差速器

2.行星齿轮球面垫圈的尺寸设计
由行星齿轮十字轴轴颈的直径为17 mm，根
D2 D1
h
据装配关系选择球型垫圈的安装孔，直径 为17 mm，厚度为7mm，选用的材料Q235A。
差速器标准零件的选用
1.Fra Baidu bibliotek栓的选用和螺栓的材料
目前常见的螺栓有六角头螺栓（全螺纹）、六角头铰制孔用螺栓、六角头螺 杆带孔螺栓等。而查解放CA1092型载货汽车数据得连接螺栓为 M 14 1.5 ，细牙 螺纹，拧紧力矩为137.2~156.8 N·m，即为GB/T 5782 M 14 1.5 。
所以，行星齿轮安装孔的直径为17 mm，深度L为19 mm
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7.差速器齿轮的材料选用
差速器齿轮和主减速器齿轮一样，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多为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo 和20CrMo等。
8.差速器齿轮的强度计算
差速器齿轮主要进行弯曲强度计算，对于疲劳寿命则不予考虑，这是 由于行星齿轮在差速器的工作中经常只起等臂推力杆的作用，仅在左、 右驱动车轮有转速差时行星齿轮和半轴齿轮之间才有相对滚动。
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根据标准值取为3mm d mz 312 36mm d mz 3 20 60mm 1 1 2 2 (3) 压力角 汽车差速器的齿轮大都采用22.5°的压力角，齿高系数为0.8
(4) 行星齿轮安装孔的直径 及其深度L

T0 10 3 1.1 c nl 2012 .54 10 3 17 mm 1.1 69 4 24
现在一般生产的螺母原材料一般是碳素钢、不锈钢、铜三种，为了加 强螺栓的强度，此次选用的是碳素钢。
3.差速器轴承的选用
轴承是支撑轴的零件，可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的零 件。根据装配关系和连接零件的形状来选轴承，在此选择的为圆锥滚 子轴承。由差速器的计算数据，参考资料取差速器轴承外径130 mm，
K m——载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承型式时，K m 1.00 ~ 1.1 ； 其他方式支承时取 1.10 ~ 1.25。支承刚度大时取最小值；
K v ——质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿轮接触良好，周节及径向跳动 精度高时，可取1.0； F ——计算齿轮的齿面宽； J ——计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，由图查得 J 0.231
n——计算驱动桥数，1；
Te max k 0 itl Tce n

——变速器传动效率，取0.9；
i tl ——由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档的传动比， =6.29 i； tl
k 0——由于猛接离合器而产生的动载系数，取1；
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3.行星齿轮球面半径 R B
25.4
25.4
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差速器行星齿轮轴的设计计算
差速器行星齿轮轴的作用是将转矩传给行星齿轮，实现转矩分配，从 而使车轮实现差速运转。行星齿轮轴的种类有很多，而差速器齿轮轴 的种类也很多，最常见的时一字轴和十字轴，在小型汽车上由于转矩 不大，所以要用一字轴，而载货的大质量的汽车传递的转矩较大，为 了轴的使用寿命以及提高轴的承载能力，常用十字轴，由四个轴轴颈 来分配转矩。为保证行星齿轮和行星齿轮轴之间有良好的润滑，故在 其轴颈上铣有平面供润滑用，可以有效的提高轴的使用寿命，此次设 计选用的是十字轴。
内径75 mm。参考《机械设计课程设计手册》，选取圆锥滚子轴承的型号是 30215GB/T 297—1994。
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4. 十字轴键的选用
键主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，此处行星齿轮与 十字轴的固定选择普通平键。由十字轴的半径要求，参考《机械设计课 程设计手册》GB/T1096—2003，选取平键的尺寸为 8 7 mm，键的长度 为20mm，材料选择45钢。
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差速器图片
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差速器的作用
差速器能满足在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半 轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形 式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。汽车差速器有 三大作用： 1.将发动机输出的动力传输到车轮上； 2.将主减速器已经增加的扭矩一分为二的分配给左右两根 半轴； 3.担任汽车主减速齿轮，在动力传输至车轮前将传动系的 转速减下来，将动力传到车轮上，同时允许两侧车轮以不 同的轮速转动。
差速器垫圈的设计计算
1.半轴齿轮平垫圈的尺寸设计
D1
D2

