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文檔包括:
說明書一份,20頁,8300字左右.
圖紙共3張,如下所示
A1-裝配圖.dwg
A3-蝸桿.dwg
A3-蝸輪.dwg
目 錄
一．托森差速器的簡介-------------------------------1
二．托森差速器的工作原理---------------------------2
三．蝸輪、蝸桿設計--------------------------------------------------5
四．蝸桿前、后軸的設計--------------------------------------------9
五．空心軸的設計----------------------------------------------------10
六．直齒圓柱齒輪設計------------------------------11
七．蝸輪軸設計------------------------------------14
八．差速器外殼的設計------------------------------16
九．參考車型相關數據------------------------------17
十．設計心得--------------------------------------17
十一.參考文獻---------------------------------------------------------20
一．托森差速器的簡介
每輛汽車都要配備有差速器，我們知道普通差速器的作用：第一，它是一組減速齒輪，使從變速箱輸出的高轉速轉化為正常車速；第二，可以使左右驅動輪速度不同，也就是在彎道時對里外車輪輸出不同的轉速以保持平衡。它的缺陷是在經過濕滑路面時就會因打滑失去牽引力。而如果給差速器增加限滑功能就能滿足轎車在惡劣路面具有良好操控性的需求了，這就是限滑差速器(Limited Slip Differential，簡稱LSD)。全輪驅動轎車AWD系統(tǒng)的基本構成是具有3個差速器，它們分別控制著前輪、后輪、前后驅動軸扭矩分配。這3個差速器不只是人們常見的簡單差速器，它們是LSD差速器，帶有自鎖功能以保證在濕滑路面輪胎發(fā)生打滑時驅動輪始終保持有充足的扭矩輸出從而在惡劣路況獲得良好的操控。世界上的LSD差速器有好幾種形式，今天我們就來看看Torsen自鎖差速器系統(tǒng)。
Torsen的音譯，這個名字取自Torque-sensing Traction的單詞頭幾個字母的組合。其專業(yè)意思是：牽引力自感應式扭矩分配。從字面意思就可以理解：它可以根據各個車輪對牽引力的需求而分配扭矩輸出。最為難得可貴的是：這樣的分配完全靠機械裝置來完成，反應迅速而準確。。 Torsen的核心是蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統(tǒng)。 從Torsen差速器的結構視圖中我們可以看到雙蝸輪、蝸桿結構，正是它們的相互嚙合互鎖以及扭矩單向地從蝸輪傳送到蝸桿齒輪的構造實現了差速器鎖止功能，正是這一特性限制了滑動。在彎道行駛沒有車輪打滑時，前、后差速器的作用是傳統(tǒng)差速器，蝸桿齒輪不影響半軸輸出速度的不同。如車向左轉時，右側車輪比差速器快，而左側速度低，左右速度不同的蝸輪能夠嚴密地匹配同步嚙合齒輪。此時蝸輪蝸桿并沒有鎖止，因為扭矩是從蝸輪到蝸桿齒輪。 當右側車輪打滑時，蝸輪蝸桿組件發(fā)揮作用，如是傳統(tǒng)差速器將不會傳輸動力到左輪。對于Torsen LSD差速器，此時快速旋轉的右側半軸將驅動右側蝸桿，并通過同步嚙合齒輪驅動左側蝸桿，此時蝸輪蝸桿特性發(fā)揮作用。當蝸桿驅動蝸輪時，它們就會鎖止，左側蝸桿和右側蝸桿實現互鎖，保證了非打滑車輪具有足夠的牽引力。
