差速器计算说明书

Rb K b 3 Td
式中： KB ——行星齿轮球面半径系数，可取 2.52～2.99，对于有 2 个行星齿轮的面包车取
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小值 2.6； ，差速器计算转矩 Td min Tce , Tcs M 0 2456 ( N .m ) ，则
Rb 2.6 3 2456 35.07 mm
在设计过程中要将安全系数考虑上，安全系数范围 n 1.2 ~ 1.35 ，该设计取 n 1.3 。 设计中较高转矩侧半轴传递转矩： M b ' n M b 1.3 1116 1450 .8( N m )
2.3 差速器的齿轮主要参数选择
（1）行星齿轮数 n 行星齿轮数 n 需根据承载情况来选择的，由于是面包车的差速器所以行星齿轮数 n 选择 2 个。 （2）行星齿轮球面半径 Rb 和外锥距 Re 的确定 行星齿轮球面半径 Rb 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
M1 M 2
1 M 0 1228 N m 2
左右驱动车轮存在差速情况 转矩比 S： 较高转矩侧半轴传递转矩 M b 与较低转矩侧半轴传递转矩 M s 之比称为转矩比 S， 即：
S
Mb MS
（取 S=1.2）
Mb MS M0
整理以上两个式子得，
Mb 1.2 ，代入相关数据得， M b 1116 ( N m ) M0 Mb
l ——行星齿轮支承面中点至锥顶的距离，mm， l ≈0.5d '2 ， d '2 为半轴齿轮齿面宽
中点处的直径，而 d 2 ≈0.8 d 2 ；
'
c ——支承面的许用挤压应力，在此取 69 MPa
根据上式
' d2 0.8 60 =48mm
l =0.5×48=24mm L 1.1 29.5 ≈32.45mm

行星齿轮轴直径 及支承长度 L 行星齿轮轴直径与行星齿轮安装孔直径相同，行星齿轮在轴上的支承长度也就是行星齿轮
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安装孔的深度。 行星齿轮轴直径 为

