四驅(qū)越野車轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的設(shè)計
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工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書目錄1前言12總體方法論證22.1轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋分析22.2 結(jié)構(gòu)方案的確定22.2.1驅(qū)動橋的分析22.2.2轉(zhuǎn)向器的分析22.2.3轉(zhuǎn)向節(jié)的分析22.3本車橋的結(jié)構(gòu)33主減速器的設(shè)計計算43.1主減速器傳動比的計算43.2主減速器的選擇43.3主減速器齒輪的類型53.4主減速齒輪計算載荷的確定63.5主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇73.5.1齒數(shù)的選擇7表3-1 汽車驅(qū)動橋主減速器主動錐齒輪齒數(shù)(用于半展成法*加工時)73.5.2節(jié)圓直徑的選擇83.5.3齒面寬的選擇93.5.4雙曲面齒輪的偏移距E93.5.5雙曲面齒輪的偏移方向93.5.6齒輪法向壓力角的選擇93.5.7齒輪幾何尺寸的計算93.6.1單位齒長上的圓周力123.6.2輪齒的彎曲強度計算133.6.3輪齒的接觸強度計算133.7 主減速器齒輪的材料及熱處理143.8 主減速器的潤滑144差速器的設(shè)計154.1 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇154.2差速器齒輪的基本參數(shù)選擇154.2.1行星齒輪數(shù)目的選擇154.2.2行星齒輪球面半徑RB(MM)的確定154.2.3行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇164.2.4差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定164.2.5差速器幾何尺寸的計算164.3差速器齒輪與強度計算185半軸的設(shè)計195.1半軸的設(shè)計與計算195.2半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理206橋殼的設(shè)計216.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式217轉(zhuǎn)向器227.1循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的角傳動比227.2螺桿鋼球螺母傳動副227.3齒條、齒扇傳動副257.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件的強度計算298轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計338.1萬向節(jié)的選擇338.2萬向節(jié)的設(shè)計計算339結(jié)論35考文獻參361前言轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋在四驅(qū)越野車中是指具有轉(zhuǎn)向功能的驅(qū)動橋。其主要功能一是把分動器傳出的功率經(jīng)其減速后傳遞給車輪使車輪轉(zhuǎn)動;二是通過轉(zhuǎn)向器把方向盤所受的轉(zhuǎn)矩傳遞給轉(zhuǎn)向桿從而使車輪轉(zhuǎn)向。改革開放以來, 隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,人民生活水平的提高,高速公路、高等級公路的不斷建設(shè),汽車正逐漸進入家庭,成為人們生活的一部分。同時隨著我國加入世界貿(mào)易組織,通用、福特、日產(chǎn)、豐田一批世界一流汽車生產(chǎn)企業(yè)紛紛進入中國,市場競爭日趨激烈.入世后,技術(shù)競爭將是我國汽車工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。本課題是結(jié)合科研進行工程設(shè)計。由于四驅(qū)越野車的普及,因而對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋是非常需要的。為了讓越野車能更好的適應(yīng)野外的行駛,對于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋提出了以下要求:a.車輪轉(zhuǎn)向要達(dá)到45 b.方向盤向各邊能轉(zhuǎn)動2.5圈c.前輪采用麥弗遜懸架在王琪老師和李書偉老師的指導(dǎo)下,首先進行了方案論證。經(jīng)過討論與研究,對于橋殼部分改變了以前的非斷開式,最終確定對于主減速器部分仍采用整體式而兩端分別裝一球面滾輪式萬向節(jié)。在轉(zhuǎn)向節(jié)部分采用球籠式萬向節(jié),轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。由于轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋最終要于其它部分組合在一起組成四驅(qū)車,所以整個設(shè)計過程要考慮最終的組裝。我們根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)首先對驅(qū)動橋進行了詳細(xì)的分析。然后根據(jù)分析的結(jié)果,計算各部分的軸向力、扭矩、傳動比以及功率。進而對各部分進行設(shè)計。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋改變了以往的非斷開式橋殼,使其更適和在一些非平坦路面上行駛。本課題新穎實用,在技術(shù)上有較大改進,具有較強的競爭力。本轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋?qū)⒕哂泻艽蟮氖袌銮熬啊?2總體方法論證2.1轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋分析已知條件:外行尺寸(長x寬x高):3600x1550x1500(mm)額定功率:76 kw(3800r/min) ; 最大扭距:225Nm(2000r/min) 前軸距:2230mm; 輪距:1300mm ;后輪距:1300mm ; 總質(zhì)量:1.5t;載重量:2.1t ;Vmin:5km/h ; Vmax: 140km/h; 最大爬坡度:60%;2.2 結(jié)構(gòu)方案的確定2.2.1驅(qū)動橋的分析驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)型式按工作特性分,可以歸并為兩大類,即非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。a.非斷開式驅(qū)動橋普通非斷開式驅(qū)動橋,由于結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、工作可靠,廣泛用在各種汽車上,在多數(shù)的越野汽車和部分轎車上也采用這種結(jié)構(gòu)。他們的具體結(jié)構(gòu)、特別是橋殼結(jié)構(gòu)雖然各不相同,但是有一個共同特點,即橋殼是一根支承在左右驅(qū)動車輪上的剛性空心梁,齒輪及半軸等傳動部件安裝在其中。它的一個缺點是簧下質(zhì)量大點。b.斷開式驅(qū)動橋斷開式驅(qū)動橋的橋殼是分段的,并且彼此之間可以做相對運動,所以這種橋稱為斷開式的。另外,它又總是與獨立懸掛相匹配,故又稱為獨立懸掛驅(qū)動橋。這種橋的中段,主減速器及差速器等是懸置在車架橫粱或車廂底板上,或與脊梁式車架相聯(lián)。兩側(cè)的驅(qū)動車輪由于采用獨立懸掛則可以彼此致立地相對于車架或車廂作上下擺動,相應(yīng)地就要求驅(qū)動車輪的傳動裝置及其外殼或套管作相應(yīng)擺動。2.2.2轉(zhuǎn)向器的分析根據(jù)所采用的轉(zhuǎn)向傳動副的不同,轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)型式有多種。常見的有齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等。對轉(zhuǎn)向其結(jié)構(gòu)形式的選擇,主要是根據(jù)汽車的類型、前軸負(fù)荷、使用條件等來決定,并要考慮其效率特性、角傳動比變化特性等對使用條件的適應(yīng)性以及轉(zhuǎn)向器的其他性能、壽命、制造工藝等。