Torsen差速器的特點：Torsen差速器是恒時4驅，牽引力被分配到了每個車輪，于是就有了良好的彎道、直線(干/濕)駕駛性能。Torsen自鎖中心差速器確保了前后輪均一的動力分配。任何速度的不同，如前輪遇到冰面時，系統(tǒng)會快速做出反應，75%的扭矩會轉向轉速慢的車輪，在這里也就是后輪。 Torsen差速器實現了恒時、連續(xù)扭矩控制管理，它持續(xù)工作，沒有時間上的延遲，但不介入總扭矩輸出的調整，也就不存在著扭矩的損失，與牽引力控制和車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)相比具有更大的優(yōu)越性。因為沒有傳統(tǒng)的自鎖差速器所配備的多片式離合器，也就不存在著磨損，并實現了免維護。純機械LSD具有良好的可靠性。 Torsen差速器可以與任何變速器、分動器實現匹配，與車輛其它安全控制系統(tǒng)ABS、TCS(Traction Control Systems，牽引力控制)、SCS(Stability Control Systems，車身穩(wěn)定控制)相容。Torsen差速器是純機械結構，在車輪剛一打滑的瞬間就會發(fā)生作用，它具有線性鎖止特性，是真正的恒時四驅，在平時正常行駛時扭矩前后分配是50∶50。
缺點：一是造價高，所以一般托森差速器都用在高檔車上；二是重量太大，裝上它后對車輛的加速性是一份拖累。托森差速器幾乎可以成為20世紀繼轉子發(fā)動機以后精妙機械設計的典范。不過正是因為這套機構的精妙，導致其需要非常高的加工精度、制造工藝和高強度的材料才能保證其性能的發(fā)揮，所以成本非常之高。奧迪Quattro之所以沒有在前后差速器上都采用托森差速器，估計也是出于成本的考慮。
二．托森差速器的工作原理
托森差速器主要是由外殼，空心軸，蝸輪（6個），齒輪（12個），蝸桿前軸，蝸桿后軸?？招妮S通過花鍵與外殼聯(lián)接在一體，齒輪通過蝸輪軸安裝在差速器外殼上，其中三個蝸輪與前軸蝸桿嚙合，另外三個蝸輪與后軸蝸輪相嚙合。與前、后軸蝸桿相嚙合彼此通過直齒圓柱齒輪相嚙合，前桿和驅動橋的差速器前齒輪軸為一體，后軸蝸桿和驅動后橋的差速器后齒輪軸為一體。當汽車驅動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸傳至差速器外殼，差速器外殼通過蝸桿軸傳至蝸輪。前軸蝸桿通過差速器前齒輪軸將動力傳至前橋，后軸蝸桿通過差速器后齒輪軸傳至后橋，從而實現前、后驅動橋的驅動牽引作用，當汽車轉彎時，前后驅動軸出現轉速差，通過嚙合的直齒圓柱齒輪相對轉動，使一軸轉速加快，另一軸轉速下降，實現差速作用。圖一是托森差速器的結構，圖二，圖三是托森差速器在奧迪車中安裝的部位圖。
圖一
1.托森差速器的工作過程。
托森差速器的工作過程可以分為2種情況：設前、后軸蝸桿轉速分別為、差速器殼轉速為。
1）.當=時，為汽車直線行駛，當汽車驅動時，來自發(fā)動機的動力通過空心軸傳至差速器外殼，再通過蝸輪軸傳至蝸輪最后傳到蝸桿。前、后蝸桿軸將動力分別傳至前、后橋。由于兩蝸桿軸將動力分別傳至前、后橋。由于兩蝸桿軸轉速相等，故蝸輪與蝸桿之間無相對運動，兩相嚙合的直齒圓柱齒輪之間亦無相對傳動，差速器殼與兩蝸桿軸均繞蝸桿軸線同步轉動，即==。其轉矩平均分配。設差速器殼接受轉矩為，前、后蝸桿軸上相對應驅動轉矩分別為、，則有+=。
圖二
2）.當時，汽車轉彎或某側車輪陷于泥濘路面時，為便于分析，假設差速器外殼不懂動，即=0，又，在作用下，前軸蝸桿帶動與其嚙合的蝸輪轉動，蝸輪兩端的直齒圓柱亦隨之以轉速轉動，同時帶動與其嚙合的直齒圓柱齒輪以轉速反向轉動，因齒輪與后軸蝸桿一體，則后軸蝸桿朝相反方向轉動。顯然，這是不可能的，因蝸輪蝸桿傳動副的傳動逆效率極低。實際上，差速器殼一直在旋轉，0，前、后軸蝸桿亦隨之同向旋轉。此時兩軸之間的轉速差是通過一對相嚙合的圓柱齒輪的相對轉動而實現的。由上述分析知，前蝸桿軸使齒輪轉動，齒輪隨之被迫轉動，并迫使后軸蝸輪帶動后軸蝸桿轉動，因其齒面之間存在很大的摩擦力，限制了齒輪轉速的增加，減少了齒輪及前軸蝸桿轉速的增加。顯然，只有當兩軸轉速差不大時才能差速。
圖三
2.托森差速器的轉矩分配原理
