差速器大专毕业论文4000字

篇一：汽车差速器的设计与分析毕业论文

摘 要

本次毕业设计主要是对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主

要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用CATIA软件对差速器进行建模工作，也让我在学习方面得到了提高。

关键词：半轴，差速器，齿轮结构

目 录

1.引言.............................................................. 1

1.1汽车差速器研究的背景及意义.............................................................................. 1

1.2汽车差速器国内外研究现状.................................................................................. 1

1.2.1国外差速器生产企业的研究现状....................................................................... 1

1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状....................................................... 2

1.3汽车差速器的功用及其分类.................................................................................. 3

1.4毕业设计初始数据的来源与依据.......................................................................... 4

1.5本章小结.................................................................................................................. 5

2.差速器的设计方案.................................................. 6

2.1差速器的方案选择及结构分析.............................................................................. 6

2.2差速器的工作原理.................................................................................................. 7

2.3本章小结.................................................................................................................. 9

3.差速器非标准零件的设计........................................... 10

3.1对称式行星齿轮的设计计算................................................................................ 10

3.1.1对称式差速器齿轮参数的确定......................................................................... 10

3.1.2差速器齿轮的几何计算图表............................................................................. 15

3.1.3差速器齿轮的强度计算..................................................................................... 16

3.1.4差速器齿轮材料的选择..................................................................................... 18

3.1.5差速器齿轮的设计方案..................................................................................... 18

3.2差速器行星齿轮轴的设计计算............................................................................ 19

3.2.1行星齿轮轴的分类及选用................................................................................. 19

3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计..................................................................................... 20

3.2.3行星齿轮轴材料的选择..................................................................................... 20

3.3差速器垫圈的设计计算........................................................................................ 20

3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计............................................................................. 20

3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计......................................................................... 21

3.4本章小结................................................................................................................ 21

4.差速器标准零件的选用............................................. 22

4.1螺栓的选用和螺栓的材料.................................................................................... 22

4.2螺母的选用和螺母的材料.................................................................................... 22

4.3差速器轴承的选用................................................................................................ 22

4.4十字轴键的选用.................................................................................................... 23

4.5本章小结................................................................................................................ 23

5.差速器总成的装配和调整........................................... 24

5.1差速器总成的装配................................................................................................ 24

5.2差速器零部件的调整............................................................................................ 24

5.3本章小结................................................................................................................ 24

附图............................................................... 25

参考文献........................................................... 26

致谢............................................................... 27

1.引言

1.1汽车差速器研究的背景及意义

汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”[1]。汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮在同一时间内要移动不同的距离，外轮移动的距离比内轮大。差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右两半轴以不同转速旋转（差速）[2]。本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而2008年开始的全球金融危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。

目前国内重型汽车的差速器产品的技术基本源自美国、德国、日本等几个传统的工业国家，我国现有的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。但是目前我国差速器的自主开发能力仍然很弱，影响了整车新车的开发，在差速器的技术开发上还有很长的路要走[3]。

1.2汽车差速器国内外研究现状

当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[4]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，汽车的每一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要求的车辆。

1.2.1国外差速器生产企业的研究现状

国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断的进步。年销售额达18亿美金的伊顿公司汽车集团[5]是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机气体管理，变速箱，牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位，对汽车差速器的内部各零件的加工制造要用精密制造方法[6]。零件主要产品包括发动机气体管理部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器产品在同类产品中居领先地位。伊顿公司开发了新型的锁式差速器，它的工作原理与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑[7]，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速

篇二：差速器毕业设计 论文

目 录

摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................................... II

1 引言....................................................................................................................................... 3

1.1 差速器的作用 ......................................................................................................... 3

1.2 差速器的工作原理 ................................................................................................. 3

1.3 差速器的方案选择及结构分析 ............................................................................... 7

1.3.1 差速器的方案选择 ....................................................................................... 7

1.3.2差速器的结构分析 ........................................................................................ 7

2 差速器的设计 ....................................................................................................................... 8