礦山、工地用汽車和越野汽車,經(jīng)常在壞路或在無路地帶行駛,推薦選用極限可逆式轉(zhuǎn)向器,但當(dāng)系統(tǒng)中裝有液力式動力轉(zhuǎn)向或在轉(zhuǎn)向橫拉桿上裝有減振器時,則可采用正、逆效率均高的轉(zhuǎn)向器,因為路面的沖擊可由液體或減振器吸收,轉(zhuǎn)向盤不會產(chǎn)生“打手”現(xiàn)象。2.2.3轉(zhuǎn)向節(jié)的分析萬向節(jié)按其在扭轉(zhuǎn)方向上是否有明顯的彈性,可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。在前者中,動力是靠零件的鉸鏈?zhǔn)铰?lián)接傳遞的,而在后者中則靠彈性零件傳遞,且有緩沖減振作用。剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)。由于彈性件的彈性變形量有限,故撓性萬向節(jié)一般用于兩軸間夾角不大于(35)和只有微量軸向位移的萬向節(jié)傳動場合。2.3本車橋的結(jié)構(gòu)由于該車懸架采用麥弗遜懸架因此驅(qū)動橋應(yīng)采用斷開式驅(qū)動橋。對于轉(zhuǎn)向器由于該車是四驅(qū)越野車,經(jīng)常在壞路或無路地帶行駛應(yīng)選用極限可逆轉(zhuǎn)向器。可選用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。當(dāng)正效率高時駕駛員可以輕便的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤;當(dāng)逆效率高時使駕駛員更好的感覺路況,但為了減輕在不平路面上行駛時駕駛員的疲勞,車輪與路面之間的作用力傳至 轉(zhuǎn)向盤上要盡可能小,防止打手又要求效率盡可能低。因此應(yīng)在車的轉(zhuǎn)向橫拉桿上裝一減振器使其吸收路面的沖擊消除打手現(xiàn)象。而對于轉(zhuǎn)向節(jié)由于其轉(zhuǎn)向要一定的角度根據(jù)角度選擇球籠式Birfield型。對于主減速兩側(cè)的萬向節(jié)用球面滾輪式萬向節(jié)。3主減速器的設(shè)計計算3.1主減速器傳動比的計算主減速比對主減速器的結(jié)構(gòu)型式、輪廓尺寸、質(zhì)量大小以及當(dāng)變速器處于最高檔位時汽車的動力性和燃料經(jīng)濟性都有直接影響。i0的選擇應(yīng)在汽車總體設(shè)計時和傳動系的總傳動比iT一起由整車動力計算來確定。對于具有很大功率儲備的轎車、長途公共汽車尤其是競賽車來說,在給定發(fā)動機最大功率Pemax及其轉(zhuǎn)速np,的情況下,所選擇的i0值應(yīng)能保證這些汽車有盡可能高的最高車速vamax。這時i0值應(yīng)按下式來確定: (3-1) 式中rr車輪的滾動半徑,m; igh變速器量高檔傳動比。對于其他汽車來說,為了得到足夠的功率儲備而使最高車速稍有下降,i0一般選擇比上式求得的大1025,即按下式選擇: i0=1+(1025) i0 (3-2)=2.162.96 3.2主減速器的選擇主減速器的減速型式分為單級減速、雙級減速、雙速減速、單級貫通、雙級貫通、主減速及輪邊減速等。a.單級減速器由于單級主減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、尺寸緊湊及制造成本低廉的優(yōu)點,廣泛用在主減速比i07.6的各種中、小型汽車上。單級主減速器都是采用一對螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪,也有采用蝸輪傳動的。b.雙級主減速器由于雙級主減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量加大,制造成本也顯著增加,因此僅用于主減速比較大(7.65的中、重型汽車的貫通橋。它又有錐齒輪圓柱齒輪式和圓柱齒輪錐齒輪式兩種結(jié)構(gòu)型式。錐齒輪圓柱齒輪雙級貫通式主減速器的特點是有較大的總主減速比(因兩級減速的減速比均大于1),但結(jié)構(gòu)的高度尺寸大,特別是主動錐齒輪的工藝性差,而從動錐齒輪又需要采用懸臂式安置,支承剛度差,拆裝也不方便。圓柱齒輪錐齒輪式雙級貫通式主減速器的結(jié)構(gòu)緊湊,高度尺寸減小,但其第一級的斜齒圓柱齒輪副的減速比較小。f.單級(或雙級)主減速器附輪邊減速器一些重型汽車、大型公共汽車的驅(qū)動橋的主減速比往往要求很大。當(dāng)其值大于12時,則需采用單級(或雙級)主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式,將驅(qū)動橋的一部分減速比分配給安裝在輪轂中間或近旁的輪邊減速器。這樣以來,不僅使驅(qū)動橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小,加大了離地間隙,并可得到大的驅(qū)動橋減速比(其值往往在1626左右),而且半軸、差速器及主減速器從動齒輪等零件的尺寸也可減小。但輪邊減速器在一個橋上就需要兩套,使驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本提高,因此只有當(dāng)驅(qū)動橋的減速比大于12時,才推薦采用。根據(jù)求得的傳動比i0=2.162.96選擇用單級減速器。3.3主減速器齒輪的類型 在現(xiàn)代汽車驅(qū)動橋上,主減速器采用得最廣泛的是螺旋錐齒輪和雙曲面齒輪。 螺旋錐齒輪其主、從動齒輪軸線相交于一點。交角可以是任意的,但在絕大多數(shù)的汽車驅(qū)動橋上,主減速齒輪副都是采用90交角的布置。由于輪齒端面重疊的影響,至少有兩對以上的輪齒同時嚙合,因此,螺旋錐齒輪能承受大的負(fù)荷。加之其輪齒不是在齒的全長上同時嚙合,面是逐漸地由齒的一端連續(xù)而平穩(wěn)地轉(zhuǎn)向另端,使得其工作平穩(wěn),即使在高速運轉(zhuǎn)時,噪聲和振動也是很小的。雙曲面齒輪其主、從動齒輪軸線不相交而呈空間交叉。其空間交叉角也都是采用90。主動齒輪軸相對于從動齒輪軸有向上或向下的偏移。當(dāng)偏移距大到一定程度時,可使一個齒輪軸從另一個齒輪軸旁通過。這樣就能在每個齒輪的兩邊布置尺寸緊湊 的支承。這對于增強支承剛度、保證輪齒正確嚙合從而提高齒輪壽命大有好處。隨偏移距的不同,雙曲面齒輪與接觸應(yīng)力相當(dāng)?shù)穆菪F齒輪比較,負(fù)荷可提高至175。雙曲面主動齒輪的螺旋角較大,則不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)可減少,所以可選用較少的齒數(shù),這有利于大傳動比傳動。當(dāng)要求傳動比大而輪廓尺寸又有限時,采用雙曲面齒輪更為合理。因為如果保持兩種傳動的主動齒輪直徑一樣,則雙曲面從動齒輪的直徑比螺旋錐齒輪的要小,這對于主減速比i04.5的傳動有其優(yōu)越性。當(dāng)傳動比小于2時,雙曲面主動齒輪相對于螺旋錐齒輪主動齒輪就顯得過大,這時選用螺旋錐齒輪更合理,因為后者具有較大的差速器可利用空間。由于雙曲面主動齒輪螺旋角的增大,還導(dǎo)致其進入嚙合的平均齒數(shù)要比螺旋錐齒輪相應(yīng)的齒數(shù)多,因而雙曲面齒輪傳動比螺旋錐齒輪傳動工作得更加平穩(wěn)、無噪聲,強度也高。雙曲面齒輪的偏移距還給汽車的總布置帶來方便。由于i0=2.162.96選擇用雙曲面主動齒輪。3.4主減速齒輪計算載荷的確定將發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩配以傳動系最低檔傳動比時和驅(qū)動車輪打滑時這兩種情況下作用于主減速器從動齒輪上的轉(zhuǎn)矩(Tje、Tjh)的較小者,作為越野汽車在強度計算中用以驗算主減速器從動齒輪最大應(yīng)力的計算載荷。即 (3-3)Nm (3-4) Nm 式中Temax發(fā)動機量大轉(zhuǎn)矩,Nm;iTL由發(fā)動機到所計算的主減速器從動齒輪之間的傳動系最低檔傳動比; 傳動部分的效率,取=0.9; K0超載系數(shù),取K0=1; n驅(qū)動橋數(shù)目;G2汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷,N;輪胎對路面的附著系數(shù),越野汽車取=1.0; rr一車輪的滾動半徑,m;,一一分別為由所計算的主減速器從動齒輪到驅(qū)動輪之間的傳動效率和減速比。上面求得的計算載荷,是最大轉(zhuǎn)矩而不是正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩,不能用它作為疲勞損壞的依據(jù)。