托森差速器是利用蝸輪蝸桿傳動副的高內摩擦力矩M進行轉矩分配的。其原理簡述如下:設前軸蝸桿1的轉速大于后軸蝸桿2的轉速,即n≥n,前軸蝸桿1將使前端渦輪轉動,渦輪軸上的直齒圓柱齒輪3也將轉動,帶動與之嚙合的后端直齒圓柱齒輪4同步轉動,而與后端直齒圓柱齒輪同軸的蝸輪也將轉動。則后端蝸輪帶動后軸蝸桿2轉動。蝸輪帶動蝸桿的逆?zhèn)鲃有嗜Q于蝸桿的螺旋角及傳動副的摩擦條件。對于一定的差速器結構其螺旋角是一定的。故此時傳動主要由摩擦狀況來決定。即取決于差速器的內摩擦力矩M,而M又取決于兩端輸出軸的相對轉速。當n, n轉速差比較小時,后端蝸輪帶動蝸桿摩擦力亦較小,通過差速器直齒圓柱齒輪吸收兩側輸出軸的轉速差。當前軸蝸桿n較高時,蝸輪驅動蝸桿的摩擦力矩也較大,差速器將抑制該車輪的空轉,將輸入轉矩M多分配到后端輸出軸上,轉矩分配為M=1/2(M-M)，M=1/2(M＋M)。當n=0,前軸蝸桿空轉時,由于后端蝸輪與蝸桿之間的內摩擦力矩M過高,使M全部分配到后軸蝸桿上,此時,相當于差速器鎖死不起差速作用。圖四為工作原理圖
圖四
蝸輪式差速器轉矩比,其中為蝸桿螺旋角, 為摩擦角.當=時,轉矩比,差速器自鎖.一般可達5.5~9,鎖緊系數K可達0.7~0.8.選取不同的螺旋升角可得到不同的鎖緊系數,使驅動力既可來自蝸桿,也可以來自蝸輪.為減少磨損,提高使用壽命, 一般降低到3~3.5左右較好,這樣即使在一端車輪附著條件很差的情況下,仍可以利用附著力大的另一端車輪產生足以克服行駛阻力的驅動力.
托森差速器由于其結構及性能上的諸多優(yōu)點,被廣泛用于全輪驅動轎車的中央軸間差速器及后驅動橋的輪間差速器.但由于在轉速轉矩差較大十的自動鎖止作用,通常不用做轉向驅動橋的輪間差速器。
三．蝸輪 蝸桿設計
1.選擇蝸桿傳動類型
根據GB/T10085-1988的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI)。
2.選擇材料
蝸桿采用40CR,并經淬火處理,硬度為48-55HRC,蝸輪采用ZCUSN10P1,金屬模鑄造,為節(jié)約材料.齒圈用青銅,輪芯用灰鑄鐵HT100鑄造。
3.按齒面接觸疲勞強度進行設計
根據閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度,傳動中心矩：
（式1）；
——蝸桿傳動的中心距；
——蝸輪的許用接觸應力；
——蝸輪傳遞的轉矩；
——載荷系數；
——彈性影響系數；
——接觸系數；
1).確定作用在蝸輪上的轉矩
按=4,估取=0.90,則
P=99.36KW, n=1400/3=466.7r/min
T=9.55 10 =9.55 10 =182986
2).確定載荷系數K
因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布不均勻系數=1,由[7]表11-5選取使用系數=1.15.由于轉速不高,沖擊不大,可取動載系數=1.05,則
K= =1.15 1.05 1 1.21 (式2)；
——使用系數；
——動載系數；
——載荷分布不均勻系數
3).確定彈性影響系數
因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故=160 MPa
4).確定接觸系數
先假設蝸桿分度圓直徑d和傳動中心距a的比值d/a=0.5,從[7]中圖11-18中可查到=2.7
5).確定許用接觸應力
根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCUSN10P1,金屬摸鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從[7]表11-7中查到蝸輪的基本許用應力
=268MPa
設要求壽命L為120000h,
應力循環(huán)次數:
N=60jnL=601466.7120000=3.3610(式3)；
壽命系數：
K==0.36
=`K=0.36268=96.48MPa(式4)；
`——蝸輪基本許用接觸應力；
K——壽命系數。
6).計算中心距
a 35mm
取中心距a=64 mm,故從[7]中表11-2取模數m=8,蝸桿分度圓直徑d=32 mm.這時d/a=0.5,從[7]圖11-18中可查得接觸系數Z`=2.7,因為Z` Z。因此以上計算結果可用。
