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1 基本数据 ……………………………………………………………………………… 3 2 普通圆锥齿轮差速器设计…………………………………………………………3
3 驱动半轴的设计 …………………………………………7 …………………………………………9 …………………………………………………10 …………………………………………………………………10
3.1 结构形式分析…………………………………………………………………10
3.3 半轴花键的强度计算………………………………………………………12
4.参考文献…………………………………………………………………………………13
如图2-1所示,对称式锥齿轮差速器是一种行星齿轮机构。差速器壳3与行星齿轮轴5连成一体,形成行星架。因为它又与主减速器从动齿轮6固连在一起,固为主动件,设其角速度为0;半轴齿轮1和2为从动件,其角速度为1和2。A、B两点分别为行星齿轮4与半轴齿轮1和2的啮合点。行星齿轮的中心点为C,A、B、C三点到差速器旋转轴线
r上的A、B、C三点的圆周速度都相等(图2-1),其值为0r。于是1=2=0,
当行星齿轮4除公转外,还绕本身的轴5以角速度4自转时(图),啮合点A的圆周速度为1r=
式(2-2)为两半轴齿轮直径相等的对称式圆锥齿轮差速器的运动特征方程式,它表明左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍,而与行星齿轮转速无关。因此在汽车转弯行驶或其它行驶情况下,都可以借行星齿轮以相应转速自转,使两侧驱动车轮以不同转速在地面上滚动而无滑动。
有式(2-2)还可以得知:①当任何一侧半轴齿轮的转速为零时,另一侧半轴齿轮的转速为差速器壳转速的两倍;②当差速器壳的转速为零(例如中央制动器制动传动轴时),若一侧半轴齿轮受其它外来力矩而转动,则另一侧半轴齿轮即以相同的转速反向转动。
普通的对称式圆锥齿轮差速器由差速器左右壳,两个半轴齿轮,四个行星齿轮,行星齿轮轴,半轴齿轮垫片及行星齿轮垫片等组成。由于其具有结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车上也很可靠等优点,故广泛用于各类车辆上。
由于在差速器壳上装着主减速器从动齿轮,所以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主减速器从动齿轮轴承支承座及主动齿轮导向轴承座的限制。
圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸,通常取决于行星齿轮的背面的球面半径RB,它就是行星齿轮的安装尺寸,实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距,因此在一定程度上也表征了差速器的强度。
式中:KB——行星齿轮球面半径系数,可取2.52~2.99,对于有2个行星齿轮的载货汽车取小值;
为了获得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,大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比z1/z2在1.5~2.0的范围 (2-6)
式中:z2L,z2R——左右半轴齿轮的齿数,对于对称式圆锥齿轮差速器来说 z2L=z2R
目前,汽车差速器的齿轮大都采用22.5°的压力角,齿高系数为0.8。最小齿数可减少到10,并且在小齿轮(行星齿轮)齿顶不变尖的条件下,还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚,从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。由于这种齿形的最小齿数比压力角为20°的少,故可以用较大的模数以提高轮齿的强度。在此选22.5°的压力角。
行星齿轮的安装孔的直径与行星齿轮轴的名义尺寸相同,而行星齿轮的安装孔的深度就是行星齿轮在其轴上的支承长度,通常取:L1.1
l——行星齿轮支承面中点至锥顶的距离,mm, l≈0.5d2,d2为半轴齿轮齿面宽中点处的直径,而d2≈0.8d2;
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w为
式中:T——差速器一个行星齿轮传给一个半轴齿轮的转矩,其计算式TT00.6
Km——载荷分配系数,当两个齿轮均用骑马式支承型式时,Km=1.00~1.1; 其他方式支承时取1.10~1.25。支承刚度大时取最小值。
Kv——质量系数,对于汽车驱动桥齿轮,当齿轮接触良好,周节及径向 跳动精度高时,可取1.0;
Fz2i=0,此时意味着发生侧滑:外轮上的垂直反力Fz2o。和 为汽车质心高度参考一般计算方法取738.56mm;B2为轮距 B2=1430m 1为侧滑附着系数,计算时可取1.0。外轮上侧向力Fy2o和 i=666.4 mpa
式中,是为动载系数,轿车:k1.75,货车:k2.0,越野车:k2.5。 半轴弯曲应力,为
在计算半轴在承受最大转矩时还应该校核其花键的剪切应力和挤压应力。 半轴花键的剪切应力为
s]不应超过71.05 MPa,根据要求当传递的转矩最大时,半轴花键的切应力[
花键参数:齿数:20齿, 模数:1.5, 油封外圆直径:Φ60,Φ65 半轴长度:744.5
(3)吴宗泽,罗圣国 机械设计课程设计手册 第三版 高等教育出版社 2006.11
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