對于公路車輛來說,使用條件較非公路車輛穩(wěn)定,其正常持續(xù)轉(zhuǎn)矩是根據(jù)所謂平均比牽引力的值來確定的,即主減速器從動齒輪的平均計算轉(zhuǎn)矩Tjm (Nm)為 (3-5)Nm 式中Ga汽車滿載總重,N; GT所牽引的掛車滿載總重,N,僅用于牽引車; fR道路滾動阻力系數(shù),越野汽車取0.0200.035; fH汽車正常使用時的平均爬坡能力系數(shù)。越野汽車取0.090.30。fP汽車或汽車列車的性能系數(shù): 0 (3-6)式中fP計算為負(fù)時,取0值。當(dāng)計算主減速器主動齒輪時,應(yīng)將式(3-3)(3-4)各式分別除以該齒輪的減速比及傳動效率。3.5主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇3.5.1齒數(shù)的選擇表3-1 汽車驅(qū)動橋主減速器主動錐齒輪齒數(shù)(用于半展成法*加工時)傳動比(z/ z)推薦的主動齒輪最小齒數(shù)(z)主動齒輪齒數(shù)允許范圍(z) 2.01715192.51512163.01110143.5108104.09794.58695.0 758表3-2 汽車主減速器主、從動錐齒數(shù)的選擇89101112131415162.8802.9194144472.9202.95935382.9602.999424548續(xù)表89101112131415163.0003.0393639493.0403.0793343463.0803.11940 照表3-1由于i0=2.162.96所以取主動齒輪齒數(shù)為11。再根據(jù)表3-2查得與齒數(shù)11相配和的齒數(shù)為35。3.5.2節(jié)圓直徑的選擇由于彎曲應(yīng)力和作用在齒輪上的圓周力P與齒面寬F的比值P/F成正比關(guān)系,而且當(dāng)變速器處于擋位置時,圓周力P與齒面寬F的比值P/F。 (3-7) (3-8)式中:d2及F的單位均cm。當(dāng)擋的傳動比ig13時,還必須具備另一條件,亦即在直接擋傳遞發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩Temax時比值P/F應(yīng)不超過3920,即 (3-9)對于雙曲面齒輪來說,選取F0.155d2,將此關(guān)系及代入以上有關(guān)公式并整理后得到:當(dāng)擋傳遞Temax時,節(jié)圓直徑d2應(yīng)大于或等于以下兩式算得數(shù)值中的較小值,即 (3-10)cm (3-11)cm 取兩者中的較大值。式中Temax發(fā)動機量大轉(zhuǎn)矩,Nm;ig1變速器擋傳動比;i變速器比;n該車的驅(qū)動橋數(shù)目; G2汽車滿載時一個驅(qū)動橋給水平地面的最大負(fù)荷,N; 輪胎對路面的附著系數(shù),對越野汽車取=1.0; rr一車輪的滾動半徑,m;圓整后取d2=175mmd2選定后,可按式m=d2/z2175/35=5算出從動錐齒輪大端端面模數(shù),并用下式校核: (3-12)=(0.30.4)4.5395.719 式中Tj計算轉(zhuǎn)矩,Nm; Km模數(shù)系數(shù),取Km=0.30.4。經(jīng)校核成立。3.5.3齒面寬的選擇汽車主減速器雙曲面齒輪的從動齒輪齒面寬F(mm)推薦為: F=0.155d 2 (3-13)27mm 式中d2從動齒輪節(jié)圓直徑,mm。3.5.4雙曲面齒輪的偏移距E越野汽車E不應(yīng)超過從動齒輪節(jié)錐距A0的20%(或取E值為d:的10%12%,且一般不超過12%)。傳動比愈大則E也應(yīng)愈大,大傳動比的雙曲面齒輪傳動,偏移距E可達(dá)從動齒輪節(jié)圓直徑的2030。但當(dāng)E大干d2的20時,應(yīng)檢查是否存在根切。 E=0.2d2 (3-14)=0.2175=35mm 3.5.5雙曲面齒輪的偏移方向采用下偏移。又由于雙曲面齒輪的偏移方向與其輪齒的螺旋方向間有一定的關(guān)系:下偏移時主動齒輪的螺旋方向為左旋,從動齒輪為右旋。3.5.6齒輪法向壓力角的選擇對于雙曲面齒輪,由于其主動齒輪輪齒兩側(cè)的法向壓力角不等,因此應(yīng)按平均壓力角考慮,載貨汽車選用2230的平均壓力角,轎車選用19的平均壓力角。當(dāng)zl8時,其平均壓力角均選用2115。本車選用平均壓力角為2115。3.5.7齒輪幾何尺寸的計算按表3-3對幾何尺寸進行計算得表3-3圓弧齒雙曲面齒輪的幾何尺寸計算用表序號 計算公式結(jié)果 注釋1z1 11小齒輪齒速應(yīng)不少于62z2 35大齒輪齒速由z1及速比定,但z1與z2間應(yīng)避免有公約數(shù) 3F 27大齒輪齒面寬F=0.155d24E 20小齒輪軸線偏移距E=(0.1 0.12)d25d2=175 175大齒輪風(fēng)度圓直徑d26rd=63.563.5刀盤名義直徑rd7=arctan() 20.13小齒輪節(jié)錐角9=69.34大齒輪節(jié)錐角102=30.50大齒輪終點螺旋角211z=-0.2809大齒輪節(jié)錐頂點到小齒輪軸線的距離,+表示該節(jié)錐頂點越過了小齒輪軸線,-表示該節(jié)錐頂點在大齒輪體與小齒輪軸線之間12A0=93.583大齒輪節(jié)錐距13=0.817大齒輪頂角14=3.99大齒輪的齒根角15 h=1.446大齒輪齒頂高16h= 8.203 大齒輪齒根高17C=1.148徑向間隙C為大齒輪在齒面寬中點處的工作齒高的15%再加上0.0518 h=9.649大齒輪齒全高19hg=8.501大齒輪齒工作高20 =70.16大齒輪的面錐角21=65.35大齒輪的根錐角續(xù)表序號 計算公式結(jié)果 注釋23 =31.924大齒輪外緣至小齒輪軸線的距離24 z0=-0.595大齒輪面錐頂點到小齒輪軸線的距離,+表示該面錐頂點越過了小齒輪軸線,-表示該面錐頂點在大齒輪體與小齒輪軸線之間25zR= 2.1499 大齒輪根錐頂點到小齒輪軸線的距離,+表示該根錐頂點越過了小齒輪軸線,-表示該根錐頂點在大齒輪體與小齒輪軸線之間26 =22.99小齒輪面錐角27G0=-2.94小齒輪面錐頂點到大齒輪軸線的距離,+表示該面錐頂點越過了大齒輪軸線,-表示該面錐頂點在小齒輪體與大齒輪軸線之間28B0= 84.673 小齒輪外緣至大齒輪軸線的距離29Bi= 55.8904小齒輪前緣至大齒輪軸線的距離30 d01=69.3095小齒輪的外圓直徑續(xù)表序號 計算公式結(jié)果 注釋31GR=2.5155小齒輪根錐頂點到大齒輪軸線的距離,+表示該根錐頂點越過了大齒輪軸線,-表示該根錐頂點在小齒輪體與大齒輪軸線之間 32 =19.23小齒輪根錐角33Bmin0.1197最小側(cè)間隙允許值34Bmax0.1598最大側(cè)間隙允許值3.6主減速器雙曲面齒輪的強度計算3.6.1單位齒長上的圓周力 (3-15) 式中p單位齒長上的圓角力,Nmm;P作用在齒輪上的圓周力,N,按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Teamx和最大附著力矩兩種載荷工況進行計算;F從動齒輪的齒面寬,mm。按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時: (3-16)=N 式中Temax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩,Nm;ig變速器傳動比,常取1檔及直接檔進行計算;d1主動齒輪節(jié)圓直徑,mm。對于多橋驅(qū)動汽車應(yīng)考慮驅(qū)動橋數(shù)及分動器傳動比。按最大附著力矩計算時: (3-17)=N 式中G2驅(qū)動橋?qū)λ降孛娴呢?fù)荷,N;輪胎與地面的附著系數(shù);rr輪胎的滾動半徑,m;d2主減速器從動齒輪節(jié)圓直徑,mm。許用單位齒長上的圓周力如表3-4。表3-4 許用單位齒長上的圓周力按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算按最大附著力矩計算附著系數(shù)1檔2檔直接檔轎車8935363218930.85貨車142925014290.85公共汽車9822140.85牽引汽車5362500.653.6.2輪齒的彎曲強度計算汽車主減速器雙曲面齒輪輪齒的計算彎曲應(yīng)力 (Nmm2)為 (3-18)= Nmm2 式中Tj齒輪的計算轉(zhuǎn)矩,Nm,對于主動齒輪還需將上述計算轉(zhuǎn)矩?fù)Q算到主動齒輪上;K0超載系數(shù);Ks尺寸系數(shù),反映材料性質(zhì)的不均勻性,與齒輪尺寸及熱處理等有關(guān)。當(dāng)端面模數(shù)m1.6mm時Ks= (3-19)Km載荷分配系數(shù),當(dāng)兩個齒輪均用騎馬式支承型式時,Km1.001.10;當(dāng)一個齒輪用騎馬式支承時,Km1.101.25。