4.蝸桿與蝸輪的主要參數與幾何尺寸
1).蝸桿
軸向齒距:
P=m=3.148=25.12mm.(式5)；
直徑系數：
q= d/m=4（式6）；
齒頂圓直徑：
d= d+2hm=32+218=48 mm.(式7)；
齒根圓直徑:
d=d－2(hm+c）=32－2(8+4)=8mm(式8)；
分度圓導程角：
r==45°(式9)；
2).蝸輪
蝸輪齒數Z=12；
變位系數X=0 ；
驗算傳動比：
= z/z=12/4 =3(式10)；
這時傳動比誤差為(3－3)/3=0，允許。
蝸輪分度圓直徑：
d=mZ=8×12=96mm(式11)；
蝸輪喉圓直徑：
d= d+2h=96+28=112mm(式12)；
蝸輪齒根圓直徑：
d= d－2h=96－28(1+0.25)=76mm(式13)；
蝸輪咽喉母圓半徑：
r=a－d=64－×112=8mm(式14)；
5.校核齒根彎曲疲勞強度
=YY (式15)；
——載荷系數；
Y——螺旋角影響系數；
Y——齒形系數；
——許用彎曲應力；
——彎曲應力；
——傳遞的轉矩。
當量齒數：
Z= = =82.8(式16)；
根據X=﹣0.5，Z=82.8，從圖11-19中可查得齒形系數：
Y=2.38
螺旋角系數：
Y=1－=0.68
許用彎曲應力：
=`K
從[7]表11-8中查得由制造的蝸輪的基本許用彎曲應力
`=56
壽命系數：
K==0.41
=560.41=22.96MPa
==27.66MPa
彎曲強度是滿足的。
四.蝸桿前、后軸的設計
1.選擇軸的材料
軸的材料為40，由[7]中表15-3查得，40的為35~55MPa。
2.求出軸上的功率、轉速
n=446.7r/min
P=99.36×0.9=89.42KW
3.初步確定軸的最小直徑
A值為112~97，由[7]中式15-2查得
d(式17)；
——功率；
——轉速；
A——面積。
dmm，d取為66mm
由[7]表15-4查得:
W0.1d=0.1343000=34300(式18)；
W0.2d=0.2343000=68600(式19);
T=9.5510N·mm(式20)；
(式21)；
合格。
五.空心軸的設計
1.選擇軸的材料
軸的材料為40，由[7]中表15-3查得40的為35~55MPa。
2.求出軸上的功率、轉速
n=1400 r/min，I檔傳動比為4.31，
n=324.83r/min
=99.360.9=89.42KW
3.初步確定軸的最小直徑
A值為112~97，由[7]中式15-2查得
d;
d;
d取為72mm。
d=72mm100，軸徑增大5%~7%，取為75.6~77.04，取為77。
由[1]表15-4查得 =，
Wd(1－)=21187.5
W=0.2d(1－)=42375
(式22)；
合格。
4.空心軸上花鍵的選擇
d≥70.8，由機械設計指導表9-26知：
小徑d取為72mm，選用中系列，其規(guī)格為N×d×D×B=10×72×78×12，C=0.6，r=0.5，參考d=67.4mm，a =1.0mm，裝配形式為固定，采用一般用公差帶，外花鍵中的d用h7，D為a11，B為h10。
六．直齒圓柱齒輪設計
已知：輸入功率p=99.360.9=89.42KW 齒輪轉速n=1400r/min,齒數比u=1，工作壽命為120000小時。
1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數。
1）．選用直齒圓柱齒輪傳動；
2）．選用7級精度；
3）．材料選擇,選擇齒輪材料為40Cr(調質)，硬度為280HBS。
4）．選擇齒數Z=Z=24。
2.按齒面接觸強度設計。
由設計計算公式進行計算，即
d≥2.32(式23)；
d——分度圓直徑；
K——載荷系數；
T——齒輪傳遞的扭矩；
——齒數比；
Z ——材料的彈性影響系數；
——接觸疲勞許用應力；
——齒寬系數；
1).確定公式內的各計算數值。
（1）．試選載荷系數K=1.3；
（2）．計算齒輪傳遞的轉矩：
