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摘要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對安裝在驅(qū)動橋的兩個半軸之間的差速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要涉及到了差速器非標(biāo)準(zhǔn)零件如齒輪結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，同時也介紹了差速器的發(fā)展現(xiàn)狀和差速器的種類，對于差速器的方案選擇和工作原理也作出了簡略的說明。在設(shè)計(jì)中參考了大量的文獻(xiàn)，因此對差速器的結(jié)構(gòu)和作用有了更透徹的了解，通過利用Proe軟件對差速器進(jìn)行建模工作，也讓我在學(xué)習(xí)方面得到了提高。
參考了東風(fēng)EQ1090E載重汽車驅(qū)動橋，在論述載重汽車汽車驅(qū)動橋運(yùn)行機(jī)理的基礎(chǔ)上，提練出了在驅(qū)動橋設(shè)計(jì)中應(yīng)掌握的滿足汽車行駛的平順性和通過性、降噪技術(shù)的應(yīng)用及零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化等三大關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：差速器；標(biāo)準(zhǔn)零件；齒輪結(jié)構(gòu)
I
Abstract
This graduation design is mainly carries on the design to the differential is mounted between the 2.5 axis of the drive axle, mainly related to the design of differential non standard parts such as gear structure and standard parts of the calculation, and the types of the development status and the differential differential is also introduced, the selection of schemes and work principle in differential also made a brief description. In reference to the design of a large number of literature, so the structure and function of the differential have a more thorough understanding of the differential work, by modeling using Proe software, also let me learn improved.
The reference of Dongfeng EQ1090E truck drive axle, based on analyzing the truck driving axle of automobile running mechanism, refined the in the driving bridge design should be mastered meet automotive ride comfort and through sex, noise reduction technology application and the standardization of parts, components of the general, a collection of products three key technology.
Keywords: differential gear structure; standard parts;gear structure
目錄
1緒論 1
2差速器 2
2.1差速器的結(jié)構(gòu) 2
2.2差速器工作原理 2
2.3差速器分類 4
2.4差速器工作原理 5
2.5潤滑使用及維修 5
3差速器總成的設(shè)計(jì) 6
3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇 6
3.2差速器齒輪主要參數(shù)選擇 7
3.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算 13
3.4差速器檢修方案 14
4差速器工藝設(shè)計(jì) 15
4.1毛坯的制造形式 15
4.2基準(zhǔn)面的選擇 15
4.3制訂工藝路線 15
5結(jié) 論 17
參考文獻(xiàn) 18
致謝 19
世界最新機(jī)械設(shè)計(jì)理念
來源:中國科技期刊
摘要:根據(jù)目前國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)時的主要思維特點(diǎn)，將產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)方法概括為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)模塊化、基于產(chǎn)品特征知識和智能。這幾種方法的特點(diǎn)及其相互間的有機(jī)聯(lián)系，提出產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的努力方向。
關(guān)鍵詞：機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)方法發(fā)展趨勢
設(shè)計(jì)文件是將語義設(shè)計(jì)網(wǎng)作為設(shè)計(jì)工具，在其開發(fā)的活性語義設(shè)計(jì)網(wǎng)ASK中，采用結(jié)點(diǎn)和線條組成的網(wǎng)絡(luò)描述設(shè)計(jì)，結(jié)點(diǎn)表示元件化的單元(如設(shè)計(jì)任務(wù)、功能、構(gòu)件或加工設(shè)備等)，線條用以調(diào)整和定義結(jié)點(diǎn)間不同的語義關(guān)系，由此為設(shè)計(jì)過程中的所有活動和結(jié)果預(yù)先建立模型，使早期設(shè)計(jì)要求的定義到每一個結(jié)構(gòu)的具體描述均可由關(guān)系間的定義表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過程由抽象到具體的飛躍。