支承剛度大時取小值;Kv質(zhì)量系數(shù),對于汽車驅(qū)動橋齒輪,當(dāng)輪齒接觸良好、周節(jié)及徑向跳動精度高時,可取Kv1;F計算齒輪的齒面寬,mm;Z計算齒輪的齒數(shù); m端面模數(shù),mm;J計算彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),為0.27。汽車主減速器齒輪的損壞形式主要是疲勞損壞,而疲勞壽命主要與日常行駛轉(zhuǎn)矩即平均計算轉(zhuǎn)矩有關(guān),Tj或升Tjh只能用來檢驗最大應(yīng)力,不能作為疲勞壽命的計算依據(jù)。3.6.3輪齒的接觸強度計算雙曲面齒輪齒面的計算接觸應(yīng)力 (MPa)為 (3-20)=30.67 Mpa 式中T1、T1max分別為主動齒輪的工作轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩,Nm;Cp材料的彈性系數(shù),對于鋼制齒輪副取232.6N1/2mm;d1主動齒輪節(jié)圓直徑,mm;Kf表面質(zhì)量系數(shù),對于制造精確的齒輪可取Kf=1;F齒面寬,mm,取齒輪副中的較小值(一般為從動齒輪齒面寬);J一一計算接觸應(yīng)力的綜合系數(shù),為0.27。3.7 主減速器齒輪的材料及熱處理汽車主減速器雙曲面齒輪目前均用滲碳合金鋼制造。常用的鋼號有20CrMnTi,22CrMnMo,20CrNiMo,20MnVB和20Mn2TiB。用滲碳合金鋼制造齒輪,經(jīng)滲碳、淬火、回火后,輪齒表面硬度可高達(dá)HRC5864,而芯部硬度較低為HRC3245。滲碳層深度為0.91.3mm。3.8 主減速器的潤滑主減速器的齒輪、軸承以及其他摩擦表面均需潤滑,其中尤其應(yīng)注意主減速器主動錐齒輪的前軸承的潤滑,因為其潤滑不能靠潤滑油的飛濺來實現(xiàn)。為此,在從動齒輪的前端近主動齒輪處的主減速殼的內(nèi)壁上設(shè)一專門的集油槽,將飛濺到殼體內(nèi)壁上的部分潤滑油收集起來再經(jīng)過進油孔引至前軸承圓錐滾子的小端處,由于圓錐滾子在旋轉(zhuǎn)時的泵油作用,使?jié)櫥陀蓤A錐滾子的小端通向大端,并經(jīng)前軸承前端的回油孔流回驅(qū)動橋殼中間的油盆中,使?jié)櫥偷玫窖h(huán)。這樣不但可使軸承得到良好的潤滑、散熱和清洗,而且可以保護前端的油封不被損壞。為了保證有足夠的潤滑油能流進差速器,有的采用專門的導(dǎo)油匙。4差速器的設(shè)計4.1 差速器的結(jié)構(gòu)型式選擇 差速器的結(jié)構(gòu)型式有多種。有普通對稱式圓錐行星齒輪差速器和防滑差速器。后者又分為強制鎖止式和自鎖式兩類。自鎖式差速器又有多種結(jié)構(gòu)型式的高摩擦式和自由輪式的以及變傳動比式的。a對稱式圓錐行星齒輪差速器普通的對稱式圓錐行星齒輪差速器由差速器左、右殼,2個半軸齒輪,4個行星齒輪(少數(shù)汽車采用3個行星齒輪,小型、微型汽車多采用2個行星齒輪),行星齒輪軸(不少裝4個行星齒輪的差逮器采用十字軸結(jié)構(gòu)),半軸齒輪及行星齒輪墊片等組成。由于其結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、制造方便、用在公路汽車上也很可靠等優(yōu)點,最廣泛地用在轎車、客車和各種公路用載貨汽車上有些越野汽車也采用了這種結(jié)構(gòu),但用到越野汽車上需要采取防滑措施。b強制鎖止式防滑差速器充分利用牽引力的最簡單的一種方法是在普通的圓錐齒輪差速器上加裝差速鎖,必要時將差速器鎖住。此時左、右驅(qū)動車輪可以傳遞由附著力決定的全部轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)汽車駛?cè)胼^好的路面時,差速器的鎖止機構(gòu)應(yīng)即時松開,否則將產(chǎn)生與無差速器時一樣的問題。 c自鎖式差速器 一般越野汽車的低壓輪胎與地面的附著系數(shù)的最大值為0.70.8(在于燥的柏油或混凝工路面上),而最小值為0.10.2(在開始溶化的冰上)??梢娤嗖顟沂獾母街禂?shù)的最大比值為8。因此,為了充分利用汽車牽引力,差速器的鎖緊系數(shù)K實際上選定為8就已足夠。而汽車在不好的道路和無路地區(qū)行駛的實踐表明,各驅(qū)動車輪與地面附著系數(shù)不同數(shù)值之比,一般不超過34。因此選取K34是合適的,在這種情況下汽車的通過性可以得到顯著的提高,而其轉(zhuǎn)向操縱等使用性能實際上并不變壞。根據(jù)所設(shè)計車的要求選用對稱式圓錐行星齒輪差速器同時加進摩擦元件以增大其內(nèi)摩擦,提高其鎖緊系數(shù)。4.2差速器齒輪的基本參數(shù)選擇4.2.1行星齒輪數(shù)目的選擇轎車常用2個行星齒輪,載貨汽車和越野汽車多用4個行星齒輪,少數(shù)汽車采用3個行星齒輪。參照長春一汽的四驅(qū)越野車采用2個行星齒輪。4.2.2行星齒輪球面半徑RB(mm)的確定 圓錐行星齒輪差速器的尺寸通常決定于行星齒輪背面的球面半徑RB,它就是行星齒輪的安裝尺寸,實際上代替了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距。 球面半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式來確定: (4-1)=32.747mm 式中KB行星齒輪球面半徑系數(shù),KB=2.522.99,對于有2個行星齒輪的越野汽車取最大值;Tj計算轉(zhuǎn)矩,Nm。RB確定后,即可根據(jù)下式預(yù)選其節(jié)錐距: A0=(0.980.99)RB (4-2)=(0.980.99)=31.7732.42 4.2.3行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)的選擇 為了得到較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強度,應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少,但一般不應(yīng)少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425。半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比多在1.52范圍內(nèi)。在任何圓錐行星齒輪式差速器中,左、右兩半軸齒輪的齒數(shù)z2L、z2R之和,必須能被行星齒輪的數(shù)目n所整除,否則將不能安裝。取z1 =10 z2=184.2.4差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定先初步求出行星齒輪和半軸齒輪的節(jié)錐角、: =32.28 (4-3)=67.72 (4-4)式中z1、z2行星齒輪和半軸齒輪齒數(shù)。 再根據(jù)下式初步求出圓錐齒輪的大端模數(shù): =3.15 (4-5) 圓整后取m=4 算出模數(shù)后,節(jié)圓直徑d即可由下式求得: (4-6)d1=410=40mm d2=418=72mm 4.2.5差速器幾何尺寸的計算按表4-1得表4-1汽車差速器直齒錐齒輪的幾何尺寸計算用表序號項目計算公式1行星齒輪齒數(shù)z1=102半軸齒輪齒數(shù)z2=18 3模數(shù)m=44齒面寬F=(0.250.30)A0=10.28512.345齒工作高h(yuǎn)g=1.6m=6.46齒全高h(yuǎn)=1.788m0.051=7.203 7壓力角=22.58軸交角=909節(jié)圓直徑d1=mz1=40 d2=mz2=7210節(jié)錐角 =arctan(z1/z2)=29.05 =arctan(z2/z1)=60.9511節(jié)錐距A0=d1/(2sin)=d2/(2sin)=41.1412周節(jié)t=3.1416m=12.566413齒頂高=hgh=4.224 h=0.430+m=2.17614齒根高h(yuǎn) =1.788mh =2.928 h=1.788h=4.976 15徑向間隙c=hhg=0.1788mh=0.803 16齒根角=arctan=4.07 =arctan=3.0317面錐角=32.08 =65 18根錐角=24.98 =57.92 19外圓直徑D01=d12 hcos=47.39 D02=d22 hcos=74.11 20節(jié)錐頂點至齒輪外緣距離=d2/2hsin=33.945 =d1/2 h sin =18.09 4.2.6行星齒輪安裝孔直徑及其深度L的確定 行星齒輪安裝孔與行星齒輪軸名義直徑相同,而行星齒輪安裝孔的深度L就是行星齒輪在其軸上的支承長度。