目 录
第1章 绪论 ............................................................. 1
1.1 课题研究背景 .................................................... 1
1.1.1 国内外的研究动态 .......................................... 1 1.1.2 差速器今后的发展 .......................................... 4 1.2 课题研究的意义 .................................................. 5 1.3 课题主要内容 .................................................... 6 第2章 差速器结构方案的选择 ............................................. 7
2.1 对称锥齿轮式差速器 .............................................. 7
2.1.1 普通锥齿轮式差速器 ........................................ 7 2.1.2 摩擦片式差速器 ............................................ 8 2.1.3 强制锁止式差速器 .......................................... 9 2.2 滑块凸轮式差速器 ............................................... 10 2.3 蜗轮式差速器 ................................................... 11 2.4 牙嵌式自由轮差速器 ............................................. 12 2.5 结构方案的确定 ................................................. 12 第3章 详细设计计算过程 ................................................ 14
3.1 差速器的设计计算与校核 ......................................... 14
3.1.1 差速器齿轮主要参数选择 ................................... 14
3.1.1.1 行星齿轮数目n的选择 ............................... 14 3.1.1.2 行星齿轮球面半径的确定 ............................. 14 3.1.1.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数、的选择 ..................... 17 3.1.1.4 行星齿轮和半轴齿轮节锥角，模数m的确定 ............. 17 3.1.1.5 压力角α ........................................... 18 3.1.1.6 行星齿轮轴直径d及支承长度 ......................... 18 3.1.2 差速器齿轮的强度计算 ..................................... 19 3.1.3 汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表 ................... 20 3.1.4 差速器齿轮的材料 ......................................... 22 3.2 半轴的设计计算及校核 ........................................... 22
3.2.1 半轴结构形式选择 ......................................... 22 3.2.2 半轴详细计算与校核过程 ................................... 23
3.2.2.1 全浮式半轴的计算载荷的计算 ......................... 23 3.2.2.2 全浮式半轴的杆部直径的计算 ......................... 23 3.2.2.3 半轴的扭转切应力 ................................... 23 3.2.2.4 半轴的扭转角 ....................................... 24 3.2.2.5 半轴花键强度校核 ................................... 24 3.2.2.6 半轴的结构设计及材料选取 ........................... 25
第4章 三维模型的建立 .................................................. 26
4.1 Pro/E软件简介 .................................................. 27 4.2 差速器结构设计 ................................................. 28 4.3 差速器各零件的三维实体建模 ..................................... 28 4.4 差速器三维装配模型的建立 ....................................... 29
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4.5 结语 ........................................................... 31 第5章 差速器十字轴加工工艺 ............................................ 31
5.1 轴类零件的功用、结构特点及技术要求 ............................. 31 5.2 轴类零件的毛坯和材料 ........................................... 32 5.3 十字轴的加工工艺分析 ........................................... 33 5.4 十字轴的制造工艺过程 ........................................... 34 结 论 ................................................................... 35 参考文献： .............................................................. 37 致 谢 ................................................................... 39
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TY1250型载货汽车差速器设计
摘 要
差速器是汽车转向过程中所必须的传动机构，差速器在重型载重车上使用较频繁，损坏较严重。所以对于差速器的结构设计，相关参数的优化设计、性能设计等都非常重要。本文首先介绍了差速器技术的应用背景及国内外研究动态。对差速器的工作原理、结构、作用及种类等进行了详细的介绍。在做出各种比较之后，确定对称式圆锥行星齿轮差速器为设计类型。对称式圆锥行星齿轮差速器能把扭矩大致平均的分配给半轴，并允许车轮有相对转动。对差速器进行了详细的设计计算，从而确定了差速器各个零部件如半轴齿轮、行星齿轮、十字轴等的详细参数，确定了各零部件的选用材料，并校核了各个零部件的强度。简述了依据汽车设计规范对差速器各零件进行结构设计的主要思路，给出了在Pro/ E 软件中基于特征创建差速器各零件三维模型的思路与结果，阐述了建立差速器三维装配模型的方法和主要步骤。差速器各零件三维精确建模有助于提高其零件的数控加工精度，三维虚拟装配则有助于及时发现和解决结构设计中的问题，从而缩短差速器产品的研发周期，降低设计成本。介绍了差速器典型零部件的加工工艺过程。
关键词：差速器；结构设计；三维建模；虚拟装配；加工工艺
I
The design of differential for TY1250-based Truck
Abstract
Differential is a necessary transmission system in steering process，which is used frequently on heavy truck, and is often damaged severely．Therefore, the structural design for the differential, the relevant parameter optimization, design for performance, etc. are very important. Firstly,this paper describes the background and research and dynamic of the differential.On this basis, make a detailed description for the working principle ,structure, function and types and soof of the differential. Making all kinds of comparisons, to determine the symmetric cone used for the design of planetary gear type differential. Symmetrical cone planetary gear differential can roughly evenly distribute the torque to the axle, and allows a relative rotation wheel. On differential conducted detailed design calculation thereby identified differential various components such Axle gears, planetary gear, cross shaft etc. detailed parameters determined each parts selection materials and check various Ling components intensity. After the major idea of configuration design for automobile differential based on criterions of automobile design were expounded, the thoughts and results of 3 -D modeling of parts for differential based on feature were presented by Pro/ Engineer software. Finally, the method and steps of 3-D virtual assembly modeling were expounded. Precise 3-D modeling of parts for differential are helpful to improving precision of NC, and 3-D virtual assembly are helpful to detecting and setttling problems of configuration design, so time of develoment for differential manufacture will be shortened and cost of the design will be reduced. Finally, the typical differential parts machining process are introduced.
Key words: differential; configuration design; 3-D modeling; virtual assembly;
processing technic
II
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
目前国内重型汽车的差速器产品技术基本源自美国、德国、 日本等几个传统的工业国家，我国现有技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。但是目前我国的差速器没有自己的核心技术产品，自主开发能力仍然很弱，影响了整车的开发。在差速器的技术开发上还有很长的路要走。
1.1.1 国内外的研究动态
目前汽车在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每个部件都在发生着变化。差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高需求的车辆。国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断地进步，年销售额达18亿美金的伊顿公司汽车集团是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机、变速箱、牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位。主要产品包括发动部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器类产品04年的销售量达250万只，在同类产品中居领导地位。国内的差速器起步较晚，目前的发展主要靠引进消化国外产品来满足需求。
因此，我们要抓住市场机遇，在保证现有差速器生产和改进的同时，要充分认识到改革与发展的关系，更要认识到创新对发展的巨大推动作用。我们要紧随世界的步伐，使我们的产品向高技术含量，智能化得方向发展，开发出适合我国国情的，具有自主知识产权的新一代差速器。
目前国内外差速器的典型结构类型举例如下： 1）无单边滑动摆块式差速器
研制了一种新型无单边滑动摆块式汽车差速器，阐述其工作原理和结构设计，加工了试验样机，进行了装车道路试验。结果表明，与常规差速器相比，这种新型差速器结构简单、加工成本低，在道路试验中能够可靠地实现差速工作，在泥泞、湿滑等不良路面上能够有效避免车轮单侧打滑。
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