球面半径可根据经验公式来确定式中行星齿轮球面半径系数，，取.，取，较小的者即.。经计算，取.差速器行星齿轮球面半径确定后，即根据下式预选其节锥距，取.行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择行星齿轮的齿数般不应少于。半轴齿轮的齿数采用。半轴齿轮与行星齿轮的齿数比多在.范围内。在任何圆锥行星齿轮式差速器中，左右两半轴齿轮的齿数之和，必须能被行星齿轮的数目所整除，否则将不能安装，即应满足式中，左，右半轴齿数，行星齿轮数，任意整数。取行星齿轮齿数，半轴齿轮齿数，满足条件。差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定首先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角式中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.由机械设计手册，取标准模数.确定模数后，节圆直径即可由下式求得压力角目前汽车差速器齿轮大都选用的压力角行星齿轮安装孔直径及其深度的确定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就是行星齿轮在其轴上的支承长度，如图所示。图安装孔直径及其深度式中差速器传递的转矩.行星齿轮数行星齿轮支承面中点到锥顶的距离，.，是半轴齿轮齿面宽中点处的直径，支承面的许用挤压应力，取为.。差速器齿轮的几何尺寸计算如表计算步骤表汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算表长度单位序号计算公式数据项目行星齿轮齿数半轴齿轮齿数.模数齿面宽.工作齿高.全齿高.压力角轴交角节圆直径，节锥角.节锥距周节齿顶高齿根高.径向间隙齿根角面锥角根锥角.外圆直径节圆顶点至齿轮外缘距离理论弧齿厚.齿侧间隙差速器齿轮的强度计算汽车差速器齿轮的弯曲应力为式中差速器个行星齿轮给予个半轴齿轮的转矩，.差速器行星齿轮数目半轴齿轮齿数超载系数.品质系数.尺寸系数.载荷分配系数.齿面宽模数.计算汽车差速器齿轮弯曲应力的总和系数.，见图。图弯曲计算用综合系数以计算得.所以由表差速器齿轮强度满足要求。差速器齿轮的材料本设计采用.本章小结本章对差速器进行计算并校核，最终确定差速器的各个参数。第章半轴设计.概述半轴的形式主要取决半轴的支承形式普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端支承的形式或受力状况不同可分为半浮式，浮式和全浮式，在此由于是载重汽车，采用全浮式结构。.半轴的设计与计算全浮式半轴的计算载荷的确定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纵向力驱动力或制动力最大时，其最大值为，附着系数在计算时取.，没有侧向力作用侧向力最大时，其最大值为发生于汽车侧滑时，侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数在计算时取.，没有纵向力作用垂向力最大时发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为，其中为车轮对地面的垂直载荷，为动载荷系数，这时不考虑纵向力和侧向力的作用。由于车轮承受的纵向力，侧向力值的大小受车轮与地面最大附着力的限制，即有故纵向力最大时不会有侧向力作用，而侧向力最大时也不会有纵向力作用。全浮式半轴只承受转矩，只计算在上述第种工况下转矩，如图.为全浮半轴支撑示意图。其计算可按求得，其中，的计算，可根据最大附着力和发动机最大转矩计算，并取两者中的较小者。若按最大附着力计算，即式中轮胎与地面的附着系数取.汽车加速或减速时的质量转移系数，可取在此取.。根据上式.若按发动机最大转矩计算，即式中差速器的转矩分配系数，对于普通圆锥行星齿轮差速器取.发动机最大转矩，•汽车传动效率，计算时可取.传动系最低挡传动比.轮胎的滚动半径，.。根据上式.所以取.，应按发动机最大转矩计算则转矩为.•全浮式半轴的支承方式如图.所示。图.全浮式半轴支承示意图全浮半轴杆部直径的初选设计时，全浮式半轴杆部直径的初步选择可按下式进行，取式中半轴杆部直径半轴的计算转矩，.半轴转矩许用应力，。因半轴材料取，为左右，考虑安全系数在之间，可取。全浮半轴强度计算半轴的扭转应力可由下式计算式中半轴扭转应力，半轴的计算转矩.半轴杆部直径半轴的扭转许用应力，取。.，强度满足要求。半轴的最大扭转角为式中半轴承受的最大转矩，.半轴长度材料的剪切弹性模量.半轴横截面的极惯性矩，.。经计算最大扭转角.，扭转角宜选为满足条件。全浮式半轴花键强度计算为了使半轴的花键内径不小于其杆部直径，常常将加工花键的端部做得粗些，并适当地减小花键槽的深度，因此花键齿数必须相应地增加，通常取齿轿车半轴至齿载货汽车半轴。本次设计时考虑到此处花键部分与杆部之间的倒角为。重型车半轴的杆部较粗，外端突缘也很大，当无较大锻造设备时可采用两端均为花键联接的结构，且取相同花键参数以简化工艺。在现代汽车半轴上，渐开线花键用得较广，但也有采用矩形或梯形花键的。本次设计采用带有凸缘的全浮式半轴，采用渐开线花键。根据杆部直径为，选择的渐开线的花键具体参数为花键齿数为，模数.分度圆直径.，分度圆上压力角为。半轴花键的剪切应力为半轴花键的挤压应力为式中半轴承受的最大转矩.半轴花键外径，相配的花键孔内径，花键齿数花键的工作长度花键齿宽载荷分布的不均匀系数，计算时取为.。