车辆与动力工程学院毕业设计说明书
§4.3普通锥齿轮差速器齿轮的设计
一、差速器齿轮主要参数选择
1、普通锥齿轮差速器性行星的个数，n=2.
2、行星齿轮背面的球面半径Rb，反映了差速器锥齿轮的大小和承载能力。
R?KTbb3d （4-5）
Kb—行星齿轮球面半径系数，Kb?2.5?3.0
（N.m），Td=min[Tce,Tcs]=916.29 Td—差速器计算转矩，代入得Rb?KTb3d?29.14mm
3、锥齿轮的节锥矩A0
A0=(0.98～0.99)Rb=0.98?29.14=28.56mm 4、行星齿轮和半轴齿轮齿数的确定
为了使齿轮有较高的强度，其轮齿应取较大模数，因此行星齿轮的齿数
Z1应尽量少，但Z1一般不少于10个。半轴齿轮齿数Z2采用14～25个，大多
数汽车差速器的半轴齿与行星齿轮齿数比在1.5～2.0范外内，但应指出，这里有一些装配关系，即两半轴齿轮齿数和应是行星齿轮个数的整数倍，否则将不能装配。
行星齿轮齿数 Z1?10 半轴齿轮齿数 Z2?15 5、行星齿轮和半轴齿轮节锥角和模数的确定 行星齿轮节锥角：?1?arctan半轴齿轮节锥角：?2?arctan锥齿轮大端端面模数：m?取m?3
6、压力角
目前汽车差速器的齿轮大多采用22°30ˊ压力角，齿高系数等于0.8的
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Z1?33.7? （4-6）
Z2Z2?56.3? （4-7）
Z12A02sin?1?A0sin?2?3.17 （4-8） Z1Z2车辆与动力工程学院毕业设计说明书
齿形，最小齿数可减少到10。
7、参数计算
Z1?10， Z2?15， ??22?30ˊ，
? h?a?0.8， C?0.3， m=3
xmax?ha??Z1sin??0.063 取 0.06
2cos?1则变位系数 x1??x2?0.06
行星齿轮半轴齿轮的几何参数入表所示：
表4-1行星齿轮半轴齿轮的几何参数表
项目 齿数
行星齿轮 10
半轴齿轮 15
大端模数 分度圆锥角
3 3
?1?arctanZ1?33.7?Z2
?2?arctanZ2?56.3?Z1
分度圆直径 齿顶高
d1?mZ1?30mm d2?mZ2?45mm
?ha2?ha?C??x2m?3.3mm ??df2?mZ2?2?ha?C?x2??mcos?2?41.2mm
ha1??ha?x1?m?2.58mm
???df1?mZ1?2?ha?C?x1??mcos?1?24.31mm??齿根圆直径
齿高
??h1?2?2ha?C?m?3.8mm
?h1?22ha?C?m?3.8mm
??锥矩
R1?m22Z1?Z2?27mm2
R2?m22Z1?Z2?27mm2
齿根角
tg?f1?hf1?7.6? Rtg?f2?hf2?7.6? R齿顶角
?a1?6.3? ?a2?6.3?
顶锥角
?a1??1??f1?41.3? ?a2??2??f2?63.9?
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根锥角
?f1??1??f1?26.1?
?f2??2??f2?48.7?
8、行星齿轮轴直径及支承长度的确定
T0?103行星齿轮轴直径：d? =14.9 （㎜） （4-9）
1.1??c?nrd示中： T0—差速器设计要去传递的扭矩。（Nm） n—行星轮个数
?c—支承面许用挤压应力 （N/mm2） rd—行星齿轮支承面中点到锥顶的距离（㎜） 支承长度 L=1.1d 挤压应力≤98N/mm2
d=9.6㎜ ， 取d=20㎜， L=22mm ， 二、差速器齿轮强度计算
差速器齿轮的尺寸受结构的限制，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。齿轮弯曲应力为：
?w?2Tckskm ?103 （4-10）
mnJkvb2d2式中：Tc—半轴齿轮计算扭矩
n—行星齿轮个数
b2 —半轴齿轮齿宽（㎜）
d2—半轴齿轮较大分度圆直径（㎜）
ks、km、kv—修正系数，与主减速器齿轮计算相同。
J—综合系数，差得J=0.225(用滚切法在刨齿机上加工)
?w?2Tckskm ?103?253.9N/mm2?980N/mm2 （4-11）
kvmb2d2nJ
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第五章 半轴和桥壳的设计
§5.1半轴设计
一、半轴的安装型式
半轴用来传递扭矩，其内端有花键与半轴齿轮连接，外端有凸缘或由花键与凸缘连接带动车轮，一般为实心轴。
半轴的安装型式主要有：全浮式、半浮式和3/4浮式三种。
全浮式半轴将驱动轮轮毂用两个轴承支承在桥壳上，车轮中心线在两轴承中间，半轴不仅承受车重，又承受扭矩，这种型式多用于载重汽车和总质量较大的轿车。
半浮式半轴的支撑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。其机构简单，所受载荷较大，只用于乘用车和总质量较小的商用车上。
3/4浮式试办轴轮故只有一个轴承支承桥壳，车轮中心线之间有一段距离，因此半轴出手扭矩外，还受一部分弯矩，一般只用于乘用车和总质量较小的商用车上。
本设计选用半浮式半轴。 二、半浮式半轴的设计计算
计算时首先应合理地确定作用在半轴上的载荷，应考虑到以下三种可能的载荷工况；
1、纵向力Fx2（驱动力或制动力）最大和侧向力Fy2为0； 2、侧向力Fy2最大和纵向力作用Fx2为0；
3、汽车通过不平路面，垂直力Fz2最大，纵向力Fx2为0，侧向力Fx2为0。 半浮式半轴在上述第一种载荷工况下
'G2/2=4559.94 N，纵向力Fx2最大，侧向力Fy2为0；此时垂向力Fz2?m2'纵向力最大值Fx2?Fz2?=3647.95 N，计算时m2取1.2，??0.8。
半轴弯曲强度应力?和扭转切应力?为
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32aFx22?Fz22 ??（5-1） 3?d
??16Fx2rr（5-2） 3?d
a为轮毂支撑轴承到车轮中心平面之间的距离。 ??286.5MPa ??139.89MPa 合成应力?h=?2?4?2=400.45mpa
侧向力Fy2最大，纵向力Fx2=0，此时意味着发生侧滑外轮胎的垂直反力
Fz2o和内轮胎上的垂直反力Fz2i分别为
Fz2o?G2(0.5?
hgB2?1)
（5-3）
Fz2i?G2?Fz2o （5-4）
式中，hg为汽车质心高度；B2为轮距；?1为侧滑附着系数，计算时取1.0
Fz2o=5699.9N
Fz2i=1900N
外轮上的侧向力Fy2o和内轮上的侧向力Fy2i分别为 Fy2o=Fz2o?1
F? Fy2i=y2i1
这样，外轮半轴的弯曲应力?0和内轮半轴的弯曲应力?i分别为
?0??i?32(Fy20rr?Fz20a)?d332(Fy2irr?Fz2ia)?209.6024 （5-5）
?d3?210.772 （5-6）
汽车通过不平路面垂向力Fz2最大，纵向力Fx2为0，侧向力Fy2也为0，此时垂直力最大值Fz2为
Fz2?1（5-7） kG22
式中，k为动载系数，轿车：k=1.75，货车：k=2.0，越野车：k=2.5
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