T=95.5×10P/n=95.5×1089.42/1340.1=5.37×10N·mm；
（3）．齒寬系數 。
（4）．材料的彈性影響系數Z=189.8MPa。
（5）．按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度MPa。
（6）．計算應力循環(huán)次數
N=60njL=60×1340.1×1×120000=9.65×10(式24)；
（7）．查得接觸疲勞壽命系數；
（8）．計算接觸疲勞許用應力
取失效率為1%，安全系數S=1，得：
MPa(式25)；
2).計算
（1）．試算齒輪分度圓直徑d，代入數值得：
d≥2.32mm
（2）．計算圓周速度V
V=m/s
（3）．計算齒寬b
b=mm
(4)．計算齒寬與齒高之比
模數 m=d/z=26/24=1.08mm
齒高 h=2.25m=2.25×5.43=2.44m
b/h=26/2.44=10.6
（5）．計算載荷系數
據V=0.58，7級精度，查得動載系數K=1.18
直齒輪，假設KF/b≥100N/mm，查得K=K=1.1
查得使用系數K=1，查得7級精度，齒輪相對支承非對稱布置時，
K=K＋0.18(1＋0.6Q)Q＋0.23×10b
=1.18＋0.18(1＋0.6×1)×1＋0.23×10×5.3
=1.468
由b/h=10.6，K=1.468 查得K=1.44，故載荷系數:
K=KKKK=1×1.18×1.1×1.468=2.079(式26)；
K——動載系數；
K——使用系數；
K、K——齒間載荷分配系數。
（6）．按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，得
d=dmm(式27)；
（7）．計算模數m
M=d/z=30.4/24=1.27mm
3.按齒根彎曲強度設計
彎曲強度的設計公式為
m(式28)；
K——載荷系數；
Y——齒形系數；
Y——應力校正系數；
m——模數；
Z——齒數；
T——轉矩；
Q——齒寬系數。
1).確定公式內的各計算數值。
（1）．查得齒輪的彎曲疲勞強度極限MPa；
（2）．查得彎曲疲勞壽命系數K=0.85；
（3）．計算彎曲疲勞安全系數S=1.4,得
=303.57MPa(式29)；
（4）．計算載荷系數K
K=KKKK=1×1.18×1.1×1.44=2.02(式30)；
（5）．查取齒行系數Y=2.65
（6）．查取應力校正系數Y=1.58
（7）．計算齒輪的并加以比較
==0.01379
2).設計計算
mmm
圓整后取m=1.5mm,因為d=26.0mm
Z=d/m=26/1.5=17.3；取18。
4.幾何尺寸計算：
1).計算分度圓直徑
d=Zm=18×1.5=27mm
2).齒寬
b=Qd=1×27=27mm
3).中心距
a=(d＋d)/2=24mm
5.驗算：
F=N(式31)；
N/mm≥100N/mm(式32)；
合適。
七.蝸輪軸設計
1.求解軸上的功率P，轉速n,轉矩T
P=99.36×0.9=89.42KW
n=1400r/min
T=95.5×10×=6.1×10N·mm
2.求作用在齒輪上的力
已知齒輪的分度圓直徑為：d=27mm；
F=N
F=FN
蝸輪的分度圓直徑為d=258.3mm
F=
F=FN
F=FN
3.初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的直徑。選取軸的材料為45號鋼，調質。取A=112，于是得：
d=Amm=18.01mm
由于軸安裝的是套筒的直徑是最小的，所以取套筒的直徑為19mm
4.軸的結構設計
1).擬定軸上的零件的裝配方案
如圖所示的裝配方案
2).根據軸向定位確定軸的各段直徑和長度
（1）.為了齒輪與蝸輪的周向定位,我們選用套筒,所以
mm；
mm；
（2）.由于齒寬b=27mm,所以mm,mm。
（3）．由于蝸輪長度為82mm,所以mm,mm。
（4）．軸總長mm。
圖五
3).軸上零件的周向定位