2.1 差速器设计初始数据的来源与依据 ....................................................................... 8

2.2 差速器齿轮的基本参数的选择 ............................................................................... 8

2.3 差速器齿轮的几何尺寸计算 ................................................................................. 12

2.3.1 差速器直齿锥齿轮的几何参数 ................................................................. 12

2.3.2 差速器齿轮的材料选用 ............................................................................. 13

2.3.3 差速器齿轮的强度计算 ............................................................................. 14

3 差速器行星齿轮轴的设计计算 ......................................................................................... 15

3.1 行星齿轮轴的分类及选用 ..................................................................................... 15

3.2 行星齿轮轴的尺寸设计 ......................................................................................... 16

3.3 行星齿轮轴材料的选择 ......................................................................................... 16

3.4 差速器垫圈的设计计算 ......................................................................................... 16

3.4.1 半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 ..................................................................... 17

3.4.2 行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 ................................................................. 17

4 差速器标准零件的选用 ..................................................................................................... 17

4.1 螺栓的选用和螺栓的材料 ..................................................................................... 17

4.2 螺母的选用和螺母的材料 ..................................................................................... 18

4.3 差速器轴承的选用 ................................................................................................. 18

4.4 十字轴键的选用 ..................................................................................................... 18

5 半轴的设计 ......................................................................................................................... 18

5.1 半轴的选型 ............................................................................................................. 18

5.2 半轴的设计计算 ..................................................................................................... 19

5.2.1 半轴的受力分析 ......................................................................................... 19

5.2.2 半轴计算载荷的确定 ................................................................................. 20

5.2.3 半轴杆部直径初选 ..................................................................................... 21

5.2.4 半轴的强度计算 ......................................................................................... 21

5.2.5 半轴的材料 ................................................................................................. 22

6 差速器总成的装配和调整 ................................................................................................. 23

6.1 差速器总成的装配 ................................................................................................. 23

6.2 差速器总成的装配 ................................................................................................. 23

解放CA1092型汽车差速器的设计

摘 要

本文参照传统差速器的设计方法进行了解放CA1092型载货汽车差速器的设计，首先根据经验公式进行计算，参考圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，确定出差速器齿轮的主要设计参数，然后对差速器齿轮的强度进行计算和校核，最后进行一些标准件的选用和非标准件的设计。文章对差速器的工作原理和方案选择也作出了简略说明。

关键词 汽车/差速器/设计

LIBERATION CA1092 CARS DIFFERENTIAL DESIGN

Abstract

This article refers to the traditional differential design methods, conducted a liberated CA1092-type truck differential design. First, calculated according to the empirical formula, reference structure size cone the planetary gear differential, determined the main design parameters of the differential gear. Then calculate the strength of the differential gear and check. Finally, some of the standard parts selection and design of non-standard. Articles on the working principle and scheme selection differentials also made a brief explanation.

KEY WORDS automobile/ differential / design

1 引言

在汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。

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是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两车轮接触的路面条件不同，行驶阻力不等等。如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行驶或者直线行驶，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器[1]。

差速器是个差速传动机构，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，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑[2]。

近几年来中国汽车差速器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高技术产品发展。差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化，目前汽车上最常用的就是对称式锥齿轮差速器，还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器。其中的托森差速器是一种新型差速器机构，它能解决在其它差速器内差动转矩较小时不能起差速作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题[3]。

1.1 差速器的作用

汽车在直线行驶时，左右车轮转速几乎相同，而在转弯时，左右车轮转速不同，差速器能实现左右车轮转速的自动调节，允许左右车轮以不同的转速旋转。汽车差速器是汽车传动中的最重要的部件之一，它有三大作用：首先是将发动机输出的动力传输到车轮上；其次，将主减速器已经增加的扭矩一分为二的分配给左右两根半轴；最后，担任汽车主减速齿轮，在动力传输至车轮前将传动系的转速减下来，将动力传到车轮上，同时允许两侧车轮以不同的轮速转动[4]。差速器对提高汽车行驶平稳性和其通过性有着独特的作用，是汽车设计的重点之一。