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個設(shè)計(jì)要素組成的一個系統(tǒng)，每個設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。
系統(tǒng)化設(shè)計(jì)思想于70年代由德國學(xué)者Pahl和Beitz教授提出，他們以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，制訂了設(shè)計(jì)的一般模式，倡導(dǎo)設(shè)計(jì)工作應(yīng)具備條理性。德國工程師協(xié)會在這一設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，制訂出標(biāo)準(zhǔn)VDI2221技術(shù)系統(tǒng)和產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)方法。
1. 將用戶需求作為產(chǎn)品功能特征構(gòu)思、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、作業(yè)控制等的基礎(chǔ)，從產(chǎn)品開發(fā)的宏觀過程出發(fā)，利用質(zhì)量功能布置方法，系統(tǒng)地將用戶需求信息合理而有效地轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品開發(fā)各階段的技術(shù)目標(biāo)和作業(yè)控制規(guī)程的方法。
2. 將產(chǎn)品看作有機(jī)體層次上的生命系統(tǒng)，并借助于生命系統(tǒng)理論，把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程劃分成功能需求層次、實(shí)現(xiàn)功能要求的概念層次和產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)層次。同時采用了生命系統(tǒng)圖符抽象地表達(dá)產(chǎn)品的功能要求，形成產(chǎn)品功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3. 將機(jī)械設(shè)計(jì)中系統(tǒng)科學(xué)的應(yīng)用歸納為兩個基本問題：一是把要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品作為一個系統(tǒng)處理，最佳地確定其組成部分（單元）及其相互關(guān)系；二是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程看成一個系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，正確、合理地確定設(shè)計(jì)中各個方面的工作和各個不同的設(shè)計(jì)階段。
由于每個設(shè)計(jì)者研究問題的角度以及考慮問題的側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法。
4. 設(shè)計(jì)元素法
用五個設(shè)計(jì)元素（功能、效應(yīng)、效應(yīng)載體、形狀元素和表面參數(shù)）描述“產(chǎn)品解”，認(rèn)為一個產(chǎn)品的五個設(shè)計(jì)元素值確定之后，產(chǎn)品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設(shè)計(jì)學(xué)者采用了類似方法描述產(chǎn)品的原理解。
5. 圖形建模法
研制的“設(shè)計(jì)分析和引導(dǎo)系統(tǒng)”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)及其相關(guān)的抽象信息，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系的圖形化建模，以及功能層之間的聯(lián)接。
將設(shè)計(jì)劃分成輔助方法和信息交換兩個方面，利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內(nèi)容豐富的語義模型結(jié)構(gòu)、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系間的任意結(jié)合等特點(diǎn)，將設(shè)計(jì)方法解與信息技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過程中不同抽象層間信息關(guān)系的圖形化建模。
6. “構(gòu)思”—“設(shè)計(jì)”法
將產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)分成“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”兩個階段?！皹?gòu)思”階段的任務(wù)是尋求、選擇和組合滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。“設(shè)計(jì)”階段的工作則是具體實(shí)現(xiàn)構(gòu)思階段的原理解。
