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1、学号成绩课程设计说明书系 别 机电工程系专 业 汽车服务工程学 号 姓 名 王硕指导教师 杨卓题目名称 汽车差速器设计设计时间 2012年 4月 2012年 5 月 4 日全国驴友团队、自驾俱乐部、户外俱乐部、及各旅行社、社会团体，以及户外爱好者均可报名。报名时提供真实身份证信息、联系电话等信息。以报名款到帐成功为准确认报名资格吉林大学珠海学院课程设计目录1、任务说明书12、主减速器基本参数的选择计算22.1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数22.2差速器中的转矩分配计算32.3差速器的齿轮主要参数选择33、差速器齿轮强度计算73.1主减速器直齿圆柱齿轮传动设计83.2校核齿面接触疲劳强
2、度113.3 标准斜齿圆柱齿轮主要几何尺寸：表1-3-1134、半轴设计计算144.1结构形式分析144.2半轴计算164.3半轴花键计算175、差速器壳体196、变速箱壳体设计207、设计总结218、参考文献22配图23I1、任务说明书车型 发动机Nmax发动机MmaxI档变比主传动比驱动方案发动机19、I280kw/6000rmp140N.m/4500rmp4.643.5i4.2FF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；(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
3、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)差速器转矩比之间选取；(10)安全系数为之间选取；(11)其余参数查相关手册；2、主减速器基本参数的选择计算 发动机的最大转矩，发动机到主传动主动齿轮的传动效率，安全系数n=1.3一档变比，本次设计选用主减速器传动比因此总传动比因此输出转矩N.m差速器转矩比S=1.11.4之间选取，这里取S=1.2轴最大转矩为，半轴最小转矩为 得到方程解得： 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
4、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58，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 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，之间应避免有公约数。选小齿轮 2.2差速器中的转矩分配计算当变速箱挂1档时，发动机通过变速箱输出的转矩最大，主传动比、1档变速比；差速器的转矩左右驱动车轮不存在差速情况
5、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，总是将转矩平均分配给左、右两半轴齿轮，即： 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与较低转矩侧半轴传递转矩之比称为转矩比S，即： （取S=1.2） 整理以上两个式子得，代入相关数据得，在设计过程中要将安全系数考虑上，安全系数范围，该设计取。设计中较高转矩侧半轴传递转矩：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）行星齿轮球面半径和外锥距
6、的确定行星齿轮球面半径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 式中：行星齿轮球面半径系数，可取2.522.99，对于有2个行星齿轮的面包车取小值 2.6；，差速器计算转矩，则 取整差速器行星齿轮球面半径确定后，可初步根据下式确定节锥距 取行星齿轮和半轴齿轮齿数的选择面包车齿轮强度要求不太高，可以选取行星齿轮齿数，半轴齿轮齿数初选为24，与的齿数比为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、及模数m行星齿轮和半轴齿轮节锥角、分别为 当量齿数： 当量齿数都大于17，因此锥齿轮大端端面模数m为 根据(GB 1
7、356-87)规定，选取第一系列标准模数m=2.5mm行星齿轮分度圆直径，半轴齿轮分度圆直径。压力角采用推荐值，齿高系数为0.8。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安装孔的深度。行星齿轮轴直径为 式中：差速器传递的转矩，Nm；在此取3162Nm 行星齿轮的数目；在此为2 行星齿轮支承面中点至锥顶的距离，mm， 0.5d， d为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而d0.8； 支承面的许用挤压应力，在此取69 MPa根据上式 =48mm =0.548=24mm 29.5mm 32.45mm差速器齿轮的几何尺寸计算查得修正系数 齿侧间隙
