-
5.4
差速器的设计
汽车行驶时，
左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往不等。例如，转弯时
内、外两侧
车轮行程显然不同，
即外侧车轮滚过的距离大于内侧车轮；
汽车
在不
平路面上行驶时，
由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过
的路程不等；
即使在
平直路面上行驶，由于轮胎气压、
轮胎负荷、
胎面磨损程度不同以及制造误差等
因
素的影响，
也会引起左右车轮因滚动半径不同而使左右车轮行程不等。
< br>如果驱
动桥的左、
右车轮刚性连接，
则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或
滑转。
这
不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，
而且可能导致转向和操纵性
< br>恶化。为了防止这些现象的发生，
汽车左右驱动轮间都装有轮间差速器，
从而保
证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，
满足了汽车行驶运动
学的要求；在多桥驱动汽车上还常装有轴间差速器
，以提高通过性，
同时避免在
驱动桥间产生功率循环及由此引起
的附加载荷，
使传动系零件损坏、
轮胎磨损和
< br>增加燃料消耗等。
差速器用来在两输出轴间分配转矩，
并保证两输出轴有可能以不同的角速度
转动。差速器按其结构特
征不同，分为齿轮式、凸轮式、、蜗轮式和牙嵌自由轮
式等多种形式。
< br>
5.4.1
差速器结构形式的选择
从经济性和平稳性考虑，后桥选用结构简单、紧凑、工作平稳，制造方便，
< br>用于公路汽车也很可靠地普通对称式圆锥行星齿轮差速器。
5.4.2
差速器齿轮主要参数选择
1.
行星齿轮数目的选择
行星齿轮数目定为
n=4
2.
行星齿轮球面半径
R
b
（
mm
）的确定
< br>圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径
R
b
，它就
是行星齿轮的安装尺寸，
实际上代替了差速器圆锥齿轮的节锥距，
在一定程度上
表征
了差速器的强度。球面半径可根据经验公式来确定：
K
K
式中：
b
--------<
/p>
行星齿轮球面半径系数，
b
=2.5
～
3.0
，对于有四个行星齿
轮的轿车和公路载货汽车取最小值，
T
d
-----------
计算转矩，
Nm
R
?
2
.
7
3
45826
.
7
?
96
.
6
mm,
所以：
b
3.
节锥距的确定
A
0
?
94
.
7
mm
R
b
?
96
.
6
mm
4.
行星齿轮齿数
Z<
/p>
1
和半轴齿轮齿数
Z
2
的选择
为了得到较大的模数从
而使齿轮有较高的强度，
应使行星齿轮尽量少，
但一般不
小于
10
，半轴齿轮齿数采用
14
～
25
，后桥半轴齿轮与
行星齿轮的齿数比多在
1.5
～
2.0
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
R
b
?
K
b
3
T
d
1
和，
必须能被行星齿轮的数目
n
所整除，否则将不能安装。取
Z
1
=10
，
Z
2
=16
z
2
?
1
.
6
z
1
在
1.5~2.0
范围内
5.
差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定
先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角
?
1
，
?
2
?
1
?
arctan(
Z
1
/
Z
2
),
?<
/p>
2
?
arctan(
Z
2
/
Z
1
)
式中：
Z
1
，
Z
2
-----
行星齿轮和半轴齿轮齿
数
0
0
?<
/p>
?
arctan(
10
< br>/
16
)
?
32
,
?
?
arctan(
16
/
10
)
?
58
1
2
故
再根据下式求出圆锥齿轮的模数：
2
A
0
2
A
0
2
?
94
.
7
m
?
sin
?
1
?
sin
?
2
?
sin
58
0
?
10
Z
1
Z
2
16
圆整
m=10
所以节圆直径：
d
1
?
10
?
10
?
100
mm
,
d
2
?
10
?
16
?
160
mm
6.
压力角
?
0
22
.