將方案的“構(gòu)思”具體描述為：根據(jù)合適的功能結(jié)構(gòu)，尋求滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求的原理解。即功能結(jié)構(gòu)中的分功能由“結(jié)構(gòu)元素”實(shí)現(xiàn)，并將“結(jié)構(gòu)元素”間的物理聯(lián)接定義為“功能載體”，“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機(jī)械運(yùn)動簡圖)。方案的“設(shè)計(jì)”是根據(jù)功能示意圖，先定性地描述所有的“功能載體”和“結(jié)構(gòu)元素”，再定量地描述所有“結(jié)構(gòu)元素”和聯(lián)接件(“功能載體”)的形狀及位置，得到結(jié)構(gòu)示意圖。Roper，H.利用圖論理論，借助于由他定義的“總設(shè)計(jì)單元(GE)”、“結(jié)構(gòu)元素(KE)”、“功能結(jié)構(gòu)元素(FKE)”、“聯(lián)接結(jié)構(gòu)元素(VKE)”、“結(jié)構(gòu)零件(KT)”、“結(jié)構(gòu)元素零件(KET)”等概念，以及描述結(jié)構(gòu)元素尺寸、位置和傳動參數(shù)間相互關(guān)系的若干種簡圖，把設(shè)計(jì)專家憑直覺設(shè)計(jì)的方法做了形式化的描述，形成了有效地應(yīng)用現(xiàn)有知識的方法，并將其應(yīng)用于“構(gòu)思”和“設(shè)計(jì)”階段。
7. 鍵合圖法
將組成系統(tǒng)元件的功能分成產(chǎn)生能量、消耗能量、轉(zhuǎn)變能量形式、傳遞能量等各種類型，并借用鍵合圖表達(dá)元件的功能解，希望將基于功能的模型與鍵合圖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的自動生成和功能結(jié)構(gòu)與鍵合圖之間的自動轉(zhuǎn)換，尋求由鍵合圖產(chǎn)生多個設(shè)計(jì)方案的方法。
提倡在產(chǎn)品功能分析的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結(jié)構(gòu)，通過選擇和組合這些模塊化基本結(jié)構(gòu)組建成不同的產(chǎn)品。這些基本結(jié)構(gòu)可以是零件、部件，甚至是一個系統(tǒng)。
本結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口(聯(lián)接和配合部)，并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經(jīng)濟(jì)化，具有互換性、相容性和相關(guān)性。我國結(jié)合軟件構(gòu)件技術(shù)和CAD技術(shù)，將變形設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)相結(jié)合，根據(jù)分級模塊化原理，將加工中心機(jī)床由大到小分為產(chǎn)品級、部件級、組件級和元件級，并利用專家知識和CAD技術(shù)將它們組合成不同品種、不同規(guī)格的功能模塊，再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設(shè)計(jì)為目錄作為選擇變異機(jī)械結(jié)構(gòu)的工具，提出將設(shè)計(jì)的解元素進(jìn)行完整的、結(jié)構(gòu)化的編排，形成解集設(shè)計(jì)目錄。并在解集設(shè)計(jì)目錄中列出評論每一個解的附加信息，非常有利于設(shè)計(jì)工程師選擇解元素。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，異地協(xié)同設(shè)計(jì)與制造，以及從用戶對產(chǎn)品的功能需求→設(shè)計(jì)→加工→裝配→成品這一并行工程的實(shí)現(xiàn)成為可能。但是，達(dá)到這些目標(biāo)的重要前提條件之一，就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)效果的三維可視化。為此，不僅三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件愈來愈多地應(yīng)用于產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及多媒體、超媒體工具也在產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)中初露鋒芒。目前，德國等發(fā)達(dá)國家正著力于研究超媒體技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP，以及標(biāo)準(zhǔn)虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言上基于虛擬環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)交換格式)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)正朝著計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)、智能化設(shè)計(jì)和滿足異地協(xié)同設(shè)計(jì)制造需求的方向邁進(jìn)，由于產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法的研究起步較晚，目前還沒有成熟的、能夠達(dá)到上述目標(biāo)的方案設(shè)計(jì)工具軟件。作者認(rèn)為，綜合運(yùn)用文中四種類型設(shè)計(jì)方法是達(dá)到這一目標(biāo)有效途徑。雖然這些方法的綜合運(yùn)用涉及的領(lǐng)域較多，不僅與機(jī)械設(shè)計(jì)的領(lǐng)域知識有關(guān)，而且還涉及到系統(tǒng)工程理論、人工智能理論、計(jì)算機(jī)軟硬件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各方面的領(lǐng)域知識，但仍然是產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)必須努力的方向。國外在這方面的研究已初見成效，我國設(shè)計(jì)學(xué)者也已意識到CAD技術(shù)與國際交流合作的重要性，及其應(yīng)當(dāng)采取的措施。
基于產(chǎn)品特征知識設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識別的語言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識庫及推理機(jī)，再利用已存儲的領(lǐng)域知識和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。
