2016新编车差速器的虚拟设计及齿轮的工艺过程设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】.doc
《2016新编车差速器的虚拟设计及齿轮的工艺过程设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2016新编车差速器的虚拟设计及齿轮的工艺过程设计【含全套CAD图纸和WORD说明书】.doc(45页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、陕西理工学院毕业设计目 录1 前言11.1差速器的概述11.2差速器的种类及工作原理21.2.1普通圆锥齿轮差速器及工作原理21.2.2抗滑差速器及工作原理51.3 本课题研究的内容62 奔驰S600Pullman差速器选型72.1引言72.2三种差速器的性能比较72.2.1牵引特性82.2.2动力特性82.2.3受力状况82.2.4驱动轮的磨损82.2.5通过性能92.2.6工艺性能92.3 奔驰S600Pullman差速器的选型92.4对称式圆锥行星齿轮差速器的结构92.5对称式圆锥行星齿轮差速器的工作原理103 差速器的基本参数的选择和设计计算123.1行星齿轮差速器的确定123.1.1
2、行星齿轮数目的选择123.1.2行星齿轮球面半径的确定123.1.3预选其节锥距123.1.4行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择123.1.5行星齿轮节锥角123.1.6模数及节圆直径的计算133.1.7压力角133.1.8行星齿轮安装孔直径及其深度的确定133.2差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算133.3差速器直齿锥齿轮的强度计算153.4差速器齿轮的材料163.5行星齿轮跟半轴齿轮的图形163.6从动轮与差速器壳联接螺栓计算163.7十字轴的强度校核174 差速器的三维设计19III4.1汽车差速器主要零部件的造型设计194.1.1行星齿轮建模194.1.2 机架的建模214.2锥齿轮差速器的装配
3、234.3差速器的运动仿真244.4爆炸图的生成以及动画仿真245 锥齿轮的加工过程设计原则275.1工艺的定义275.2锥齿加工方法285.3锥齿轮的工艺分析285.4确定毛坯及加工余量285.5齿段加工29参考文献30致谢31IV差速器的虚拟设计及锥齿轮的工艺加工过程000(陕西理工学院机械工程学院机械设计制造及其自动化000班,陕西,汉中 723000)指导老师:000 摘要:在机械的设计与制造中,差速器是一个重要的组成部分,它的作用就是在向两边半轴传递动力时,允许两边半轴以不同的转速旋转,使两边驱动轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶。本课题对汽车差速器的原理进行研究,进行汽车差速器的设
4、计工作,并对锥齿轮进行工艺过程设计。关键词:差速器;三维设计;工艺过程。IThe virtual design of automobile differential and the process of the machining of gear 000(Grade00,Class0,Major Mechanical design and manufacture and its automation ,Mechanical Engineering Dept,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723000,Shaanxi)Tutor:000 Abs
5、tract:In the design and manufacture of machinery, the differential is an important part.Its role is to allow the two axis to rotate at different speeds when the axis is transmitted to both sides.Make both sides drive wheel as far as possible with the pure rolling of the form as not isometric drive.T