齒輪、蝸輪與軸的周向定位均采用花鍵聯(lián)接，由手冊查得平鍵截面b×h=8mm×7mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為14mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為,同樣，蝸輪與軸的配合選用，蝸輪輪轂與軸的配合為，軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
4).確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為1×45°。
5).按彎矩合成應力校核軸的強度
進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度，根據[2]15-5及上面的數值，并取a=0.6，軸的計算應力
前已選定軸的材料為45鋼，由[2]表查得,故，故安全
八．差速器外殼的設計
用半徑為115mm,寬度為160mm的圓柱體。為便于安裝，把外殼分成兩部分，用螺栓聯(lián)接。在外殼與空心軸的連接處加個套筒，套筒直徑選用80mm，長度15mm。在外殼與前、后蝸桿軸的聯(lián)接處加墊片，以減少之間的摩擦。在蝸桿與差速器殼處也用墊片。安裝時，我們把外殼與空心軸用花鍵聯(lián)接好，然后把前、后蝸桿軸套在外殼中，再來安裝好蝸輪軸最后用外殼、用螺栓擰緊。如圖六
圖六
九.參考車型相關數據
裝載重量：2.5t,汽車總重量：7.94t，發(fā)動機最大功率：P/n=99.36/3000KW；發(fā)動機最大轉矩：T/n=360∽380/1200∽1400Nm；主減速器傳動比：6.17；輪胎尺寸：子午線輪胎11-18-4；變速器傳動比：Ⅰ.5.31，Ⅱ.4.31，Ⅲ.2.45，Ⅳ.1.54，Ⅴ.1.00，R.7.66；分動器傳動比：高檔：1.08，低檔：2.05；最高車速：80km/h。
十.設計心得
經過2個星期的托森差速器的設計,我從中學習到了許多東西,讓我感受很深,使我受益匪淺。
在這次設計中,由于所有的設計說明都要在電腦上完成,首先一點就是讓我更加熟悉對Word 文檔的使用程度,同時我也學會了怎樣利用公式編輯器來編入我需要輸入的公式.同時對我的打字速度也有了一定的提高.
其次,讓我又重新復習了一下我剛學過的《機械工程底盤》以及大三時候學習的《機械設計》和《機械原理》課程,同時也復習了一些《材料力學》以及大一時候學習的《畫法幾何》的知識,還有大二時候學習的《CAD制圖技術》等,可以說通過這次設計,使我對現在和以前的課程和專業(yè)知識又復習了一遍,又鞏固了一遍,可以說溫故而知新啊!增強了專業(yè)知識,使我更加熟悉差速器的工作原理和設計過程.對托森差速器也有了更深刻的了解。并對差速器有了很深的了解，差速器有三大功用： 把發(fā)動機發(fā)出的動力傳輸到車輪上； 充當汽車主減速齒輪，在動力傳到車輪之前將傳動系的轉速減下來 將動力傳到車輪上，同時，允許兩輪以不同的輪速轉動。差速器就是一種將發(fā)動機輸出扭矩一分為二的裝置，允許轉向時輸出兩種不同的轉速。
在現代轎車或貨車，包括許多四輪驅動汽車上，都能找到差速器。這些四輪驅動車的每組車輪之間都需要差速器。同樣，其兩前輪和兩后輪之間也需要一個差速器。這是因為汽車轉彎時，前輪較之后輪，走過的距離是不相同的。
部分四輪驅動車前后輪之間沒有差速器。相反的，他們被固定聯(lián)結在一起，以至于前后輪轉向時能夠以同樣的平均轉速轉動。這就是為什么當四輪驅動系統(tǒng)忙碌時，這種車輛轉向困難的原因。
不同車速下轉彎
我們將從最簡單的一類差速器——開式差速器，講起。首先，我們需要了解一些技術：下圖就是一個開式差速器部件。
當一輛轎車沿著一條路直線行駛時，兩側車輪以同一轉速轉動。輸入小齒輪帶動螺旋錐齒輪和殼體。殼體內的小齒輪都不轉動，兩邊的齒都有效的將殼體鎖住。
注意到輸入小齒輪的齒比螺旋錐齒輪的齒小。如果主減速比為4.10，螺旋錐齒輪的齒數就要比輸入小齒輪的齒多4.10倍。更多關于傳動率的信息請參閱齒輪是如何工作的。
當一輛汽車轉彎時，車輪必須以不同的轉速旋轉。
殼體內的小齒輪在車輛轉向時開始轉動。以此實現兩側車輪以不同的轉速旋轉。內側車輪要比殼體轉得慢。但外側車輪就要轉得相對快點。