機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主要是依據(jù)產(chǎn)品所具有的特征，以及設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推量和決策，完成機(jī)構(gòu)的型、數(shù)綜合。欲實(shí)現(xiàn)這一階段的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，必須研究知識的自動獲取、表達(dá)、集成、協(xié)調(diào)、管理和使用。為此，國內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者針對機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)知識的自動化處理做了大量的研究工作，采用的方法可歸納為下述幾種。
1緒論
汽車差速器是傳動系中的重要部件，其性能的好壞直接影響整車性能，而對于載重汽車顯得尤為重要。當(dāng)采用大功率發(fā)動機(jī)輸出大的轉(zhuǎn)矩以滿足目前載重汽車的快速、重載的高效率、高效益的需要時，必須要搭配一個高效、可靠的驅(qū)動橋。所以采用傳動效率高的單級減速驅(qū)動橋已成為未來重載汽車的發(fā)展方向。本文參照傳統(tǒng)驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了載重汽車驅(qū)動橋的設(shè)計(jì)。本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)；然后參考類似驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案；差速器齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行校核以及壽命校核。
為了提高汽車行駛平順性和通過性，現(xiàn)在汽車的驅(qū)動橋也在不斷的改進(jìn)。與獨(dú)立懸架相配合的斷開式驅(qū)動橋相對與非獨(dú)立懸架配合的整體式驅(qū)動橋在平順性和通過性方面都得到改進(jìn)。隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，驅(qū)動橋?qū)玫竭M(jìn)一步的發(fā)展。展望將來需開發(fā)汽車驅(qū)動橋智能化設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)新驅(qū)動橋只需輸入相關(guān)參數(shù)，系統(tǒng)將自動生成三維圖和二維圖，以達(dá)到效率高、強(qiáng)度低、匹配佳的最優(yōu)方案。
汽車發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)離合器、變速器、傳動軸，最后傳送到驅(qū)動橋再左右分配給半軸驅(qū)動車輪，在這條動力傳送途徑上，驅(qū)動橋是最后一個總成，它的主要部件是主減速器和差速器。
一種能使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動自一根軸傳至兩根軸，并使后者相互間能以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的差動機(jī)構(gòu)。一般由齒輪組成。汽車、拖拉機(jī)上的差速器位于后橋內(nèi)，由差速殼、行星齒輪及半軸齒輪組成。
減速器的作用就是減速增矩，這個功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成，比較容易理解。而差速器就比較難理解，什么叫差速器，為什么要“差速”
汽車差速器是驅(qū)動橋的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。
2差速器
2.1差速器的結(jié)構(gòu)
普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)傳動軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動行星輪架，再由行星輪帶動左、右兩條半軸，分別驅(qū)動左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。
2.2差速器工作原理
差速器的這種調(diào)整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽詣舆x擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\(yùn)動。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。
三維效果
差速器原理圖
差速器的這種調(diào)整是自動的，這里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。例如把一粒豆子放進(jìn)一個碗內(nèi)，豆子會自動停留在碗底而絕不會停留在碗壁，因?yàn)橥氲资悄芰孔畹偷奈恢茫ㄎ荒埽?，它自動選擇靜止（動能最?。┒粫粩噙\(yùn)動。同樣的道理，車輪在轉(zhuǎn)彎時也會自動趨向能耗最低的狀態(tài)，自動地按照轉(zhuǎn)彎半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個驅(qū)動輪此時就會產(chǎn)生兩個方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，外側(cè)半軸轉(zhuǎn)速加快，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。
驅(qū)動橋兩側(cè)的驅(qū)動輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動的同時產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動。