6、he research on the principle of the differential is carried out in this thesis.,Design work for vehicle differential,And the process design of the bevel gears is designed.Keywords: Differential mechanism;3D design;Technological process.II1 前言 1.1差速器的概述 随着车辆工业及工程机械的发展,零部件供应商和规模较大的零部件厂把形成自主开发能力建设摆到重要地
7、位,提升产品技术水平,实现了和主机厂同步开发甚至超越主机厂产品发展的优势,这是增强竞争力的关键所在点,形成了“引进一吸收一试制一自主创新”的良性发展。 新车型的研发中,驱动桥作为车辆传动系中的一个关键的部件总成,其性能直接影响着整车性能。差速器则是驱动桥的关键部件之一,力矩的分配和各构件的强度,直接决定了车辆的转向性能、通过性和可靠性。车辆行驶运动学的要求和实际驱动轮、道路及其相互关系表明:车辆在行驶过程中,左右驱动轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的,例如转弯时内侧驱动轮行程比外侧驱动轮短。即使车辆作直线行驶,也会由于左右驱动轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同,或由于左右两驱动轮的
8、气压、驱动轮负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素,引起驱动轮滚动半径不相等1。这种情况下,如果驱动桥的左右驱动轮刚性连接,则不论转弯行驶或直线行驶,均会引起驱动轮在路面上的滑移或滑转。一方面会加剧驱动轮磨损,功率和燃料消耗;另一方面会使转向沉重,通过性和操纵性变坏,如图1.1所示是车辆转变示意图。所以,在驱动桥的左右轮间都装有轮间差速器。在多桥驱动的车辆上还装有轴间差速器,以提高其通过性,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,传动系零件损坏,驱动轮磨损和燃料消耗等。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角速度转动。即差速器是一个差速传动机构,用来保证各驱
9、动轮在各种运动条件下的动力传递,避免驱动轮与地面间打滑。 图1.1 车辆转弯示意图 国内外大多车桥制造企业所需的差速器都是分别从零部件制造厂购买齿轮,壳体和垫片等零件,然后自行装配差速器总成。这种方式,一方面增加了车桥企业的劳动量,因此车桥企业希望根据需求直接采购差速器总成;另一方面也限制了零部件厂的利润空间,而零部件厂也希望产品系统化以提高利润。因此差速器的参数化设计以及强度验证成为双方都函待解决的问题。1.2差速器的种类及工作原理1.2.1普通圆锥齿轮差速器及工作原理 目前国产车辆及其它类车辆基本都采用了对称式锥齿轮普通差速器。对称式锥齿轮差速器由行星齿轮、半轴齿轮、行星齿轮轴(十字轴或一
10、根直销轴)和差速器壳等组成(见图1.2)。(从前向后看)左半差速器壳2和右半差速器壳8用螺栓固紧在一起。主减速器的从动齿轮7用螺栓(或铆钉)固定在差速器壳右半部8的凸缘上。十字形行星齿轮轴9安装在差速器壳接合面处所对出的园孔内,每个轴颈上套有一个带有滑动轴承(衬套)的直齿圆锥行星齿轮6,四个行星齿轮的左右两侧各与一个直齿圆锥半轴齿轮4相啮合。半轴齿轮的轴颈支承在差速器壳左右相应的孔中,其内花键与半轴相连。与差速器壳一起转动(公转)的行星齿轮拨动两侧的半轴齿轮转动,当两侧驱动轮所受阻力不同时,行星齿轮还要绕自身轴线转动-自转,实现对两侧驱动轮的差速驱动。行星齿轮的背面和差速器壳相应位置的内表面,