8、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项目计算公式结果1行星齿轮齿数，应尽量取小值162半轴齿轮齿数，且满足 243模数m2.54齿面宽度；10mm5齿跟高4mm6齿全高4.521mm7压力角大部分汽车：8轴交角9节圆直径；10节锥角；11外锥距12周节13齿顶高，14齿根高；15径向间隙c=0.521mm16齿根角；齿顶角17面锥角；18根锥角；19外圆直径；20节锥顶点至齿轮外缘距离；21理论弧齿厚； 22齿侧间隙=0.2450.330 mmB=0.300mm23弦齿厚;24弦齿高;3、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
9、处于啮合状态，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校核。轮齿弯曲强度为: MPa (3-9) 上式中： 为差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩，其计算式在此将取为3162Nm； 为差速器的行星齿轮数； b2、d2分别为半轴齿轮齿宽及其大端分度圆直径mm； 为尺寸系数，反映材料的不均匀性，与齿轮尺寸和热处理有 关，当时，在此0.629； 为载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承型式时，1.001.1；其他方式支承时取1.101.25。支承刚度大时取最小值。 为质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当齿
10、轮接触良好，周节及径向跳动精度高时，可取1.0； 为计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数，参照图3-2可取=0.255。 当T=minTce,Tcs时，=980 Mpa；当T= Tcf时，=210Mpa。 根据上式（39）可得：根据轮齿弯曲应力公式，J取0.255，半轴齿轮齿面宽。半轴大端分度圆直径前面计算得到，质量系数，由于模数，大于，因此尺寸系数，齿面载荷分配系数，半轴齿轮计算转矩。，；则满足设计要求。各级转速：发动机输出转速=5500r/min变速箱输出转速（主减速器输入转速）主减速器输出转速各级功率：主减速器主动齿轮的功率：发动机输出功率：各级转矩：主动齿轮的转矩：3.1主减速器直齿
11、圆柱齿轮传动设计1.按齿根弯曲疲劳强度设计按机械设计公式（6-26）（3）确定公式中各计算参数：1）因载荷有较重冲击，由机械设计表（6-3）查得使用系数，故初选载荷系数2）主动齿轮上的转矩3）螺旋角系数，由图(6-28)查取：=0.90;为分度圆螺旋角一般选8-20从减小齿轮的振动和噪音角度来考虑，目前采用大螺旋角，故取=12)4) 重合度系数，由公式（6-13）其中端面重合度由公式（6-7）=其中端面重合度由公式（6-21）下式中5）齿宽系数，由表（6-6）硬齿面且非对称布置取=0.66）齿形系数，标准齿轮，变形系数X=0，且按当量齿数由图（6-19）查得=3.32，=2.35 当量齿数：
12、当量齿数都大于17，因此7）修正应力系数，按当量齿数由图（6-20）查得=1.47，=1.68由机械设计基础(第五版)表11-1查得主动齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa由公式（6-16）计算弯曲疲劳许用应力，式中弯曲疲劳强度极限，由机械设计基础(第五版)表11-1查得MPa弯曲疲劳强度系数，按应力循环次数N由图（6-21）渗碳淬火合金钢查得=0.90 =0.91其中由公式（6-21）有=弯曲疲劳强度计算的最小系数，对于普通齿轮和多数工业用齿轮，按一般可靠度要求，取=1.25代入上述确定参数计算弯曲疲劳许用应力 计算小、大齿轮的并加以比较 小齿轮数值大将上述确定参数代入式（3）计算（按小齿轮设计模数）=3.29mm按7级精度 由图（6-7）查得动载系数=1.12；由图（6-10）查得齿向载荷分布系数=1.08；由表（6-4）按7级精度查得齿间载荷分布系数1.2；由公式（6-1）K=1.51.121.081.2=2.17728修正：=3.38mm由表（6-1），选取第一系列标准模数m=4mm中心距取a=162mm确定螺旋角=齿轮主要几何尺寸：分度圆直径 齿宽 取 （为保证轮齿有足够的齿合宽度）3.2校核齿面接触疲劳强度确定公式中各计算参数：1）弹性系数，按锻钢由表（6-5）查得=189.8