在薄冰上行駛
開式差速器一般都是將相同大小的扭矩分配到兩側車輪上。有兩個因素決定分配到車輪扭矩的多少：設備及牽引力。在干燥的環(huán)境、有充足的牽引力的情況下，分配到車輪的扭矩受到發(fā)動機及齒輪的限制；在牽引力較小的情況下，諸如在冰面上行駛。在這種情況下，扭矩的大小受限于車輪不至于打滑。所以，即使一輛車可以產生更大的扭矩，同樣需要足夠的牽引力用以將這些扭轉力矩傳輸到地面上。如果當車輪開始打滑時，你用力睬油門，只會使車輪轉得更快。
如果你曾經在冰面上開過車，你可能知道使加速變得容易的方法。那就是你不以一檔起步而是二檔起步，甚至是三檔。因為變速器里的檔位越高，傳到車輪上的扭矩會變的更少。這樣就會讓車輪在不轉的情況下加速更快。
當一個汽車主動輪在附著系數較高的路面上，而另一個主動輪卻在冰面上時，會發(fā)生什么情況呢？這就是開式差速器的問題所在。
記住，開式差速器總是運用于兩輪轉矩相等的情況下，最大扭矩受限于最大防滑系數的限制。他并不會給在冰面上的車輪以更大的扭矩。而且牽引力好的那個車輪僅獲得很少量的扭矩。此時，你的車就不能正常運行。
除此之外，開式差速器可能在你越野的時候給你帶來麻煩。如果你有一輛前后都有差速器的四輪驅動車或越野車，你可能被卡住。
開式差速器一般都是給兩輪傳遞相等的扭矩。如果一側前輪及一側后輪陷入地中，兩輪只能在空無助的旋轉，汽車根本無法移動。
這類問題只能通過防滑式差速器（LSD）來解決，有時也叫做“positraction”。防滑差速器使用多種機械技術來實現常規(guī)差速器使車輛轉彎的行為。當一側車輪打滑時，提供更多的扭矩給不打滑的輪子。
由于托森差速器是一新的設計技術在以前書本很難查找到，因此在設計過程中，我們大量的翻閱了書籍和網頁，并在遇到難關時得到老師的幫助，再發(fā)揮自己的想象力和書本上學過的知識終于設計出了結果。
最后就是讓我感悟到,作為一名技術員或設計員,一定要有專業(yè)的設計知識和設計精神,要有不怕苦,不怕累,勇于創(chuàng)新,敢于接受新挑戰(zhàn),要有耐心,不能浮躁,做事要穩(wěn)重,要有恒心和堅定的信心。腳踏實地的精神。特別是作為一名設計人員一定要有細心,不能有半點馬虎,有認真負責的精神。
通過這次設計,為以后工作增加了大量的設計經驗,為以后自己的發(fā)展鋪下基石。同時也要感謝薛龍老師對我的指導和幫助!
十一.參考文獻
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[7]洪家娣，李明，黃興元.《機械設計指導》.江西高校出版社.
[8]張文春.《汽車理論》.機械工業(yè)出版社.
[9]唐振科.《工程機械底盤設計》.黃河水利出版社.
設計者：王德龍 20
華東交通大學
目 錄
一．托森差速器的簡介-------------------------------1
二．托森差速器的工作原理---------------------------2
三．蝸輪、蝸桿設計--------------------------------------------------5
四．蝸桿前、后軸的設計--------------------------------------------9
五．空心軸的設計----------------------------------------------------10
六．直齒圓柱齒輪設計------------------------------11
七．蝸輪軸設計------------------------------------14
八．差速器外殼的設計------------------------------16
九．參考車型相關數據------------------------------17
十．設計心得--------------------------------------17
十一.參考文獻---------------------------------------------------------20
設計者：王德龍 1