5<
/p>
汽车差速齿轮大都采用压力角为
、齿高系数为
0.8
的齿形。某些质量较大
的商用汽车的差速器采用
22
.
5
压力角，
故压力角取为
22
.
5
。
7.
行星齿轮安装孔直径
d
及其支承长度
L
的确定
0
0
T
0
?
10
3
行星齿轮轴直径
d
?
<
/p>
1
.
1
?
?
c
?
nr
d
T
式中：
0
----
为差速器壳传递的转矩（
Nm
）
n-------
行星齿轮数
r
d
------
< br>行星齿轮支承面中点到锥顶的距离（
mm
）
?
?
c
< br>?
------
为行星齿轮支承面允许挤压应力，取
69MPa
T
0
=45826.7Nm,
r
d
?
64
mm
45826
.<
/p>
7
?
10
3
?
40
.
8
mm
,
所以
d=
98
?
4
?
64
?
1
.
1
所以：
L=1.
1
×
40.8=44.9mm
5.4.3
差速器齿轮强度计算
<
/p>
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
那样经常处于啮合传动状态，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
弯曲强度计算。轮齿弯曲应力为：
2
T
c
K
s
K<
/p>
m
?
w
?
?
10
3
K
v
mb
2<
/p>
d
2
Jn
2
式中：
T
c
------
差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，
N
m,
T
c
=0.6
< br>T
0
Z
2
-------
半轴齿轮齿数
n--------
差速器行星齿轮数
J-------
汽车差速器轮齿弯曲应力用的综合系数，
J=0.255
当
T
0
?
?
T
ce
,
T
cs
?
?
45826
.
7
N
.
m
时，
T
c
?
0
.
6
?
4
5826
.
7
?
27496
N
?
m
< br>
2
?
27496
?
0
.
79
?
1
?
10
< br>3
?
340
MPa
1
?
10
?
77
.
7
< br>?
160
?
0
< br>.
257
?
4
< br>?
?
?
?
w
?
?
980
MPa
所以；
w
< br>当
T
0
?
T
cf
时，
T0=70410.7N
.m
T
?
0
< br>.
6
?
70410
.
7
?
42246
.
4
N
?
m
则：
?
w
?
c
2
?
42246
.
4
?
0
.
79
< br>?
1
?
10
3
?
167
.
5
MPa
1
?
10
?
77
.
7
?
160
?
0
.
257
?
4
?
w
?
?
?
w
?<
/p>
?
210
MPa
所以，符合要求。
?
w
?
5.5
半轴的设计
5.5.1
半轴的形式的选择
半轴根据其车轮端的支承方式不同，可分为半浮式、
3/4
浮式和全浮式三种
形式。
半浮式半轴的结构特点是，半轴外端的支承轴承位于半
轴套管外端的内孔
中，车轮装在半轴上。
半浮式半轴除传递转矩
外，
其外端还承受由路面对车轮的
反力所引起的全部力和力矩。
半浮式半轴结构简单，所承受载荷较大，
只用于乘
用车和总质量
较小的商用车上。
3/4
浮式半轴的
结构特点是，半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套
管的端部，直接支承于车轮轮
毂，而半轴则以其端部凸缘与轮毂用螺钉连接。
该
形式半轴的受
载情况与半浮式相似，
只有载荷有所减轻，
一般仅用在乘用车和
总
质量较小的商用车上。
全浮式半轴
的结构特点是，
半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂相连，
而轮毂又借
用两
个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上。理论上来说，半轴只承受转矩，
作用于驱动轮上的其它反力和弯矩全部由桥壳来承受。
但由于桥壳变
形、
轮毂与
差速器半轴齿轮不同心、
半
轴法兰平面相对其轴线不垂直等因素，
会引起半轴的
弯曲变形，
由此引起的弯曲应力一般为
5
～
70M
Pa
。全浮式半轴主要用于轻型以
上的各类汽车上。（如图
5.4
所示）
图
5.4
半轴结构形式简图及受力情况
3
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