通常取 (4-7)=1.18=8.8 (4-8)=1.164=70.4 =8 (4-9)式中T0差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩,Nm; n行星齒輪數(shù); l為行星齒輪支承面中點到錐頂?shù)木喔撸琺m; 支承面的許用擠壓應(yīng)力,取為69MPa。 4.3差速器齒輪與強度計算 汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力為 (4-10)=282.42 Mpa 式中T差速器一個行星齒輪給予一個半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩,Nm;Tj計算轉(zhuǎn)矩,Nm;n差速器行星齒輪數(shù)目;z2半軸齒輪齒數(shù);J計算汽車差速器齒輪彎曲應(yīng)力用的綜合系數(shù),為0.225。按日常行駛平均轉(zhuǎn)矩計算所得的汽車差速器齒輪的彎曲應(yīng)力,應(yīng)不大于210.9MPa;按計算轉(zhuǎn)矩進行計算時,彎曲應(yīng)力應(yīng)不大于980MPa。由于282.42 Mpa980Mpa成立。5半軸的設(shè)計5.1半軸的設(shè)計與計算半軸的主要尺寸是它的直徑,設(shè)計與計算時首先應(yīng)合理地確定其計算載荷。半軸的計算應(yīng)考慮到以下三種可能的載荷工況:(1)縱向力X2最大時(X2Z2),附著系數(shù)尹取0.8,沒有側(cè)向力作用;(2)側(cè)向力Y2最大時,其最大值發(fā)生于側(cè)滑時,為Z2中,側(cè)滑時輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù),在計算中取1.0,沒有縱向力作用;(3)垂向力Z2最大時,這發(fā)生在汽車以可能的高速通過不平路面時,其值為(Z2-gw)kd,kd是動載荷系數(shù),這時沒有縱向力和側(cè)向力的作用。 由于車輪承受的縱向力、側(cè)向力值的大小受車輪與地面最大附著力的限制,即故縱向力X2最大時不會有側(cè)向力作用,而側(cè)向力Y2最大時也不會有縱向力作用。 由于半軸兩端各于萬向節(jié)因此采用3/4浮式半軸。 3/4浮式半軸的設(shè)計計算按前述第一、二兩種載荷工況計算。其危險斷面位于半軸與輪轂相配表面的內(nèi)端。 (1)34浮式半軸在前述第一種載荷工況下危險斷面處,半袖承受合成彎矩: (5-1)= 轉(zhuǎn)矩按下式計算: (5-2)=63000.35=2205 (2)3/4浮式半軸在前述第二種載荷工況下如果輪轂軸承的夾持力矩不大,則3/4浮式半軸受彎矩。求彎矩時應(yīng)考慮到輪轂軸承和半軸內(nèi)端與差速器殼的夾持作用。這時左、右半軸上的彎矩分別 (5-3)(5-4) 如果輪轂軸承有足夠的支承剛度,能保證輪轂的充分夾緊,則在車輪側(cè)滑時半軸上的彎矩可以不計。5.2半軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料與熱處理 為了使半軸的花鍵內(nèi)徑不小于其桿部直徑,常常將加工花鍵的端部做得粗些,并適當(dāng)?shù)販p小花鍵槽的深度,因此花鍵齒數(shù)必須相應(yīng)地增加,通常取10齒(轎車半軸)至18齒(載貨汽車半軸)。重型車半軸的桿部較粗,外端突緣也很大,當(dāng)無較大鍛造設(shè)備時可采用兩端均為花鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu),且取相同花鍵參數(shù)以簡化工藝。半軸多采用含鉻的中碳合金鋼制造,如40Cr,40CrMnMo,40CrMnSi,40CrMoA,35CrMnSi,35CrMnTi等。半軸的熱處理過去都采用調(diào)質(zhì)處理的方法,調(diào)質(zhì)后要求桿部硬度為HB388444(突緣部分可降至HB248)。近年來采用高頻、中頻感應(yīng)淬火的口益增多。這種處理方法使半軸表面淬硬達(dá)HRC5263,硬化層深約為其半徑的13,心部硬度可定為HRC3035;不淬火區(qū)(突緣等)的硬度可定在HB248277范圍內(nèi)。由于硬化層本身的強度較高,加之在半軸表面形成大的殘余壓應(yīng)力,以及采用噴丸處理、滾壓半軸突緣根部過渡圓角等工藝,使半軸的靜強度和疲勞強度大為提高,尤其是疲勞強度提高得十分顯著。6橋殼的設(shè)計6.1橋殼的結(jié)構(gòu)型式大致分為可分式(1)可分式橋殼 可分式橋殼的整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分,每一部分均由一個鑄件殼體和一個壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個整體。其特點是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度好。但對主減速器的裝配、調(diào)整及維修都很不方便,橋殼的強度和剛度也比較低。(2)整體式橋殼整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體,橋殼猶如一整體的空心粱,其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體,主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里,構(gòu)成單獨的總成,調(diào)整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內(nèi),并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調(diào)整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式、鋼板沖壓焊接式和鋼管擴張成形式三種。根據(jù)兩種形式的對比采用整體式橋殼。7轉(zhuǎn)向器7.1循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的角傳動比 初選螺距t=11mm,導(dǎo)程角=7,鋼球直徑=8mm,嚙合半徑=32.5mm由循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)關(guān)系可知:當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角時,轉(zhuǎn)向螺母及其齒條的移動量應(yīng)為 (7-1)=(900/360)11=27.5mm 式中t螺桿或螺母的螺距。這時,齒扇轉(zhuǎn)過角。設(shè)齒扇的嚙合半徑,則角所對應(yīng)的嚙合圓弧長應(yīng)等于s,即 (7-2)由以上兩式可求得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的角傳動比為 (7-3)= 7.2螺桿鋼球螺母傳動副螺桿鋼球螺母傳動副與通常的螺桿一螺母一傳動副的區(qū)別在于前者是經(jīng)過滾動的鋼球?qū)⒘τ陕輻U傳至螺母,變滑動摩擦為滾動摩擦。螺桿和螺母上的相互對應(yīng)的螺旋槽構(gòu)成鋼球的螺旋滾道。轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向盤經(jīng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動螺桿,使鋼球沿螺母上的滾道循環(huán)地滾動。為了形成螺母上的循環(huán)軌道,在螺母上與其齒條相反的一側(cè)表面(通常為上表面)需鉆孔與螺母的螺旋滾道打通以形成一個環(huán)路滾道的兩個導(dǎo)孔,并分別插入鋼球?qū)Ч艿膬啥藢?dǎo)管。鋼球?qū)Ч苁怯射摪鍥_壓成具有半圓截面的滾道,然后對接成導(dǎo)管,并經(jīng)氰化處理使之耐磨。插入螺母螺旋滾道兩個導(dǎo)孔的鋼球的兩個導(dǎo)管的中心線應(yīng)與螺母螺旋滾道的中心線相切。螺桿與螺母的螺旋滾道為單頭(單螺旋線)的,且具有不變的螺距,通常螺距t約在8 13mm范圍內(nèi)可按式(73)初選,螺旋線導(dǎo)程角約為6 11。轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向器左置時轉(zhuǎn)向螺桿為左旋,右置時為右旋。鋼球直徑約為69mm。一般應(yīng)參考同類型汽車的轉(zhuǎn)向器選取鋼球直徑,并應(yīng)使之符合國家標(biāo)準(zhǔn)。鋼球直徑尺寸差應(yīng)不超過。顯然,大直徑的鋼球其承載能力亦大,但也使轉(zhuǎn)向器的尺寸增大。鋼球的數(shù)量n也影響承載能力,增多鋼球使承載能力增大,但也使鋼球的流動性變差,從而要降低傳動效率。經(jīng)驗表明在每個環(huán)路中n以不大于60為好。鋼球數(shù)目(不包括鋼球?qū)Ч苤械?