車輪滑動時不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輪能以不同的角度轉(zhuǎn)動。
軸間：通常從動車輪用軸承支承在主軸上，使之能以任何角度旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動車輪分別與兩根半軸剛性連接，在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為軸間差速器。
多軸驅(qū)動的越野汽車，為使各驅(qū)動橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn)，以消除各橋上驅(qū)動輪的滑動，有的在兩驅(qū)動橋之間裝有軸間差速器。
2.3差速器分類
現(xiàn)代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。
①齒輪式
由于結(jié)構(gòu)原因，這種差速器分配給左右輪的轉(zhuǎn)矩相等。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車在壞路上行駛時，卻嚴(yán)重影響通過能力。例如當(dāng)汽車的一個驅(qū)動輪陷入泥濘路面時，雖然另一驅(qū)動輪在良好路面上，汽車卻往往不能前進(jìn)（俗稱打滑）。此時在泥濘路面上的驅(qū)動輪原地滑轉(zhuǎn)，在良好路面上的車輪卻靜止不動。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能囕喤c路面之間的附著力較小，路面只能通過此輪對半軸作用較小的反作用力矩，因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小，盡管另一驅(qū)動輪與良好路面間的附著力較大，但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，使這一驅(qū)動輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪等量的轉(zhuǎn)矩，以致驅(qū)動力不足以克服行駛阻力，汽車不能前進(jìn)，而動力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪上。此時加大油門不僅不能使汽車前進(jìn)，反而浪費(fèi)燃油，加速機(jī)件磨損，尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹枝、干草等。
②防滑
為提高汽車在壞路上的通過能力，某些越野汽車及高級轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點(diǎn)是，當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時，能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動輪，以充分利用這一驅(qū)動輪的附著力來產(chǎn)生足夠的驅(qū)動力，使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。為實(shí)現(xiàn)上述要求，最簡單的方法是在對稱式錐齒輪差速器上設(shè)置差速鎖，使之成為強(qiáng)制止鎖式差速器。當(dāng)一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，可利用差速鎖使差速器鎖死而不起差速作用。
?③雙蝸桿差速器
雙蝸桿差速器是2014年國內(nèi)新發(fā)明的產(chǎn)品，特點(diǎn)是將兩個相互嚙合的蝸桿傾斜安裝于轉(zhuǎn)子中，兩個蝸桿軸端分別與兩側(cè)的輸出軸相連接，連接可用齒輪連接或萬向節(jié)連接，齒圈安裝于轉(zhuǎn)子上，整體由軸承固定于殼體，動力源由齒圈輸入，兩側(cè)輸出軸輸出動力。
兩個蝸桿采用小的導(dǎo)程角，導(dǎo)程角的大小決定自鎖的程度，蝸桿與渦輪傳動中，都是蝸桿主動，渦輪從動，兩個蝸桿相嚙合，相當(dāng)于都是彼此的渦輪一樣，導(dǎo)程角小到一定程度時，兩個蝸桿會產(chǎn)生互鎖，只有兩側(cè)同時施加扭力時才能轉(zhuǎn)動，所以這就是能自鎖的原因，而又不影響差速行駛。
若用在中央差速器，兩個蝸桿節(jié)圓直徑調(diào)整，可使前后輸出不同的扭矩，就像托森差速器那樣前后動力40:60分配。
優(yōu)點(diǎn)是體積小，加工簡單，成本地，全面解決全時四驅(qū)。
2.4差速器工作原理
對于整車的結(jié)構(gòu)體系來說，差速器只是裝在兩個驅(qū)動半軸之間的一個小軸承?？此莆⒉蛔愕溃绻麤]有它，兩個驅(qū)動半軸之間以剛性連接，左右車輪的轉(zhuǎn)速保持一致，汽車將只能直線行駛，不能轉(zhuǎn)彎。自從一百年前雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾發(fā)明出差速器后，它就在汽車上發(fā)揮著巨大作用。現(xiàn)在每輛汽車上都裝有差速器。
顧名思義，差速器的作用就是使兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，例如左轉(zhuǎn)彎，彎心在左側(cè)，在相同的時間內(nèi)右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪走過的軌跡要長，所以右側(cè)車輪轉(zhuǎn)的要更快一些。要達(dá)到這個效果，就得通過差速器來調(diào)節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機(jī)械零件組成。
發(fā)動機(jī)的動力經(jīng)變速器從動軸進(jìn)入差速器后，直接驅(qū)動差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶動左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動車輪，左右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車直線行駛時，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅(qū)動車輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，由于汽車受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時，汽車完成轉(zhuǎn)彎動作。