T0 10 3 1 . 1 c nl
式中： T 0 ——差速器传递的转矩，N·m；在此取 3162N·m n ——行星齿轮的数目；在此为 2
Zv2
当量齿数都大于 17，因此 Z 1 , Z 2 满足条件，不会根切 锥齿轮大端端面模数 m 为
m
2 Re 2R sin 1 e sin 2 2.33mm Z1 Z2
根据(GB 1356-87)规定，选取第一系列标准模数 m=2.5mm 行星齿轮分度圆直径 d1 mZ 1 40 mm ，半轴齿轮分度圆直径 d 2 mZ 2 60 mm 。 压力角 采用推荐值 22 .5 ，齿高系数为 0.8。
当变速箱挂 1 档时，发动机通过变速箱输出的转矩最大，主传动比 i0 3 .9375 、1 档变速 比 i1 4.64 ； 差速器的转矩 M 0 M max i1i0 0.96 140 3.9375 4.64 2456 N m 左右驱动车轮不存在差速情况 由变速器传来的转矩，经差速器壳、行星齿轮轴和行星齿轮传给半轴齿轮。行星齿轮相当 于一个等臂杠杆，而两个半轴齿轮半径也是相等的。因此，当行星齿轮没有自转时，总是 将转矩 M 0 平均分配给左、右两半轴齿轮，即：
1 arctan( Z1 / Z 2 ) arctan(16 / 24) 33.7 2 arctan( Z 2 / Z1 ) arctan( 24 / 16) 56.3
当量齿数： Z v1
Z1 16 16 19.28 cos 1 cos 33.7 0.83 Z2 24 24 43.64 cos 2 cos 56.3 0.55
学号
06091618
成绩
课程设计说明书
系 专 学 姓 别 业 号 名 机电工程系 汽车服务工程 06091618 王硕 杨卓
指导教师
题目名称 汽车差速器设计 设计时间 2012 年 4 月
2012 年 5
月
4 日
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目录
1、任务说明书............................................................................................1 2、主减速器基本参数的选择计算........................................................... 2 2.1 选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数........................2 2.2 差速器中的转矩分配计算............................................................ 3 2.3 差速器的齿轮主要参数选择........................................................ 3 3、差速器齿轮强度计算........................................................................... 7 3.1 主减速器直齿圆柱齿轮传动设计................................................ 8 3.2 校核齿面接触疲劳强度.............................................................. 11 3.3 标准斜齿圆柱齿轮主要几何尺寸：表 1-3-1..........................13 4、半轴设计计算..................................................................................... 14 4.1 结构形式分析.............................................................................. 14 4.2 半轴计算...................................................................................... 16 4.3 半轴花键计算.............................................................................. 17 5、差速器壳体..........................................................................................19 6、变速箱壳体设计................................................................................. 20 7、设计总结..............................................................................................21 8、参考文献..............................................................................................22 配图............................................................................................................ 23
I
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1、任务说明书
车型 19、I2
发动机 Nmax 80kw/6000rmp
发动机 Mmax 140N.m/4500rmp
I 档变比 4.64
主传动比 3.5≤i≤4.2
驱动方案 FF
发动机 横置
已知条件： (1)假设地面的附着系数足够大； (2)发动机到主传动主动齿轮的传动系数
Tb S Ts 得到方程 T T T s 0 b
Tb 1725 N .m
解得：
Ts 1437 N .m
2.1 选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按题目已知条件，选用直齿圆柱齿轮传动。 2) 精度等级： 由于差速器轮轮齿要求精度低， 轻型汽车所用的齿轮传动的精度等级范围为 5~8，故选用 7 级精度 3）材料： 差速器齿轮与主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造。目前用于制 造 差 速 器 锥 齿 轮 的 材 料 为 20CrMnTi 、 22CrMnTi 和 20CrMo 等 ， 故 齿 轮 所 采 用 的 钢 为 20CrMnTi，查表机械设计基础(第五版)表 11-1 有：热处理方式：渗碳淬火，齿面硬度为
取整 Rb 35 mm
差速器行星齿轮球面半径 Rb 确定后，可初步根据下式确定节锥距 Re
Re (0.98 ~ 0.99 ) Rb
行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择
取 Re 0.99 Rb 0.99 35 34 .65 mm
面包车齿轮强度要求不太高，可以选取行星齿轮齿数 Z 1 16 ，半轴齿轮齿数 Z 2 初选为 24， Z 2 与 Z 1 的齿数比为 1.5，两个半轴齿数和为 48，能被行星齿轮数 2 整除，所以能够 保证装配，满足设计要求。 行星齿轮和半轴齿轮节锥角 1 、 2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模数 m 行星齿轮和半轴齿轮节锥角 1 、 2 分别为

3162 10 3 ≈29.5mm 1.1 69 2 24
差速器齿轮的几何尺寸计算 查得修正系数 0.052 齿侧间隙 B 0.300 汽车差速器直齿轮锥齿轮的几何尺寸计算步骤见下表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 行星齿轮 齿数 半轴齿轮 齿数 模数 齿面宽度 齿跟高 齿全高 压力角 轴交角 节圆直径 节锥角 计算公式 结果 16
56 ~ 62 HRC
4）选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素：为了磨合均匀， z1 ， z 2 之间应避免有公 约数。选小齿轮 z1 16
z 2 iz1 3.9 16 62 .4 63

z2 3.9375 z1
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2.2 差速器中的转矩分配计算
w 0.96 ；
(3)车速度允许误差为±3%； (4)工作情况：每天工作 16 小时，连续运转，载荷较平稳; (5)工作环境：湿度和粉尘含量设为正常状况，环境最高温度为 30 度； (6)要求齿轮使用寿命为 17 年（每年按 300 天计） ； (7)生产批量：中等； (8)半轴齿轮，行星齿轮齿数，可参考同类车型选定，也可自己设计； (9)差速器转矩比 S 1.15 ~ 1.4 之间选取； (10)安全系数为 n 1.2 ~ 1.35 之间选取； (11)其余参数查相关手册；
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2、主减速器基本参数的选择计算
发动机的最大转矩 M max 140 N .m ， n 4500 rmp ，发动机到主传动主动齿轮的传 动效率 0.96 ，安全系数 n=1.3 一档变比 i1 4.64 ，本次设计选用主减速器传动比 i0 3.9 因此总传动比 i2 i1 i0 4.64 3.9 18 .096 因此输出转矩 T0 n i2 M max 1.3 18 .096 140 0.96 3162 N.m 差速器转矩比 S=1.1~1.4 之间选取，这里取 S=1.2 轴最大转矩为 Tb ，半轴最小转矩为 Ts