可由下式確定: (7-4)=3.1428.52.5/8= 28 式中鋼球中心距,(見圖71); 一個環(huán)路中的鋼球工作圈數(shù),為了使載荷在各鋼球間分布均勻,一般W1.5 2.5,當(dāng)轉(zhuǎn)向器的鋼球工作圈數(shù)需大于2.5時,則應(yīng)采用兩個獨立的環(huán)路;鋼球直徑; 螺線導(dǎo)程角。鋼球中心距是指鋼球滾動時其中心所在的圓柱表面的橫截面的圓的直徑。它是一個基本尺寸參數(shù),將影響循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)尺寸及強度。設(shè)計時可參考同類車進行初選,經(jīng)強度驗算后再進行修正。顯然,在保證強度的前提下應(yīng)盡量取小些。在已知螺線導(dǎo)程角和螺距t的情況下,亦可由下式求得: (7-5)=28.5mm 式中t螺桿與螺母滾道的螺距; 螺線導(dǎo)程角。螺桿螺旋滾道的內(nèi)徑,外徑,以及螺母的尺寸 ,(見圖71),在確定鋼球中心距后即可由下式確定:圖71 螺桿與螺母的螺旋滾道截面(a) 四點接觸的滾道截面;(b)兩點接觸的滾道截面(b) B、D鋼球與滾道的接觸點;鋼球中心距;滾道截面的圓弧半徑。 (7-6)式中鋼球中心距;螺桿與螺母的滾道截面的圓弧半徑,=(0.510.附 錄A 英文文獻 Drive axle/differentialAll vehicles have some type of drive axle/differential assembly incorporated into the driveline. Whether it is front, rear or four wheel drive, differentials are necessary for the smooth application of engine power to the road.Powerflow The drive axle must transmit power through a 90 angle. The flow of power in conventional front engine/rear wheel drive vehicles moves from the engine to the drive axle in approximately a straight line. However, at the drive axle, the power must be turned at right angles (from the line of the driveshaft) and directed to the drive wheels.This is accomplished by a pinion drive gear, which turns a circular ring gear. The ring gear is attached to a differential housing, containing a set of smaller gears that are splined to the inner end of each axle shaft. As the housing is rotated, the internal differential gears turn the axle shafts, which are also attached to the drive wheels.Fig 1 Drive axle Rear-wheel driveRear-wheel-drive vehicles are mostly trucks, very large sedans and many sports car and coupe models. The typical rear wheel drive vehicle uses a front mounted engine and transmission assemblies with a driveshaft coupling the transmission to the rear drive axle. Drive in through the layout of the bridge, the bridge drive shaft arranged vertically in the same vertical plane, and not the drive axle shaft, respectively, in their own sub-actuator with a direct connection, but the actuator is located at the front or the back of the adjacent shaft of the two bridges is arranged in series. Vehicle before and after the two ends of the driving force of the drive axle, is the sub-actuator and the transmission through the middle of the bridge. The advantage is not only a reduction of the number of drive shaft, and raise the driving axle of the common parts of each other, and to simplify the structure, reduces the volume and quality.Fig 2 Rear-wheel-drive axleSome vehicles do not follow this typical example. Such as the older Porsche or Volkswagen vehicles which were rear engine, rear drive. These vehicles use a rear mounted transaxle with halfshafts connected to the drive wheels. Also, some vehicles were produced with a front engine, rear transaxle setup with a driveshaft connecting the engine to the transaxle, and halfshafts linking the transaxle to the drive wheels.Differential operationIn order to remove the wheel around in the kinematics due to the lack of co-ordination about the wheel diameter arising from a different or the same rolling radius of wheel travel required, inter-wheel motor vehicles are equipped with about differential, the latter to ensure that the car driver Bridge on both sides of the wheel when in range with a trip to the characteristics of rotating at different speeds to meet the requirements of the vehicle kinematics.Fig 3 Principle of differentialThe accompanying illustration has been provided to help understand how this occurs. 