(a)
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(b)
h
参考解放CA1092型载货汽车的半轴直径的数据为50 mm，如图所示，按照装配 关系可选择半轴齿轮平垫圈的安装孔直径D要大于50 mm，初步预选安装孔直 径为50.5 mm，由图根据安装的简易程度选取垫圈的厚度为8 mm，选用的材料 是65Mn。
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差速器的组成
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差速器的工作原理
当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象， 两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最 小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了 三者的平衡关系， 并通过半轴反映到半轴 齿轮上，迫使行星齿轮 产生自转，使外侧半轴 转速加快，内侧半轴转
2 103 TK0 K S K m 2 103 315.3811 0.591 w 877.47MPa Kv Fz2 m2 J 110.2 20 32 0.231

877 .47 MP a 980 MPa
所以，差速器齿轮满足弯曲强度要求 。
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RB K B 3 T j
K B ——行星齿轮球面半径系数，可取2.52～2.99，对于有4个行星齿轮的载
货汽车取最小值； T j ——计算转矩，取 Tce的值，N·m.

取整为38mm
R B = 2.55
3
3429 = 37.7mm
4.节锥距
A0 =（0.98~0.99） RB =37mm
T ——差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩，其计算公式 T 在此 T 315 .381 Nm （ n ——差速器的行星齿轮数）； z 2 ——半轴齿轮齿数；
T0 0.6 ， n

m 3； m ——端面模数，
K 0 ——动载系数，对于一般载货汽车，取 K 1 ； 0 K s ——尺寸系数，反应材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有关，当 m 1.6 时， K s 4 m ，在此 K s 4 3 0.59 ；
速减慢，从而实现两边
车轮转速的差异。
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差速器主要设计参数
差速器齿轮基本参数选择 1.行星齿轮数目的选择
行星齿轮数需要根据承载情况来选择，载货汽车采用4个。
2.从动锥齿轮计算转矩 Tce
T ——计算转矩，N·m； ce Te max——发动机最大转矩； Te max=373 N·m；
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5.行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择
半轴齿轮的齿数采用14～25，大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿 数比在1.5～2.0的范围内。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须能被行星齿轮的数目所整除，以便行星齿轮能 z 2=20 。 均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围。取 z 1 =12，
6.差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定
（1）行星齿轮与半轴齿轮的节锥角 z 12 1 arc tan 1 arctan 30.96 z2 20
2 90 1 59.04
（2）圆锥齿轮的大端端面模数m
m 2 A0 2 A0 2 37 sin 1 sin 2 sin 59.04 3.17 Z1 z2 20
L 1.1 1.117 19mm T0——差速器传递的转矩，N·m； n ——行星齿轮数； l ——行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，mm。 l 0.5d 2 ，d 2 是半轴齿轮齿面 宽中点处的直径， d 2 0.8d 2 ； c ——支承面的许用挤压应力，在此取为69MPa。
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现在生产螺栓的原材料一般是碳素钢、不锈钢、铜三种，为了加强螺 栓的强度，此次选用的是碳素钢。
2. 螺母的选用和螺母的材料
根据差速器已选定的尺寸为 M 14 1.5的螺栓，所以由装配关系选择差速 器螺母应该为 M 14 的，性能等级为8级的，不经过表面处理的六角螺母， 即：GB/T 6170 。符合解放 CA1092型载货汽车的螺栓要求。 M 14
差速器壳体设计
为了制造和加工方便，差速器的壳体采用铸造制成，材料为HT200，结 构为剖分式结构。具体尺寸根据装配进行设计。
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成果展示
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差速器三维动画展示
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致谢
感谢老师指导，希望老师对不
足之处批评指正！
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L1
d1
由行星齿轮的支承长度为L 1.117 19mm ， 根据安装时候的方便选择轴颈的长度 L1 为 20 mm；而行星齿轮安装孔的孔径 17mm ， 所以轴颈的直径 1预选为17 mm。

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行星齿轮轴材料的选择
轴的选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。轴的 常用材料主要有碳素钢和合金钢。碳素钢价廉，对应力集中敏感性比 合金钢低，应用较为广泛，对重要或者承受较大的轴，宜选用35、40、 45和50等优质碳素钢，其中以45钢最常用。所以此次选用的轴的材料 为45钢。
论文题目：解放CA1092型汽车差速 器的设计
答辩人：姜颖超
专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制1222 学号：201250616128 指导教师：杨建伟（副教授）
摘 要
本文参照传统差速器的设计方法进行了解 放CA1092型载货汽车差速器的设计，首先 根据经验公式进行计算，参考圆锥行星齿 轮差速器的结构尺寸，确定出差速器齿轮 的主要设计参数，然后对差速器齿轮的强 度进行计算和校核，进行一些标准件的选 用和非标准件的设计，最后根据装配关系 设计差速器壳体。文章对差速器的工作原 理和方案选择也作出了简略说明。