11、均做成球面,这样作能增加行星齿轮轴孔长度,有利于和两个半轴齿轮正确地啮合。2 在传力过程中,行星齿轮和半轴齿轮这两个锥齿轮间作用着很大的轴向力,为减少齿轮和差速器壳之间的磨损,在半轴齿轮和行星齿轮背面分别装有平垫片3和球面垫片5。垫片通常用软钢、铜或者聚甲醛塑料制成。1-轴承;2-左外壳;3-垫片;4-半轴齿轮;5-垫圈;6-行星齿轮; 7-从动齿轮;8-右外壳;9-十字轴;10-螺栓图1.2 差速器构造零件的分解普通对称式圆锥行星齿轮差速器结构示意图如下图1.3所示:图1.3 普通差速器结构示意图差速器的润滑是和主减速器一起进行的。为了使润滑油进入差速器内,往往在差速器壳体上开有窗口。为保证
12、润滑油能顺利到达行星齿轮和行星齿轮轴轴颈之间,在行星齿轮轴轴颈上铣出一平面,并在行星齿轮的齿间钻出径向油孔。在中级以下的车辆上,由于驱动驱动轮的转矩不大,差速器内多用两个行星齿轮。相应的行星齿轮轴相为一根直销轴,差速器壳可以制成开有大窗孔的整体式壳,通过大窗孔,可以进行拆装行星齿轮和半轴齿轮的操作。普通齿轮式差速器的两个特性:(1)对称式锥齿轮差速器中的运动特性关系式如图1.3 所示为普通对称式锥齿轮差速器简图。差速器壳3作为差速器中的主动件,与主减速器的从动齿轮6和行星齿轮轴5连成一体。半轴齿轮1和2为差速器中的从动件。行星齿轮即可随行星齿轮轴一起绕差速器旋转轴线公转,又可以绕行星齿轮轴轴线
13、自转。设在一段时间内,差速器壳转了N0圈,半轴齿轮1和2分别转了N1圈和N2(N0、N1 和N2不一定是整数)圈,则当行星齿轮只绕差速器旋转轴线公转而不自转时,行星齿轮拨动半轴齿轮1和2同步转动,则有:N1 N2 N01,2-半轴齿轮;3-差速器壳;4-行星齿轮;5-行星齿轮轴;6-主减速器从动齿轮图1.4 差速器运动原理示意图 当行星齿轮在公转的同时,又绕行星齿轮轴轴线自转时,由于行星齿轮自转所引起一侧半轴齿轮1比差速器壳多转的圈数(N4)必然等于另一侧半轴齿轮2比差速器壳少转的圈数。 于是有: N1 N0 N4 和 N2 N0 N4 以上两种情况,N1 、N2 与N0之间都有以下关系式:N
14、1 N22N0 若用角速度表示,应有:1 220其中 1 、2和0分别为左、右半轴和差速器壳的转动角速度。 上式表明,左右两侧半轴齿轮的转速之和等于差速器壳转速的两倍,这就是两半轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮差速器的运动特性关系式。(2)对称式锥齿轮差速器中的转矩分配关系式 在以上差速器中,设输入差速器壳的转矩为M0 ,输出给左、右两半轴齿轮的转矩为M1和M2。当与差速器壳连在一起的行星齿轮轴带动行星齿轮转动时,行星齿轮相当于一根横向杆,其中点被行星齿轮轴推动,左右两端带动半轴齿轮转动,作用在行星齿轮上的推动力必然平均分配到两个半轴齿轮之上。又因为两个半轴齿轮半径也是相等的。所以当行星齿轮没有自
15、转趋势时,差速器总是将转矩M0平均分配给左、右两半轴齿轮,即M1M20.5 M0。 当两半轴齿轮以不同转速朝相同方向转动时,设左半轴转速nl大于右半轴转速n2,则行星齿轮将按图1-4上实线箭头n4的方向绕行星齿轮轴轴颈5自转,此时行星齿轮孔与行星齿轮轴轴颈间以及行星齿轮背部与差速器壳之间都产生摩擦,半轴齿轮背部与差速器壳之间也产生摩擦。这几项摩擦综合作用的结果,使转得快的左半轴齿轮得到的转矩M1减小,设减小量为0.5Mf;而转得慢的右半 轴齿轮得到的转矩M1增大,增大量也为0.5Mf。因此,当左右驱动驱动轮存在转速差时,M1 = 0.5(M0-Mf)M2 = 0.5(M0+Mf) 左、右驱动轮
16、上的转矩之差等于折合到半轴齿轮上总的内摩擦力矩Mf。1-半轴齿轮;2-半轴齿轮;3-行星齿轮轴;4-行星齿轮图1.5 差速器扭矩分配示意图 差速器中折合到半轴齿轮上总的的内摩擦力矩Mf与输入差速器壳的转矩M0之比叫作差速器的锁紧系数K,即KMfM0 输出给转得快慢不同的左右两侧半轴齿轮的转矩可以写成:M1=0.5 M0(1K)M2=0.5 M0(1+ K) 输出到低速半轴的转矩与输出到高速半轴的转矩之比Kb可以表示为:Kb=M2/M1=(1+K)/(1-K) 锁紧系数K可以用来衡量差速器内摩擦力矩的大小及转矩分配特性,目前广泛使用的对称式锥齿轮差速器,其内摩擦力矩很小,锁紧系数K为0.050.