1.The drive pinion, which is turned by the driveshaft, turns the ring gear.2.The ring gear, which is attached to the differential case, turns the case.3.The pinion shaft, located in a bore in the differential case, is at right angles to the axle shafts and turns with the case.4.The differential pinion (drive) gears are mounted on the pinion shaft and rotate with the shaft .5.Differential side gears (driven gears) are meshed with the pinion gears and turn with the differential housing and ring gear as a unit.6.The side gears are splined to the inner ends of the axle shafts and rotate the shafts as the housing turns.7.When both wheels have equal traction, the pinion gears do not rotate on the pinion shaft, since the input force of the pinion gears is divided equally between the two side gears.8.When it is necessary to turn a corner, the differential gearing becomes effective and allows the axle shafts to rotate at different speeds .Open-wheel differential on each general use the same amount of torque. To determine the size of the wheel torque to bear two factors: equipment and friction. In dry conditions, when a lot of friction, the wheel bearing torque by engine size and gear restrictions are hours in the friction (such as driving on ice), is restricted to a maximum torque, so that vehicles will not spin round. So even if the car can produce more torque, but also need to have sufficient traction to transfer torque to the ground. If you increase the throttle after the wheels slip, it will only make the wheels spin faster.Fig 4 Conventional differentialLimited-slip and locking differential operation Fig 5 Limited-slip differentialDifferential settlement of a car in the uneven road surface and steering wheel-driven speed at about the different requirements; but is followed by the existence of differential in the side car wheel skid can not be effective when the power transmission, that is, the wheel slip can not produce the driving force, rather than spin the wheel and does not have enough torque. Good non-slip differential settlement of the car wheels skid on the side of the power transmission when the issue, that is, locking differential, so that no longer serve a useful differential right and left sides of the wheel can be the same torque.Limited-slip and locking differential operation can be divided into two major categories:(1) mandatory locking type in ordinary differential locking enforcement agencies to increase, when the side of the wheel skid occurs, the driver can be electric, pneumatic or mechanical means to manipulate the locking body meshing sets of DIP Shell will be with the axle differential lock into one, thus the temporary loss of differential role. Relatively simple structure in this way, but it must be operated by the driver, and good roads to stop locking and restore the role of differential. (2) self-locking differential installed in the oil viscosity or friction clutch coupling, when the side of the wheel skid occurs when both sides of the axle speed difference there, coupling or clutch friction resistance on the automatic, to make certain the other side of the wheel drive torque and the car continued to travel. When there is no speed difference on both sides of the wheel, the frictional resistance disappeared, the role of automatic restoration of differentials. More complicated structure in this way, but do not require drivers to operate. Has been increasingly applied in the car. About non-slip differential, not only used for the differential between the wheels, but also for all-wheel drive vehicle inter-axle differential/.Gear ratio The drive axle of a vehicle is said to have a certain axle ratio. This number (usually a whole number and a decimal fraction) is actually a comparison of the number of gear teeth on the ring gear and the pinion gear. For example, a 4.11 rear means that theoretically, there are 4.11 teeth on the ring gear for each tooth on the pinion gear or, put another way, the driveshaft must turn 4.11 times to turn the wheels once. The role of the final drive is to reduce the speed from the drive shaft, thereby increasing the torque. Lord of the reduction ratio reducer, a driving force for car performance and fuel economy have a greater impact. In general, the more reduction ratio the greater the acceleration and climbing ability, and relatively poor fuel economy. However, if it is too large, it can not play the full power of the engine to achieve the proper speed. The main reduction ratio is more Smaller ,the speed is higher, fuel economy is better, but the acceleration and climbing ability will be poor. 