差速器设计 说明书

学号成绩

汽车专业综合实践说明书

设计名称：汽车差速器设计

设计时间 2012年 6月

系别机电工程系

专业汽车服务工程

班级

姓名

指导教师

2012 年 06 月 18日

目 录

任务设计书

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效率96.0=w η； （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态，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，每天平均10小时）； （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）主传动比、转矩比参数选择不得雷同。

差速器的功用类型及组成

差速器——能使同一驱动桥的左右车轮或两驱动桥之间以不同角速度旋转，并传递转矩的机构。起轮间差速作用的称为轮间差速器，起桥间作用的称桥间（轴间）差速器。轮间差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动轮以不同的转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动。

1.齿轮式差速器

齿轮式差速器有圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。

按两侧的输出转矩是否相等，齿轮差速器有对称式（等转矩式）和不对称式（不等转矩式）。目前汽车上广泛采用的是对称式锥齿轮差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它又可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等。其结构见下图：

2.滑块凸轮式差速器

图二—2为双排径向滑块凸轮式差速器。

差速器的主动件是与差速器壳1连接在一起的套，套上有两排径向孔，滑块2装于孔中并可作径向滑动。滑块两端分别与差速器的从动元件内凸轮4和外凸轮3接触。内、外凸轮分别与左、右半轴用花键连接。当差速器传递动力时，主动套带动滑块并通过滑块带动内、外凸轮旋转，同时允许内、外凸轮转速不等。理论上凸轮形线应是阿基米德螺线，为加工简单起见，可用圆弧曲线代替。

滑块凸轮式差速器址一种高摩擦自锁差速器，其结构紧凑、质量小。但其结构较复杂，礼零件材料、机械加工、热处耶、化学处理等方面均有较高的技术要求。

3.蜗轮式差速器

蜗轮式差速器(图二—3)也是一种高摩擦自锁差速器。蜗杆2、4同时与行星蜗轮3与半轴蜗轮1、5啮合，从而组成一行星齿轮系统。蜗轮式差速器的半轴转矩比kb可高达5．67～9．00，锁紧系数是达0．7～0．8。但在如此高的内摩擦情况下，差速器磨损快、寿命短。当把kb降到2．65～3．00，k降到0．45～0．50时，可提高该差速器的使用寿命由于这种差速器结构复杂，制造精度要求高，因而限制了它的应用。

4.牙嵌式自由轮差速器

牙嵌式自由轮差速器(图5—24)是自锁式差速器的一种。装有这种差速器的

汽车在直线行驶时，主动环可将由主减速器传来的转矩按左、右轮阻力的大小分配给左、右从动环(即左、右半轴)。当一侧车轮悬空或进入泥泞、冰雪等路面时，主动环的转矩可全部或大部分分配给另一侧车轮。当转弯行驶时，外侧车轮有快转的趋势，使外侧从动环与主动环脱开，即中断对外轮的转矩传递；内侧车轮有慢转的趋势，使内侧从动环与主动环压得更紧，即主动环转矩全部传给内轮。由于该差速器在转弯时是内轮单边传动，会引起转向沉重，当拖带挂车时尤为突出。此外，由于左、右车轮的转矩时断时续，车轮传动装置受的动载荷较大，单边传动也使其受较大的载荷。

牙嵌式自由轮差速器的半轴转矩比Ab 是可变的，最大可为无穷大。该差速器工作可靠，使用寿命长，锁紧性能稳定，制造加工也不复杂。

综上所述，本次汽车专业综合实践将对对称式锥齿轮差速器进行设计。

主减速器基本参数的选择计算

发动机Nmax: 76kw/6000rmp

发动机Mmax: 142N.m/4000rmp

I 档变比: 3.27

主传动比3.2～3.8

差速器转矩比S=1.3

安全系数为n=1.4

发动机的最大转矩m N M .142max =，rmp n 4000=，发动机到主传动主动齿轮的传动效率0.96η=，安全系数5.1=n

一档变比27.31=i ，本次设计选用主加速器传动比5.30=i

因此总传动比464.105.327.3012=⨯=⨯=i i i

因此输出转矩7.213996.0142464.105.1max 20≈⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=ηM i n T N.m

差速器转矩比S=1.1~1.4之间选取，这里取S=1.3轴最大转矩为b T ，半轴最小转矩为s T

得到方程⎪⎩⎪⎨⎧=+=0T T T T T S s b

s b 解得：m N T m N T s b .930.1210== 主减速器直齿圆柱齿轮传动设计

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）选用精度等级8级精度

3）齿轮材料用CrMnTi 20，渗碳淬火，齿面硬度为HRC 62~56

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，1z ，2z 之间应避免有公约数。选小齿轮171=Z 5.59175.312=⨯==iZ Z 取602=Z

53.31

2==z z μ 2.按齿根弯曲疲劳强度设计

承载能力一般取决于弯曲强度,故先按弯曲强度设计,验算接触强度。有 []32112⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛≥F Sa Fa d Y Y z Y KT m σψε

确定式中各项数值：

因载荷有较重冲击，查得5.1=A K 故初选载荷系数2=t K

mm N T .1046.41096.027.3142531⨯=⨯⨯⨯=

βεcos 112.388.121⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=z z a ，计算端面重合度45.1=a ε