2.5潤滑使用及維修
汽車主減速器和差速器圓錐齒輪與雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。載重汽車主減速器及差速器定期充注機(jī)油，換油同時應(yīng)清除機(jī)體內(nèi)的污物。必須定期檢查機(jī)油的質(zhì)量。由于新齒輪潤滑不良，為了防止齒輪在運(yùn)行初期產(chǎn)生膠合、咬死或擦傷，防止早期磨損，如擦傷所占面積不大于齒工作面的20%，允許用油石或刮刀修正。再進(jìn)行潤滑及維修的時候，如需打開防塵罩，要注意油封，切勿敲擊密封面。檢修完檢查密合面及油封有無碰傷，否則會引起漏油。
3差速器總成的設(shè)計(jì)
根據(jù)汽車行駛運(yùn)動學(xué)的要求和實(shí)際的車輪、道路以及它們之間的相互關(guān)系表明：汽車在行駛過程中左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的行程往往是有差別的。例如，轉(zhuǎn)彎時外側(cè)車輪的行程總要比內(nèi)側(cè)的長。另外，即使汽車作直線行駛，也會由于左右車輪在同一時間內(nèi)所滾過的路面垂向波形的不同，或由于左右車輪輪胎氣壓、輪胎負(fù)荷、胎面磨損程度的不同以及制造誤差等因素引起左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求車輪行程不等。在左右車輪行程不等的情況下，如果采用一根整體的驅(qū)動車輪軸將動力傳給左右車輪，則會由于左右驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)速雖相等而行程卻又不同的這一運(yùn)動學(xué)上的矛盾，引起某一驅(qū)動車輪產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)或滑移。這不僅會使輪胎過早磨損、無益地消耗功率和燃料及使驅(qū)動車輪軸超載等，還會因?yàn)椴荒馨此蟮乃矔r中心轉(zhuǎn)向而使操縱性變壞。此外，由于車輪與路面間尤其在轉(zhuǎn)彎時有大的滑轉(zhuǎn)或滑移，易使汽車在轉(zhuǎn)向時失去抗側(cè)滑能力而使穩(wěn)定性變壞。為了消除由于左右車輪在運(yùn)動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生的這些弊病，汽車左右驅(qū)動輪間都裝有差速器，后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性，從而滿足了汽車行駛運(yùn)動學(xué)要求。
3.1差速器結(jié)構(gòu)形式選擇
差速器的分類可按用途(如圖3-4所示)也可按其工作特性分類(如圖3-5所示)。
圖3-4 差速器按用途分類
圖3-5 差速器按工作特性分類
從經(jīng)濟(jì)性和平穩(wěn)性考慮，后橋選用結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、工作平穩(wěn)、制造方便，用于公路汽車也很可靠的普通對稱式圓錐行星齒輪差速器。
3.2差速器齒輪主要參數(shù)選擇
表2-2發(fā)動機(jī)參數(shù)
6BT型 、 四沖程 、 水冷 、 直列六缸 、 增壓 、 柴油發(fā)動機(jī)
氣缸直徑x活塞行程
102x120mm
工作容積（L）
5.88
壓縮比
17.5
額定轉(zhuǎn)速（r/min）
2600
額定功率（2600r/min）
118KW
最大扭矩（1400r/min）
539N.M
噴油順序
1-5-3-6-2-4
燃油種類
夏季
0號
冬季
0-20號
東風(fēng)EQ1108G6D的整車參數(shù)見表2-1
載質(zhì)量
5000
裝備質(zhì)量
4570
空車
前軸
2370
后橋
2200
滿載
前軸
3200
后橋
6570
總質(zhì)量
9770
最高車速（km/h）
95
最大爬坡度
≥ 25%
制動距離（滿載30km/h）（m）
≤ 8
最小轉(zhuǎn)彎半徑（m）
≤9
百公里油耗（L）
16L
長度
（mm）
總長
7220
總寬
2470
高度（駕駛室，滿載）
2540
車廂內(nèi)部尺寸
長
4800
寬
2294
高
500
軸距
3950
輪距
前輪
1900
后輪
1800
最小離地間隙（mm）
240
行駛角（° ）
接近角
30
離去角
14
根據(jù)主減速器計(jì)算數(shù)據(jù)Tje和
通常是將發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、)的較小者，作為載貨汽車和越野汽車在強(qiáng)度計(jì)算中用以驗(yàn)算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計(jì)算載荷。即
（3-5）
（3-6）
式中：Temax——發(fā)動機(jī)量大轉(zhuǎn)矩，N·m；
iTL——由發(fā)動機(jī)到所計(jì)算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比；
——上述傳動部分的效率，取=0.9；
K0——超載系數(shù)，對于一般載貨汽車、礦用汽車和越野汽車以及液力傳動的各類汽車取K0=1；
n——該車的驅(qū)動橋數(shù)目；
G2——汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷，N；對后橋來說還應(yīng)考慮到汽車加速時的負(fù)荷增大量；
——輪胎對路面的附著系數(shù)，對于安裝一般輪胎的公路用汽車，取=0.85；對越野汽車取=1.0；對于安裝專門的肪滑寬輪胎的高級轎車取=1.25；
rr——車輪的滾動半徑，m；
，——分別為由所計(jì)算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比(例如輪邊減速器等)，在這里取為1。
本文中：
= =17132.66 NM （3-7）
= =26411.8 NM （3-8）
根據(jù)之前計(jì)算得到的主減速器傳動比=6.30，考慮到=6.17較大，齒數(shù)盡可能選的小，所以?。?
