2332 差速器殼體工藝及鏜工裝設(shè)計(jì)

2332 差速器殼體工藝及鏜工裝設(shè)計(jì),差速器,殼體,工藝,工裝,設(shè)計(jì) 2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)0差速器殼體工藝及鏜工裝設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車在生產(chǎn)和生活中的越來越廣泛，差速器是汽車中的重要部件，其殼體的結(jié)構(gòu)及加工精度直接影響差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工藝的編制是十分必要和有意義的。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：差速器的工作原理結(jié)構(gòu)分析，差速器殼體的工藝編制，鏜夾具的設(shè)計(jì)及加工中對(duì)定位基準(zhǔn)的選擇，鏜工序工裝設(shè)計(jì)中切削用量，夾緊力的計(jì)算等。關(guān)鍵詞：差速器，殼體，夾具設(shè)計(jì)2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)0Differential Device Case Process and Boring Suits DesignABSTRACTAlong with social development, motor vehicle production and life in an increasingly wide differential device is an important vehicle components, and its interior structure and processing precision differential device directly affect the normal work, study differential device case processing methods and techniques of preparation is necessary and meaningful. The current design of the main elements: differential device structures operating principles of analysis, differential device case preparation processes, design and smooth-bore jig for positioning baseline processing options smooth-bore design processes suits cutting consumption, increased computing power.Key word: Differential device, Case, Jig design2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1第 1 章 緒論 .........................................................................................................................11.1 課題的背景及意義 .......................................................................................................11.2 差速器的主要分類 .......................................................................................................21.2.1 開式差速器 ...............................................................................................................21.2.2 限滑差速器 ...............................................................................................................31.3 差速器結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................31.3.1 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式 ...........................................................41.3.2 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配關(guān)系式 ...........................................................51.4 殼體的加工工藝 ............................................................................................................71.4 論文主要內(nèi)容 .................................................................................................................8第 2 章 零件的作用及結(jié)構(gòu)及工藝分析 ...........................................................................102.1 零件的作用及結(jié)構(gòu) .....................................................................................................102.2 零件的工藝分析 .........................................................................................................11第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .......................................................................................................133.1 確定生產(chǎn)類型 ..............................................................................................................133.2 毛坯的選擇 ..................................................................................................................133.2.1 毛坯種類及制造方法的形狀及選擇 .....................................................................133.2.2 毛坯的精度等級(jí) .....................................................................................................133.3 基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................................143.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .........................................................................................................143.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 .........................................................................................................143.4 工藝路線的制定 .........................................................................................................143.5 確定個(gè)工序余量及工序尺寸極限偏差 .....................................................................163.6 確定切削用量和切削 ..................................................................................................183.7 確定工序單件工時(shí) ......................................................................................................19第 4 章 機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)—— 鏜工序的專用夾具設(shè)計(jì) ...............................................224.1 工作量分析 ..................................................................................................................234.2 定位基準(zhǔn)的選擇 ..........................................................................................................244.3 夾緊力的計(jì)算 ..............................................................................................................244.4 定位誤差分析 ..............................................................................................................264.5 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ......................................................................................................................284.6 使用方法和應(yīng)注意的問題 ..........................................................................................28致謝 .......................................................................................................................................29參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................302006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)22006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)3第 1 章 緒論1.1 課題的背景及意義對(duì)于整車的結(jié)構(gòu)體系來說，差速器只是裝在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間的一個(gè)小軸承。