附 錄B 文獻翻譯驅(qū)動橋和差速器所有的汽車都裝有不同類型的驅(qū)動橋和差速器來驅(qū)動汽車行駛。無論是前驅(qū)汽車,后驅(qū)汽車還是四輪驅(qū)動的汽車,對于將發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)化到車輪上差速器都是不可缺少的部件。動力的傳遞驅(qū)動橋必須把發(fā)動機的動力轉(zhuǎn)一個直角后傳遞出去,但人對于前輪驅(qū)動汽車發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩與主減速器是在同一直線上的,但是發(fā)動機前置的后輪驅(qū)動的汽車發(fā)動機的動力必須以正確的角度傳遞出去,來驅(qū)動車輪。圖中所示是齒輪驅(qū)動的過程,即由一個相對小的齒輪驅(qū)動一個大齒輪(主動齒輪和從動齒輪),從動錐齒輪和差速器殼連接在一起,在半軸的根部有一對帶有內(nèi)花鍵的半軸齒輪,半軸齒輪和半軸通過花鍵來連接在一起。當(dāng)差速器殼旋轉(zhuǎn)時,就驅(qū)動內(nèi)部的半齒輪轉(zhuǎn)動從而使半軸轉(zhuǎn)動,將轉(zhuǎn)矩傳給車輪。后驅(qū)動橋后輪驅(qū)動的車輛大多是卡車,大型轎車和大部分跑車。典型的后輪驅(qū)動的車輛使用前置發(fā)動機和變速箱總成將轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)胶筝嗱?qū)動橋。多驅(qū)動橋汽車中,在貫通式驅(qū)動橋的布置中,各橋的傳動軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi),并且各驅(qū)動橋不是分別用自己的傳動軸與分動器直接聯(lián)接,而是位于分動器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動軸,是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動橋的動力,是經(jīng)分動器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點是,不僅減少了傳動軸的數(shù)量,而且提高了各驅(qū)動橋零件的相互通用性,并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。一些車輛不是這個典型的例子。如老式的保時捷或大眾汽車引擎在汽車后面,是后輪驅(qū)動。這些車輛使用的后方安裝驅(qū)動橋與半軸來驅(qū)動車輪。另外,一些車輛是前置引擎,后橋與傳動軸連接發(fā)動機來驅(qū)動車輪。差速器為了消除由于左右車輪在運動學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生左右車輪外徑不同或滾動半徑不相等而要求車輪行程,汽車左右驅(qū)動輪間都裝有差速器,后者保證了汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性,從而滿足了汽車行駛運動學(xué)要求。如圖所示說明了其工作情況1. 主動齒輪轉(zhuǎn)動,從而驅(qū)動從動齒輪。2. 從動齒輪將轉(zhuǎn)矩作用于差速器殼,使其轉(zhuǎn)動。3. 位于差速器殼中的行星齒輪以適當(dāng)?shù)慕嵌群桶胼S齒輪接觸,并隨的差速器殼轉(zhuǎn)動。4. 行星齒輪(驅(qū)動齒輪)和十字軸連接,和十字軸一起轉(zhuǎn)動。5. 半軸齒輪(被驅(qū)動齒輪)和行星齒輪嚙合并且和從動齒輪及差速器殼作為一個整體一起轉(zhuǎn)動。6. 半軸齒輪的內(nèi)花鍵和半軸端部餓花鍵接在一起隨著差速殼一起轉(zhuǎn)動。7. 當(dāng)兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速相同時,行星齒輪和半軸齒輪無相對運動,左右齒輪力矩平均分配。8. 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時差速器開始起作用,是兩側(cè)的半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。開式差速器對每個車輪一般使用相同量的扭矩。確定車輪承受的扭矩大小的因素有兩個:設(shè)備和摩擦力。在干燥的條件下,當(dāng)摩擦力很大時,車輪承受的扭矩大小受發(fā)動機和擋位的限制,在摩擦力很小時(如在冰上行駛),限制為最大扭矩,從而使車輪不會打滑。所以,即使汽車可以產(chǎn)生較大扭矩,也需要足夠的牽引力將扭矩傳輸?shù)降孛?。如果在車輪打滑之后加大油門,只會使車輪更快地旋轉(zhuǎn)。 如果曾在冰上駕駛過,您可能知道加速的竅門:如果啟動時掛在二擋或三擋而不是一擋,則由于變速器中的齒輪傳動,車輪的扭矩會較小。這樣更容易在不旋轉(zhuǎn)車輪的情況下加速。如果其中一個驅(qū)動輪具有很好的摩擦力,而另一個卻在冰上時,這是開式差速器存在的問題。防滑差速器差速器很好的解決了汽車在不平路面及轉(zhuǎn)向時左右驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速不同的要求;但隨之而來的是差速器的存在使得汽車在一側(cè)驅(qū)動輪打滑時動力無法有效傳輸,也就是打滑的車輪不能產(chǎn)生驅(qū)動力,而不打滑的車輪又沒有得到足夠的扭矩。防滑差速器很好的解決了汽車在一側(cè)車輪打滑時出現(xiàn)的動力傳輸?shù)膯栴},也就是鎖止差速器,讓差速器不再起作用,左右兩側(cè)的驅(qū)動輪均可得到相同的扭矩。防滑差速器主要可分為兩大類: (1)強制鎖止式在普通差速器上增加強制鎖止機構(gòu),當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時,駕駛員可通過電動、氣動或機械的方式來操縱鎖止機構(gòu),撥動嚙合套將差速器殼與半軸鎖成一體,從而暫時失去差速的作用。這種方式結(jié)構(gòu)比較簡單,但必須由駕駛員進行操作,并在良好路面上停止鎖止,恢復(fù)差速器的作用。 (2)自鎖式在差速器中安裝粘性硅油聯(lián)軸節(jié)或摩擦離合器,當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時,兩側(cè)半軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差,聯(lián)軸節(jié)或離合器就自動發(fā)生摩擦阻力,使另一側(cè)車輪得到一定的扭矩而驅(qū)動汽車?yán)^續(xù)行駛。當(dāng)兩側(cè)車輪沒有轉(zhuǎn)速差時,摩擦阻力消失,自動恢復(fù)差速器的作用。這種方式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但不需要駕駛員進行操作。目前已越來越多地在汽車上得到應(yīng)用。 防滑差速器不僅用于左右車輪間的差速器,也用于全輪驅(qū)動汽車的軸間差速器中。主減速比驅(qū)動橋都有一定得主減速比,這個數(shù)字(通常是一個整數(shù)和一個小數(shù))實際上是主減速器主動齒輪與從動齒輪的關(guān)系。例如,如果主減速比為4.11則說明從動齒輪的齒數(shù)是主動齒輪齒數(shù)的4.11倍,換句話說就是主動齒輪軸轉(zhuǎn)動4圈車輪才轉(zhuǎn)動1圈。主減速器的作用是降低從傳動軸傳來的轉(zhuǎn)速,從而增大扭矩。主減速器的減速比,對汽車的動力性能和燃料經(jīng)濟性有較大的影響。一般來說,主減速比越大,加速性能和爬坡能力較強,而燃料經(jīng)濟性比較差。但如果過大,則不能發(fā)揮發(fā)動機的全部功率而達(dá)到應(yīng)有的車速。主減速比越小,燃料經(jīng)濟性較好,但加速性和爬坡能力較差。11
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