17、15, 输出到两半轴的最大转矩之比Kb 1.111.353。因此可以认为无论左右驱动轮转速是否相等,对称式锥齿轮差速器总是将转矩近似平均分配给左右驱动轮的。这样的转矩分配特性对于车辆在良好路面上行驶是完全可以的,但当车辆在坏路面行驶时,却会严重影响其通过能力。例如当车辆的一侧驱动驱动轮驶入泥泞路面,由于附着力很小而打滑时,即使另一驱动轮是在好路面上,车辆往往不能前进。这是因为对称式锥齿轮差速器平均分配转矩的特点,使在好路面上驱动轮分配到的转矩只能与传到另一侧打滑驱动轮上很小的转矩相等,以致使车辆总的牵引力不足以克服行驶阻力而不能前进。为了提高车辆在坏路上的通过能力,可采用各种型式的抗滑差速器。
18、抗滑差速器的共同特点是在一侧驱动轮打滑时,能使大部分甚至全部转矩传给不打滑的驱动轮,充分利用另一侧不打滑驱动轮的附着力而产生足够的牵引力,使车辆继续行驶。1.2.2抗滑差速器及工作原理 常用的抗滑差速器有:强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器(有摩擦片式、滑块凸轮式等结构型式)、牙嵌式自由轮差速器和托森差速器等。下面对强制锁止式差速器和托森差速器的结构和工作原理作比较简单的介绍。1.2.2.1强制锁止式差速器 强制锁止式差速器:在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。可以用电磁阀控制的气缸操纵一个离合机构,使一侧半轴与差速器壳相接合。由该种差速器中的运动特性关系式:122 0 如1或20,则必有12
19、,这就相当于把左右两半轴锁成一体一同旋转。这样,当一侧驱动轮打滑而牵引力过小时,从主减速器传来的转矩绝大部分部分配到另一侧驱动轮上,使车辆得以通过这样的路段。强制锁止式差速器结构简单,但一般要在停车时进行操纵。而且接上差速锁时,左右驱动轮刚性连接,将产生前转向困难,驱动轮磨损严重等问题。1.7 强制锁止式差速器1.2.2.2托森差速器 托森差速器如图1.8所示,由差速器壳,左、右半轴蜗杆、蜗轮轴和蜗轮等组成。差速器壳与主减速器的被动齿轮相连。三对蜗轮通过蜗轮轴固定在差速器壳上,分别与左、右半轴蜗杆相啮合,每个蜗轮两端固定有直齿圆柱直齿轮。成对的蜗轮通过两端相互啮合的直齿圆柱齿轮发生联系。差速器
20、外壳通过蜗轮轴带动蜗轮绕差速器半轴轴线转动,蜗轮再带动半轴蜗杆转动。当车辆转向时,左、右半轴蜗杆出现转速差,通过成对蜗轮两端相互啮合的直齿圆柱齿轮相对转动,使一侧半轴蜗杆转速加快,另一侧半轴蜗杆转速下降,实现差速作用。转速比差速器壳快的半轴蜗杆受到三个蜗轮给予的与转动方向相反的附加转矩,转速比差速器壳慢的半轴蜗杆受到另外三个蜗轮给予的与转动方向相同的附加转矩,从而使转速低的半轴蜗杆比转速高的半轴蜗杆得到的驱动转矩大,即当一侧驱动轮打滑时,附着力大的驱动轮比附着力小的驱动轮得到的驱动转矩大。1-差速器壳;2-直齿轮轴;3-半轴;4-直齿轮;5-主减速器被动齿轮;6-蜗伦;7-蜗杆图1.8 托森轮
21、间差速器 托森差速器又称蜗轮蜗杆式差速器,其锁紧系数K为0.56, 输出到两半轴的最大转矩之比Kb 3.5。1.3 本课题研究的内容本课题针对汽车差速器的设计展开研究,设计一台奔驰s600 pullman防弹车差速器,让发动机的动力经过离合器、变速器、传动轴,经过了驱动桥上减速器的减速增矩之后,就要面临左右车轮的扭矩的分配,实现左右车轮的不同速度,使两边车轮尽可能以纯滚动的形式不等距行驶,减少轮胎与地面的摩擦,以使车辆转向,在驾驶员座椅的前方,操纵柄枢转地安装至车身上,以通过操纵柄的旋转来使车辆转向。本课题研究的的主要内容:(1)差速器研究的背景;(2)查阅相关资料,掌握差速器的工作原理,确定
22、相关参数;(3)绘制汽车差速器原理图,对系统设计计算、选型;(4)运用三维软件对设计的差速器进行建模,并运用AutoCAD绘制汽车装配图;(5)进行锥齿轮机械加工工艺过程设计,并生成相应工序卡片。2 奔驰S600Pullman差速器选型2.1引言 根据车辆行驶运动学的要求和实际的驱动轮、道路以及它们之间的相互关系表明:车辆在行驶过程中左右驱动轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如,转弯时外侧驱动轮的行程总要比内侧的长。另外,即使车辆作直线行驶,也会由于左右驱动轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同,或由于左右驱动轮驱动轮气压、驱动轮负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右驱
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 含全套CAD图纸和WORD说明书 2016 新编 差速器 虚拟 设计 齿轮 工艺 过程 全套 CAD 图纸 WORD 说明书
链接地址:https://www.31doc.com/p-2246299.html