=6，=37
重新計(jì)算傳動比=6.17，返回（3-7）、（3-8）計(jì)算得：
Tje=16770.07 n.m ， =26411.8 n.m
（1）行星齒輪數(shù)目的選擇
轎車常用2個行星齒輪，載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪，少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。故行星齒輪數(shù)目定為4。
（2）行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定
圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，在一定程度上表征了差速器的強(qiáng)度。
球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定：
（3-23）
式中：KB——行星齒輪球面半徑系數(shù)，KB=2.52~2.99，對于有4個行星齒輪的轎車和公路載貨汽車取小值；對于有2個行星齒輪的轎車以及越野汽車、礦用汽車取最大值；Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，按中的較小者選取，N·m。
所以mm，取66mm
(3) 節(jié)錐距的確定
Ao = (0.98 -0.99 ) （3-24）
取A0=64mm
(4)行星齒輪齒數(shù)和半軸齒輪齒數(shù)的選擇
為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪盡量少，但一般不應(yīng)小于10。半軸齒輪齒數(shù)采用14~25。后橋半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.5~2范圍內(nèi)。在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)z2L、z2R之和，必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除，否則將不能安裝。取=11，=20。
（5）差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定
先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、：
（3-25）
（3-26）
式中z1、z2——行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。
故，
再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù)：
= 取為 6
節(jié)圓直徑
mm，mm。
（6）壓力角
過去汽車差速器齒輪都選用20o壓力角，這時齒高系數(shù)為l，而最少齒數(shù)是13。目前汽車差速器齒輪大都選用22o30′，的壓力角，齒高系數(shù)為0.8，最少齒數(shù)可減至10，并且在小齒輪(行星齒輪)齒頂不變尖的條件下還可由切向修正加大半軸齒輪齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最少齒數(shù)比壓力角為20o的少，故可用較大的模數(shù)以提高齒輪的強(qiáng)度。某些重型汽車和礦用汽車的差速器也可采用22o30′壓力角。故壓力角取為22o30′。
3—8 行星、半軸齒輪參數(shù)表
齒輪參數(shù)
行星齒輪
半軸齒輪
齒數(shù)
11
20
模數(shù)
6
齒面寬 （mm）
32
節(jié)錐距 （mm）
64
節(jié)錐角
28.81o
61.19o
節(jié)圓直徑 （mm）
66
120
齒工作高 （mm）
9.6
齒全高 （mm）
10.779
齒頂高 （mm）
6.35
3.25
齒根高（mm）
4.38
7.478
面錐角
35.41o
65.11o
根錐角
24.90o
54.53o
齒根角
3.915o
6.66o
壓力角
22o30′
軸交角
90o
外圓直徑（mm）
77.13
123.13
徑向間隙（mm）
1.179
齒側(cè)間隙（mm）
0.199
（7）行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定
行星齒輪安裝孔與行星齒輪軸名義直徑相同，而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長度。通常取
（3-27）
（3-28）
（3-29）
式中：T0——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·m；
n——行星齒輪數(shù)；
l——為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木喔撸琺m；；
[]——支承面的許用擠壓應(yīng)力，取為69MPa。
本文中=3324.013N.m，=
--半軸齒輪吃面寬中點(diǎn)處的分度圓半徑
所以 =48mm
所以，取=16mm
則
3.3差速器齒輪強(qiáng)度計(jì)算
由于行星齒輪在差速器的工作中經(jīng)常只起等臂推力桿的作用，僅在左右驅(qū)動車輪有轉(zhuǎn)速差時行星齒輪和軸齒輪之間才有相對滾動。所以對差速器齒輪主要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算，而對于疲勞壽命則不予考慮。
汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為
（3-30）
式中:T——差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩，N·m；；
==0.7 =1 ，=1
Tj——計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；
