N ·m. 计算转矩的计算

r p 0amax gh

r n i =0.377

v i （4-2）

式中r r ——车轮的滚动半径， r r =0.307m

i gh ——变速器量高档传动比。i gh =1

根据所选定的主减速比i 0值，就可基本上确定主减速器的减速型式（单级、双级等以及是否需要轮边减速器），并使之与汽车总布置所要求的离地间隙相适应。

把n n =6000r/n , amax v =204km/h , r r =0.307m , i gh =1代入（4-2）

计算出 i 0=3.404

从动锥齿轮计算转矩Tce

n

i i i k T

k T f e d

ce η0

1

max

=

（4-3）

式中：

Tce —计算转矩，Nm ；

T emax —发动机最大转矩；T emax =200 Nm