1.2 差速器的工作原理

差速器的这种调整是自动的，这里涉及到“最小能耗原理”，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能），它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。 当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，

从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。

驱动桥两侧的驱动轮若用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当汽车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是汽车直线行驶，也会因路面不平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。

车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使汽车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。

差速器采用对称式圆锥齿轮结构，其原理如下图所示：

35

图1-2 差速器差速原理图

篇三：汽车差速器毕业毕业论文

目录

第一部分 差速器设计及驱动半轴设计

1 车型数据 ………………………………………………………………………… 3 2 普通圆锥齿轮差速器设计…………………………………………………………4

2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理 ………………………………4

2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构.............................. 6

2.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算........................ 6

2.3.1 差速器齿轮的基本参数的选择............................ 6

2.3.2 差速器齿轮的几何计算................................. 10

2.3.3 差速器齿轮的强度计算................................. 12

2.3.4差速器齿轮的材料 ............................................. 13 3 驱动半轴的设计………………………………………………………………… 14

3.1 半浮式半轴杆部半径的确定.................................... 14

3.2 半轴花键的强度计算.......................................... 16

3.3 半轴其他主要参数的选择..................................... 17

3.4 半轴的结构设计及材料与热处理............................... 17

1. 6109客车车型数据 ………………………………………………………… 19

1.1尺寸参数 …………………………………………………………………… 19

1.2质量参数 ………………………………………………………………19

1.3发动机技术参数 ……………………………………………………………19

1.3传动系的传动比 ……………………………………………………………19

1.5轮胎和轮辋规格 ………………………………………………………20

2. 动力性计算………………………………………………………………20

2.1发动机使用外特性………………………………………………………20

2.2车轮滚动半径 …………………………………………………………20

2.3滚动阻力系数f………………………………………………………20

2.4空气阻力系数和空气阻力 …………………………………………20

2.5机械效率 ……………………………………………………………20

2.6计算动力因数 ………………………………………………………………20

2.7确定最高车速 ………………………………………………………………22

2.8确定最大爬坡度 ……………………………………………………………22

2.9确定加速时间 ………………………………………………………………23

3.燃油经济性计算 …………………………………………………………………23第二部分 6109客车总体设计要求……………………………………………… 19

4.制动性能计算……………………………………………………………………23

4.1最大减速度…………………………………………………………………23

4.2制动距离S……………………………………………………………………23

4.3上坡路上的驻坡坡度i1max：…………………………………………………24

4.4下坡路上的驻坡坡度i2max：…………………………………………………24

5. 稳定性计算………………………………………………………………24

5.1纵向倾覆坡度：……………………………………………………………24

5.2横向倾覆坡度 …………………………………………………………24 N 结束语…………………………………………………………………………24参考文献 …………………………………………………………………………26

第一部分 差速器设计及驱动半轴设计

1车型数据

1.1参数表

参数名称 数值 单位

汽车布置方式 前置后驱

总长4320 mm

总宽1750 mm

轴距2620mm

前轮距 1455mm

后轮距 1430mm

整备质量 1480kg

总质量 2100kg

发动机型式 汽油 直列 四缸

排量 1.993 L

最大功率76.0/5200 KW

最大转矩 158/4000 NM

压缩比 8.7:1

离合器摩擦式离合器

变速器档数 五档手动

轮胎类型与规格 185R14 km/h

转向器 液压助力转向

前轮制动器 盘

后轮制动器 鼓

前悬架类型双叉骨独立悬架

后悬架类型 螺旋弹簧

最高车速 140km/h

2 普通圆锥齿轮差速器设计

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。

2.1 对称式圆锥行星齿轮差速器的差速原理

图2-1 差速器差速原理

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2-1），其值为?0r。于是?1=?2=?0，即差速器不起差速作用，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

（2-1）

若角速度以每分钟转数n表示，则

n1?n2?2n0

（2-2）

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，
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