第4章 差速器的设计

4.1差速器的结构形式

汽车上广泛采用的差速器为对称锥齿轮式差速器，具有结构简单、质量较小等优点，应用广泛。它可分为普通锥齿轮式差速器、摩擦片式差速器和强制锁止式差速器。 普通齿轮式差速器的传动机构为齿轮式。齿轮差速器要圆锥齿轮式和圆柱齿轮式两种。

强制锁止式差速器就是在对称式锥齿轮差速器上设置差速锁。当一侧驱动轮滑转时，可利用差速锁使差速器不起差速作用。差速锁在军用汽车上应用较广。

经方案论证，差速器结构形式选择对称式圆锥行星齿轮差速器。

图4.1 普通的对称式圆锥行星齿轮差速器

普通的对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿轮(少数汽车采用3个行星齿轮，小型、微型汽车多采用2个行星齿轮)，行星齿轮轴(不少装4个行星齿轮的差逮器采用十字轴结构)，半轴齿轮及行星齿轮垫片等组成。由于其结构简单、工作平稳、制造方便、用在公路汽车上也很可靠等优点，最广泛地用在轿车、客车和各种公路用载货汽车上．有些越野汽车也采用了这种结构，但用到越野汽车上需要采取防滑措施。例如加进摩擦元件以增大其内摩擦，提高其锁紧系数；或加装可操纵的、能强制锁住差速器的装置——差速锁等。

4.2差速器的齿轮材料

差速器齿轮和主减速器齿轮一样，基本上都是用渗碳合金钢制造，目前用于制造差速器锥齿轮的材料为20CrMnTi、20CrMoTi、22CrMnMo和20CrMo等。由于差速器齿轮轮齿要求的精度较低，所以精锻差速器齿轮工艺已被广泛应用。

4.3圆锥齿轮差速器齿轮设计

行星齿轮数目的选择 该车型多用4个行星齿轮。

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行星齿轮球面半径RB（mm）的确定：锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径RB，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥距，在一定程度上表征了差速器的强度。 球面半径可根据经验公式来确定[12]：

RB?KBTj=47.444～56.744mm （4.1）

取RB=49m

式中：KB——行星齿轮球面半径系数，2.5～3.0于有2个行星轮的轿车以及所有的越

野汽车和矿用汽车取大值，取3.0。

RB确定后，即根据下式预选其节锥距：

3 A0=（0.98～0.99）RB=47.04～47.52mm （4.2）

取48mm

行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 为了得到较大的模数从而使齿轮有较高的强度，应使行星齿轮的齿数尽量少，但一般不应少于10。半轴齿轮的齿数采用14～25。半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在1.5～2范围内。取z1=10，z2=20。

在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左、右两半轴齿轮的齿数z2L,z2R之和，必须能被行星齿轮的数目n所整除，否则将不能安装，即应满足：

z2L?z2R = =10 （4.3）

n差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角?1,?2：

?1?arctanz1z2?27?;?1?arctan?63? (4.4) z2z1式中：z1,z2——行星齿轮和半轴齿轮齿数。 再根据下式初步求出圆锥齿轮的大端模数： m?取标准模数5；

2A02Asin?1?0sin?2=4.36 （4.5） z1z2 31

式中：A0,z1,z2在前面已初步确定。

算出模数后，节圆直径d即可由下式求得：

d1?mz1?50mm；d2?mz2?100mm （4.6） 压力角? 目前汽车差速器齿轮大都选用22?30'的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减至10，并且再小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的情况下还可由切相修正加大半轴齿轮齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。

行星齿轮安装孔?与行星齿轮名义直径相同，而行星齿轮安装孔的深度L就是行星齿轮在其轴上的支承长度，如图4.2所示。

图4.2安装孔直径?及其深度L

T0?103 L?1.1?=26（mm） L??1.1??

[?c]?nl2T0?103 ??=23.72 mm （4.7）

1.1[?C]nl式中：T0——差速器传递的转矩6835.08N?m； n——行星齿轮数4；

' l——行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，mm. l?0.5d2，d2'是半轴齿轮齿面

'?0.8d2，l?40 宽中点处的直径d2 32

[?c]——支承面的许用挤压应力，取为69MPa.。

表4.1为汽车差速器用锥齿轮的几何尺寸计算步骤，表中计算用的弧齿厚系数τ见图4.3。

表4.1 汽车差速器锥齿轮的几何尺寸计算表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项 目 行星齿轮齿数 半轴齿轮齿数 模数 齿面宽 齿工作高 齿全高 压力角 轴交角 节圆直径 节锥角 计 算 公 式 及 结 果 z1?10 z2?20 m?5. F?0.30A0=13mm hg=1.6m=8mm h=1.788m+0.051=8.991mm ??22?30' ??90? d1?mz1?50mm;d2?mz2?100mm ?1?arctanA0=t=3.1416m=15.708mm z1z2?27?;?2?arctan?63? z2z1d1d2==56mm 2sin?12sin?211 12 节锥距 周节 'h1'?hg?h2?5.926mm 13 齿顶高 ????0.370??'h2??0.430?m?2.874mm 2??z2?????????z1????h1\?1.788m?h1'?3.014mm 14 齿根高 \'h2?1.788m?h2?6.068mm 15 径向间隙 c?h?hg?0.188m?0.051?0.991 33