汽车工程系湖北汽车工业学院科技学院THE SCIENCE AND TECHNOLOGY COLLEGE OF HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY毕 业 设 计 开 题 报 告题目轻型汽车驱动桥差速器设计与分析班号Kt843-2专业车辆工程学号19学生姓名周挺指导教师吴胜军差速器总成在汽车、拖拉机、工程机械、金属加工设备等系统中广泛应用。汽车发动机的动力经离合器、变速器、传动轴，最后传送到驱动桥的主动齿轮及从动齿轮，再通过差速器壳中的左右半轴齿轮，将动力分配给左右（输出轴）驱动车轮，使车辆前进或后退，从而使车辆形成前进或后退的功能（见图1）。差速器的功用是既能向两侧驱动轮传递转矩，又能使两侧驱动轮以不同转速转动，以满足转向情况下内外驱动轮要以不同转速转动的需要。现代汽车上的差速器通常按需要。现代汽车上的差速器通常按其工作特性分为齿轮式差速器和防滑差速器两大类。对称式锥齿轮差速器对称式锥齿轮差速器的结构由圆锥形齿轮、行星齿轮轴、圆锥半轴齿轮和差速器壳等组成，是典型的行星齿轮组结构。差速器壳与行星齿轮轴连成一体，形成行星架，因为它又与主减速器的从动齿轮固连在一起，如果行星架作为主动轴，两个太阳轮的转速和转动方向是不确定的，甚至两个太阳轮的转动方向是相反的。车辆直行状态下，这种差速器的特性就是，给两个半轴传递的扭矩相同。在一个驱动轮悬空情况下，如果传动轴是匀速转动，有附着力的驱动轮是没有驱动力的；如果传动轴是加速转动，有附着力的驱动轮的驱动力等于悬空车轮的角加速度和转动惯量的乘积（见图2）。车 车辆转弯轮胎不打滑的状态下，差速器连接两个半轴的扭矩方向是相反的，给车辆提供向前驱动力的只有内侧的车轮，行星架和内侧的太阳轮之间由等速传动变，驾驶感觉就是弯道加速比直道加速更有力。对称式锥齿轮差速器的优点就是在铺装路面上转向行驶的效果最好；缺点就是在一个驱动轮丧失附着力的情况下，另外一个驱动轮也没有驱动力。现在大部分汽车的差速器总成均采用对称式锥齿轮差速器。一、课题来源湖北汽车工业学院汽车系毕业设计课题 二、国内外现状 国外对防滑差速器的研究开发比较早，早在20世纪60年代，为提高赛车的动力性和操纵稳定性，已有采用防滑差速器的例子。当前，越来越多的越野车、跑车、高级轿车及大货车，开始提供防滑差速器作为选装件。如兰伯基尼的魔鬼GT型车上装粘性式防滑差速器；保时捷911GT3型跑车、尼桑总统、尊爵、宝马M3跑车及国内生产的长丰猎豹V63000、开拓者SUV运动型多功能车均采用机械式或电子控制式防滑差速器。这是因为随着人们对防滑差速器认识的深入，人们发现防滑差速器不仅可以改善汽车在坏路面上的通过性，而且防滑差速器对汽车的安全性、操纵稳定性及平顺性都有很大的改善作用。防滑差速器技术正在成为人们提高汽车性能的一项新技术，作为汽车驱动防滑控制系统的一种重要实现方式，防滑差速器凭借其优越的性价比和广泛的市场前景而特别受到开发厂商的重视。三、综合分析对称式圆锥行星齿轮差速器，其工作原理如图所示。为主减速器从动齿轮或差速器壳的角速度；、分别为左、右驱动车轮或差速器半轴齿轮的角速度；为行星齿轮绕其轴的自转角速度。当汽车在平坦路面上直线行驶时，差速器各零件之间无相对运动，则有=当汽车转弯时，假如左右轮之间无差速器，则按运动学要求，行程长的外侧车轮将产生滑移，而行程短的内侧车轮将产生滑转。由此导致在左、右轮胎切线方向上各产生一个附加阻力，且它们的方向相反。当装有差速器时，附加阻力所形成的力矩使差速器产生差速作用，以免内外侧驱动车轮在地面上滑转和滑移，保证它们以不同的转速和正常转动。当然，若差速器工作时阻抗其中各零件相对运当装有差速器时，附加阻力所形成的力矩使差速器产生差速作用，以免内外侧驱动车轮在地面上滑转和滑移，保证它们以不同的转速和正常转动。四、方案论证在结构上对汽车的差速器进行改进设计，对差速器的行星半轴齿轮 半轴花键联接进行设计计算，重点是改变十字轴与行星齿轮转动接合面之间的滑动摩擦为滚动摩擦，即在十字轴与行星齿轮接触面之间加入滚针轴承，改善了十字轴和行星齿轮之间的磨损情况，减少了机械损失，延长了差速器的使用寿命五、工作步骤序号论文各阶段任务日 期1明确任务要求，了解设计对象的结构于作用，收集相关资料，制定详细的工作计划，完成开题报告。