货车汽车后桥差速器的设计计算说明书(5)

2006级车辆工程课程设计说明书

中表18.7可查得X=1.0，Y=0.45cota=1.6×

0.45cot?0.4cot?=1.8

当量动载荷 Q=fd?XR?YA? （2-24）

式中：fd——冲击载荷系数在此取1.2

由上式可得Q=1.2（1×13369+1.8×20202）=61618.5N 由于采用的是成对轴承Cr?=1.71Cr

所以轴承的使用寿命由式（2-20）和式（2-22）可得

16670?Cr??Lh=?n?Q?????1016670?168000?1.71?=??728?61618.5?3=3876.6 h>3076.9 h=L'h

所以轴承符合使用要求。

对于从动齿轮的轴承C，D的径向力计算公式见式（2-18）和式（2-19）已知F=25450N，

FaZ=9662N，FRZ=20202N，a=410mm，b=160mm.c=250mm

所以，轴承C的径向力：

Rc=

1410?25450?1600?2??20202?160?0.5?9662?406.82?2=10401.3N

轴承D的径向力：

RD=

1410?25450?250?2??20202?250?0.5?9662?406.82?2=23100.5N

轴承C，D均采用7315E，其额定动载荷Cr为134097N （3）对于轴承C，轴向力A=9662N，径向力R=10401.3N，并且

AR=0.93〉e，在此e

值为1.5tana约为0.402，由《机械设计》[2]中表18.7可查得X=0.4，Y=0.4cota=1.6

所以Q=fd?XA?YR?=1.2(0.4×9662＋1.6×10401.3)=24608.256N

Lh=

16670?Cr???n?Q?????10=

?134097????163.89?24608.256?166703=28963 h>L'h

所以轴承C满足使用要求。

（4）对于轴承D，轴向力A=0N，径向力R=23100.5N，并且

AR=.4187〉e

由《机械设计》[2]中表18.7可查得X=0.4，Y=0.4cota=1.6 所以Q=fd?XA?YR?=1.2×(1.6×23100.5)=44352.96N

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Lh=

16670?Cr???n?Q?????10=

?134097????163.89?44352.96?166703=4064.8 h >L'h

所以轴承D满足使用要求。

此节计算内容参考了《汽车设计实用手册》[1]和《汽车设计》关于主减速器的有

[3]

关计算。

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第三章 差速器设计

汽车在行驶过程中左，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的车轮；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、右车轮因滚动半径的不同而使左、右车轮行程不等。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的滑移或滑转。这不仅会加剧轮胎的磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。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要求。

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。差速器有多种形式，在此设计普通对称式圆锥行星齿轮差速器。

3.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理

图3-1 差速器差速原理

如图3-1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的距离均为r。

当行星齿轮只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转时，显然，处在同一半径r上的A、B、C三点的圆周速度都相等（图3-1），其值为?0r。于是?1=?2=?0，即差速器不

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起差速作用，而半轴角速度等于差速器壳3的角速度。

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=?0r+?4r，啮合点B的圆周速度为?2r=?0r-?4r。于是

?1r+?2r=（?0r+?4r）+(?0r-?4r)

即 ?1+ ?2=2?0 （3-1） 若角速度以每分钟转数n表示，则

n1?n2?2n0 （3-2） 式（3-2）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（3-2）还可以得知：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；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。

3.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构

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。如图3-2所示。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。

图3-2 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器

1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮垫片； 7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳

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3.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计

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。

3.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择

1.行星齿轮数目的选择 载货汽车采用4个行星齿轮。

2.行星齿轮球面半径RB的确定

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。

球面半径RB可按如下的经验公式确定：

RB?KB3T mm (3-3) 式中：KB——行星齿轮球面半径系数，可取2.52～2.99，对于有4个行星齿轮的载货汽车取小值；

T——计算转矩，取Tce和Tcs的较小值，N·m.

根据上式RB=2.6311512.5=58.7mm 所以预选其节锥距A0=60mm

3.行星齿轮与半轴齿轮的选择

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的范围内。

差速器的各个行星齿轮与两个半轴齿轮是同时啮合的，因此，在确定这两种齿轮齿数时，应考虑它们之间的装配关系，在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左右两半轴齿轮

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