根据据上式计算当传递最大转矩时，半轴花键的剪切应力不超过.，挤压应力不超过，所以校核成功。半轴材料与热处理半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如，等。是我国研制出的新钢种，作为半轴材料效果很好。半轴的热处理过去都采用调质处理的方法，调质后要求杆部硬度为突缘部分可降至。近年来采用高频中频感应淬火的日益增多。这种处理方法使半轴表面淬硬达，硬化层深约为其半径的，心部硬度可定为花键部分表面硬度不淬火区突缘等的硬度可定在范围内。由于硬化层本身的强度较高，加之在半轴表面形成大的残余压应力，以及采用喷丸处理滚压半轴突缘根部过渡圆角等工艺，使半轴的静强度和疲劳强度大为提高，尤其是疲劳强度提高得十分显着。由于这些先进工艺的采用，不用合金钢而采用中碳号号钢的半轴也日益增多。本次设计半轴即采用，中频感应淬火。.本章小结首先本章对半轴的功用进行了说明，并且在纵向力最大时确定了半轴的计算载荷。对半轴进行了具体的设计计算，确定了半轴的各部分尺寸，并进行了校核。最后对材料和热处理做了加以说明。第章驱动桥桥壳的设计.概述驱动桥壳应满足如下设计要求应具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常，并不使半轴产生附加弯曲应力在保证强度和刚度的情况下，尽量减小质量以提高行驶的平顺性保证足够的离地间隙.桥壳的受力分析及强度计算本次设计采用钢板冲压焊接整体式桥壳，选定桥壳的结构形式以后，应对其进行受力分析，选择其断面尺寸，进行强度计算。桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷，而沿左右轮胎的中心线，地面给轮胎的反力双轮胎时则沿双胎中心，桥壳则承受此力与车轮重力之差值，即，计算简图如所示。图桥壳静弯曲应力计算简图桥壳按静载荷计算时，在其两钢板弹簧座之间的弯矩为•式中汽车满载时静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷，在此车轮包括轮毂制动器等重力，.驱动车轮轮距，为.驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离，为。桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座附近。通常由于远小于，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计所以.•而静弯曲应力则为式中见式危险断面处钢板弹簧座附近桥壳的垂向弯曲截面系数关于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面的形状，主要由桥壳的结构形式和制造工艺来确定，钢板冲压焊接整体式桥壳在弹簧座附近多为圆管端面，截面图如表所示，其中，.。表钢板弹簧座附近桥壳的截面形状及截面系数断面形状垂向及水平弯曲截面系数扭转截面系数垂向及水平弯曲截面系数.扭转截面系数.所以，.。在不平路面冲击载荷作用下桥壳的强度计算当汽车高速行驶于不平路面上时，桥壳除承受在静载状态下的那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。这时桥壳载动载荷下的弯曲应力为式中动载荷系数，对载货汽车取.桥壳载静载荷下的弯曲应力，.。所以，.。汽车以最大牵引力行驶时的桥壳的强度计算计算时不考虑侧向力。图.为汽车以最大牵引力行驶时桥壳的受力简图。此时作用在左右驱动车轮上除有垂向反力外，尚有切向反力。作用在左右驱动车轮的最大切向反力共为式中发动机的最大转矩传动系档传动比.主减速比.传动系的传动效率.轮胎的滚动半径.。经计算，.。图汽车以最大牵引行驶时桥壳的受力简图如图所示，后驱动桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯曲矩为.式中汽车加速行驶时的质量转移系数对于货车取.，同式。图汽车以最大牵引行驶时桥壳的受力分析图由于驱动车轮的最大切向反力使桥壳也承受水平方向的弯矩，对于装用普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，在两弹簧之间桥壳所受的水平方向的弯矩为.桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩。这时在两板簧座间桥壳承受的转矩为式中同式下的说明。由于桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面处为圆管断面，所以在该断面处的合成弯矩为.该危险断面处的合成应力为式中危险断面处的弯曲截面系数.。汽车紧急制动时的桥壳强度计算这时不考虑侧向力，图.为汽车在紧急制动时的受力简图。图汽车紧急制动时桥壳的受力分析简图如图所示，紧急制动时桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩及水平方向弯矩分别为式中同式说明汽车制动时的质量转移系数，对于载货汽车的后桥，取.驱动车轮与路面的附着系数.。图汽车紧急制动时桥壳的受力分析图经计算，.,.。桥壳在两钢板弹簧的外侧部分同时还承受制动力所引起的转矩.所以，经过计算以各种情况下校核均满足桥壳的许用弯曲应力为，许用扭转应力为，所以驱动桥壳校核成功。对于钢板冲压焊接整体式桥壳，多采用或中碳钢板化学成分控制为的碳和不大于的硫。本次设计桥壳材料选取为。半轴套管材料为。.本章