3.174.182六、参考文献1陈家瑞.汽车构造（下册）M（第2版） .北京：机械工业出版社， 2005： 133 1502尤晓玲，李春亮，魏建秋.东风柴油汽车结构与使用维修M（第1版） .北京：金盾出版社， 2003： 1 2133刘惟信.汽车设计M . （第1版） .北京：清华大学出版社， 2001： 319 3904吴宗泽.机械设计实用手册M . （第1版） .北京：化学工业出版社， 1999：565 5765濮良贵，纪名刚.机械设计M .第7版.北京：高等教育出版社， 2001： 300 3286张松林.轴承手册M . （第1版） .南昌：江西科学技术出版社， 2004： 473 5137刘鸿文.材料力学（上册）M .第3版.北京：高等教育出版社， 1992： 60 63文献综述轮间差速器是汽车驱动桥的重要部件，其作用是将驱动力根据汽车实际行驶工况合理分配给各驱动轮，并可使汽车转向时左右驱动车轮以不同的转速转动，从而减少功率损失和轮胎磨损，提高汽车燃油经济性和通过性。普通对称式圆锥行星齿轮差速器由左、右差速器壳，2 个半轴齿轮，4 个行星齿轮，行星齿轮轴，以及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上。由于差速器壳是装在主减速器从动齿轮上，故在确定主减速器从动齿轮尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮导向轴承支座的限制。 1 直齿圆锥齿轮参数化建模（1） 直齿圆锥齿轮建模步骤 在采用 CAD/ CAM/ CAE集成化软件 CATIA进行锥齿轮参数化建模中 ,我们将CATIA的三维参数化造型、 表达式处理、 自由曲面扫描等功能有机结合起来。具体步骤如下:1.根据直齿圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸的计算公式,算出所有建模所需的齿轮几何参数,特别是基圆锥的几何参数。2.画出直齿圆锥齿轮的基圆锥、 齿根圆锥、 分度圆锥、 齿顶圆锥。3.根据球面渐开线齿廓面方程画出齿轮的左、 右齿廓面。4.根据齿廓面的边界线,分别画出齿轮的大端、 小端、 齿顶和齿根,从而得到封闭的轮齿。5.将这个轮齿沿分度圆锥进行拷贝,从而得到完整的齿轮实体。在具体建模过程中,可以利用 CATIA 知识库中的公式 f ( x)将齿轮的重要基本参数(如齿数 z、 模数 m、压力角 a、 基圆半径 rb、 齿顶圆半径 rk、 分度圆半径 r、齿根圆半径 rf)参数化表示,利用 CATIA 的规则库fog建立关于球面渐开线齿廓面上坐标 x、 y、 z 的参数方程。这种方法的好处在于齿轮参数改变时,只需改变基本参数的取值,渐开线齿廓就会自动更新。2.齿轮模型的生成 利用上述方法生成的锥齿轮轮齿模型如图所示。 (3)计算差速器壳转矩通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（Tje Tj）的较小者，作为差速器壳的最大转矩Tj Tj， 对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，其正常持续转矩是根据所谓平均比牵引力的值来确定的，即差速器壳的正常持续转矩Tjm 为： Tjm=（Ga +GT ） 。差速器的结构设计（4）差速器齿轮的设计为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不少于 10 半轴齿轮的齿数采用（14-25） 半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在（1.5- 2）范围内 在任何圆锥行星齿轮差速器中，左 右两半轴齿轮的齿数z2L z2R 之和，必须能被行星齿轮的数目n 所整除，否则将不能安装。