驱动桥设计

差速器的设计

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，分为齿轮式、凸轮式、、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。

差速器结构形式的选择

从经济性和平稳性考虑，后桥选用结构简单、紧凑、工作平稳，制造方便，用于公路汽车也很可靠地普通对称式圆锥行星齿轮差速器。

差速器齿轮主要参数选择

1.行星齿轮数目的选择

行星齿轮数目定为n=4

2.行星齿轮球面半径b R （mm ）的确定

圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径b R ，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代替了差速器圆锥齿轮的节锥距，在一定程度上表征了差速器的强度。球面半径可根据经验公式来确定： 3d b b T K R =

式中：b K --------行星齿轮球面半径系数，b K =～，对于有四个行星齿轮的轿车和公路载货汽车取最小值，

d T -----------计算转矩，Nm 所以：7.2=b R 6.967.458263

=mm, 3.节锥距的确定mm A 7.940=mm R b 6.96=

4.行星齿轮齿数1Z 和半轴齿轮齿数2Z 的选择

为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮尽量少，但一般

不小于10，半轴齿轮齿数采用14～25，后桥半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在～范围内。在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左右两半轴齿轮的齿数之和，必须能被行星齿轮的数目n 所整除，否则将不能安装。取1Z =10，2Z =16 6.112=z z

在~范围内

5.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定

先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角21γγ，

)/arctan(),/arctan(122211Z Z Z Z ==γγ

式中：1Z ，2Z -----行星齿轮和半轴齿轮齿数

故020158)10/16arctan(,32)16/10arctan(====γγ

再根据下式求出圆锥齿轮的模数：

1058sin 16

7.942sin 2sin 20220110=⨯===γγZ A Z A m 圆整m=10所以节圆直径：mm d mm d 1601610,100101021=⨯==⨯=

6.压力角α

汽车差速齿轮大都采用压力角为0

5.22、齿高系数为的齿形。某些质量较大的商用汽车的差速器采用05.22压力角，故压力角取为05.22。

7.行星齿轮安装孔直径d 及其支承长度L 的确定 行星齿轮轴直径[]d

c nr T σ1.110

d 3

0⨯= 式中：

0T ----为差速器壳传递的转矩（Nm ） n-------行星齿轮数 d r ------行星齿轮支承面中点到锥顶的距离（mm ）

[]c σ------为行星齿轮支承面允许挤压应力，取69MPa

0T =, mm r d 64= 所以d=,8.401

.164498107.458263

mm =⨯⨯⨯⨯ 所以：L=×=

差速器齿轮强度计算

差速器齿轮的尺寸受结构限制，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传动状态，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，差速器齿轮才能有啮合传动的相对运动。因此，对于差速器齿轮，主要应进行弯曲强度计算。轮齿弯曲应力为：

322102⨯=Jn

d mb K K K T v m s c w σ 式中：c T ------差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，Nm, c T =0T 2Z -------半轴齿轮齿数

n--------差速器行星齿轮数

J-------汽车差速器轮齿弯曲应力用的综合系数，J=

当[]m N T T T cs ce .7.45826,0==时，m N T c ⋅=⨯=274967.458266.0 则：MPa w 340104257.01607.77101179.02749623=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

σ 所以；[]MPa w w 980=<σσ

当cf T T =0时，T0= m N T c ⋅=⨯=4.422467.704106.0

MPa w 5.167104

257.01607.77101179.04.4224623=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=σ []MPa w w 210=<σσ

所以，符合要求。

半轴的设计

半轴的形式的选择

半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式三种形式。 半浮式半轴的结构特点是，半轴外端的支承轴承位于半轴套管外端的内孔中，车轮装在半轴上。半浮式半轴除传递转矩外，其外端还承受由路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩。半浮式半轴结构简单，所承受载荷较大，只用于乘用车和总质量较小的商用车上。

3/4浮式半轴的结构特点是，半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承于车轮轮毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉连接。该形式半轴的受载情况与半浮式相似，只有载荷有所减轻，一般仅用在乘用车和总质量较小的商用车上。

全浮式半轴的结构特点是，半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承受转矩，作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全部由桥壳来承受。但由于桥壳变形、