n——差速器行星齒輪數(shù)目；
z2——半軸齒輪齒數(shù)；
J——計(jì)算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù)
（1） 按(Tje、)中的較小者計(jì)算
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取=0.256，
NM
由<980Mpa ，修正齒厚為32mm
再次計(jì)算=676.34MPa<980MPa
（2） 按計(jì)算
= 204.98MPa <210.9MPa
綜上所述本設(shè)計(jì)符合要求
3.4差速器檢修方案
差速器殼不能有任何性質(zhì)的裂紋，殼體與行星齒輪墊片,差速器半軸齒輪之間的接觸，應(yīng)光滑無溝槽；若有輕微溝槽或磨損,可修磨后繼續(xù)使用，否則應(yīng)予更換或予以修理。差速器殼上行星齒輪軸孔與行星齒輪輪軸的配合間隙不得大于0.1-0.15mm,半軸齒輪軸頸與殼孔的配合為間隙配合，應(yīng)無明顯松曠感覺,否則應(yīng)予更換或修理。
4差速器工藝設(shè)計(jì)
4.1毛坯的制造形式
零件材料為QT420-10，球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性，起綜合性能接近鋼，其鑄性能好，成本低廉，生產(chǎn)方便，工業(yè)中廣泛應(yīng)用。由于年產(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型機(jī)械造型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
4.2基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，若工件必須保證不加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，如壁厚均勻，先取不加工表面做粗基準(zhǔn)）可以取鑄件的大端作粗基準(zhǔn)加工小端面，再以小端面為基準(zhǔn)加工大端面，也可以取鑄件的兩個凸臺作為粗基準(zhǔn)，先加工好端面和要求不高的ф200外圓。
4.2.2精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（互為基準(zhǔn)原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對于本零件，外圓和內(nèi)圓兩組加工表面相互之間有一定的精度要求，內(nèi)圓粗加工時可以先選擇加工好的端面作為加工基準(zhǔn)，再以粗加工好的內(nèi)圓表面為基準(zhǔn)粗加工外圓表面，然后以粗加工好外圓表面為基準(zhǔn)精加工內(nèi)圓，最后再以基準(zhǔn)精加工好的內(nèi)圓精加工外圓。
后面加工零件肩上的行星輪軸孔可以用夾具以大端面為基準(zhǔn)銑出兩側(cè)平面，再用專用夾具以端面和平面為基準(zhǔn)加工孔。
4.3制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量
5結(jié) 論
通過這次驅(qū)動橋（主減速器與差速器方向）的設(shè)計(jì)工作，主要完成了以下工作：
（1）確定了載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件的結(jié)構(gòu)形式；
（2）計(jì)算出載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件的基本參數(shù)；
（3）通過計(jì)算數(shù)據(jù)對載重汽車主減速器及差速器各總成及零部件進(jìn)行了強(qiáng)度校核及壽命校核；
（4）通過計(jì)算數(shù)據(jù)畫出了主減速器及差速器裝配圖及各零件圖。
從本次設(shè)計(jì)中主要了解了驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，了解了驅(qū)動橋設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，了解了一些車橋行業(yè)常用的結(jié)構(gòu)和企業(yè)產(chǎn)品，了解了一些車橋行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。
展望車橋行業(yè)的前景，驅(qū)動橋正在向著單級化，智能化的方向發(fā)展。汽車發(fā)動機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢，使得驅(qū)動橋的傳動比向小速比發(fā)展。單級橋產(chǎn)品的優(yōu)勢為單級橋的發(fā)展拓展了廣闊的前景。由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在機(jī)械汽車行業(yè)越來越深入的運(yùn)用，AUTOCAD，PRO/E，ANSYS，MATHLAB等分析繪圖軟件的運(yùn)用，未來所設(shè)計(jì)車得車橋必將更加高效、優(yōu)化，符合21世紀(jì)節(jié)能的要求。
隨著電動車行業(yè)的迅猛發(fā)展，也必將帶動電動車驅(qū)動橋的發(fā)展。
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[10]楊玉學(xué)編.《汽車實(shí)用技術(shù)手冊》.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社. 1982.1.
[11]紀(jì)名剛編.《機(jī)械設(shè)計(jì)》.高等教育出版.2004.5.
[12]馮之敬主編，《機(jī)械制造工程原理》，清華大學(xué)出版社，1998.
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