看似微不足道，但如果沒有它，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)半軸之間以剛性連接，左右車輪的轉(zhuǎn)速保持一致，汽車將只能直線行駛，不能轉(zhuǎn)彎。自從一百年前雷諾汽車公司的創(chuàng)始人路易斯·雷諾發(fā)明出差速器后，它就在汽車上發(fā)揮著巨大作用?，F(xiàn)在每輛汽車上都裝有差速器。顧名思義，差速器的作用就是使兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速不同。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，例如左轉(zhuǎn)彎，彎心在左側(cè)，在相同的時(shí)間內(nèi)右側(cè)車輪要比左側(cè)車輪走過的軌跡要長，所以右側(cè)車輪轉(zhuǎn)的要更快一些。要達(dá)到這個(gè)效果，就得通過差速器來調(diào)節(jié)。差速器由差速器殼、行星齒輪、行星齒輪軸和半軸齒輪等機(jī)械零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)變速器從動(dòng)軸進(jìn)入差速器后，直接驅(qū)動(dòng)差速器殼，再傳遞到行星齒輪，帶動(dòng)左、右半軸齒輪，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輪，左右半軸的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，行星齒輪，左、右半軸齒輪和驅(qū)動(dòng)車輪三者轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于汽車受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進(jìn)而破壞差速器原有的平衡，這時(shí)轉(zhuǎn)速重新分配，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)車輪轉(zhuǎn)速增加，重新達(dá)到平衡狀態(tài)，同時(shí)，汽車完成轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。差速器就是一種將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩一分為二的裝置，允許轉(zhuǎn)向時(shí)輸出兩種不同的轉(zhuǎn)速。在現(xiàn)代轎車或貨車，包括許多四輪驅(qū)動(dòng)汽車上，都能找到差速器。這些四輪驅(qū)動(dòng)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(gè)差速器。這是因?yàn)槠囖D(zhuǎn)彎時(shí)，前輪較之后輪，走過的距離是不相同的。差速器有三大功用：把發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳輸?shù)杰囕喩?；充?dāng)汽車主減速齒輪，在動(dòng)力傳到車輪之前將傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)速減下來；將動(dòng)力傳到車輪上，同時(shí)，允許兩輪以不同的輪速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)彎時(shí)，每個(gè)車輪駛過的距離不相等，即內(nèi)側(cè)車輪比外側(cè)車輪駛過的距離要短。因?yàn)檐囁俚扔谄囆旭偟木嚯x除以通過這段距離所花費(fèi)的時(shí)間，所以行駛距離短的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就慢。對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪，或前輪驅(qū)動(dòng)型汽車的從動(dòng)輪來說，不存在這樣的問題。由于它們之間沒有相互聯(lián)結(jié)，它們彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。但是兩主動(dòng)輪間相互是有聯(lián)系的。因此一個(gè)引擎或一個(gè)變速箱可以同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)車輪。如果2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)4車上沒有差速器，兩個(gè)車輪將不得不固定聯(lián)結(jié)在一起，以同一轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這會(huì)導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向困難。此時(shí)，為了使汽車能夠轉(zhuǎn)彎，一個(gè)輪胎將不得不打滑。對(duì)于現(xiàn)代輪胎和混凝土道路來說，要使輪胎打滑則需要很大的外力，這個(gè)力通過車橋從一個(gè)輪胎傳到另一個(gè)輪胎，這樣就給車橋零部件產(chǎn)生很大的應(yīng)力。1.2 差速器的主要分類1.2.1 開式差速器 開式差速器的結(jié)構(gòu)，是典型的行星齒輪組結(jié)構(gòu)，只不過太陽輪和外齒圈的齒數(shù)是一樣的。在這套行星齒輪組里，主動(dòng)輪是行星架，被動(dòng)輪是兩個(gè)太陽輪。通過行星齒輪組的傳動(dòng)特性我們知道，如果行星架作為主動(dòng)軸，兩個(gè)太陽輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向是不確定的，甚至兩個(gè)太陽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相反的。 車輛直行狀態(tài)下，這種差速器的特性就是，給兩個(gè)半軸傳遞的扭矩相同。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪懸空情況下，如果傳動(dòng)軸是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，有附著力的驅(qū)動(dòng)輪是沒有驅(qū)動(dòng)力的，如果傳動(dòng)軸是加速轉(zhuǎn)動(dòng)，有附著力的驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力等于懸空車輪的角加速度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的乘積。 車輛轉(zhuǎn)彎輪胎不打滑的狀態(tài)下，差速器連接的兩個(gè)半軸的扭矩方向是相反的，給車輛提供向前驅(qū)動(dòng)力的，只有內(nèi)側(cè)的車輪，行星架和內(nèi)側(cè)的太陽輪之間由等速傳動(dòng)變成了減速傳動(dòng)，駕駛感覺就是彎道加速比直道加速更有力。 開式差速器的優(yōu)點(diǎn)就是在鋪裝路面上轉(zhuǎn)行行駛的效果最好。缺點(diǎn)就是在一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪喪失附著力的情況下，另外一個(gè)也沒有驅(qū)動(dòng)力。 開式差速器的適用范圍是所有鋪裝路面行駛的車輛，前橋驅(qū)動(dòng)和后橋驅(qū)動(dòng)都可以安裝。 1.2.2 限滑差速器 限滑差速器用于部分彌補(bǔ)開式差速器在越野路面的傳動(dòng)缺陷，它是在開式差速器的機(jī)構(gòu)上加以改進(jìn)，在差速器殼的邊齒輪之間增加摩擦片，對(duì)應(yīng)于行星齒輪組來講，就是在行星架和太陽輪之間增加了摩擦片，增加太陽輪與行星架自由轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力力矩。 限滑差速器提供的附加扭矩，與摩擦片傳遞的動(dòng)力和兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速差有關(guān)。 在開式差速器結(jié)構(gòu)上改進(jìn)產(chǎn)生的 LSD，不能做到 100％的限滑，因?yàn)橄藁禂?shù)越高，車輛的轉(zhuǎn)向特性越差。 LSD 具備開式差速器的傳動(dòng)特性和機(jī)械結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)就是提供一定的限滑力矩，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向特性變差，摩擦片壽命有限。 LSD 的適用范圍是鋪裝路面和輕2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)5度越野路面。通常用于后驅(qū)車。前驅(qū)車一般不裝，因?yàn)?LSD 會(huì)干涉轉(zhuǎn)向，限滑系數(shù)越大，轉(zhuǎn)向越困難。 1.3 差速器結(jié)構(gòu)當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，外側(cè)車輪比內(nèi)側(cè)車輪所走過的路程長；汽車在不平路面上直線行駛時(shí)。兩側(cè)主輪走過的曲長短也不相等．即伸路面非平直，但由于輪胎制造尺寸誤差，磨損程度不同，承受的載荷不同或充氣壓力不等，各個(gè)輪胎的滾動(dòng)半徑實(shí)際上不可能相等，若兩側(cè)車輪都固定在同一剛性轉(zhuǎn)軸上，兩輪角速度相等，則車輪必然出現(xiàn)邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)的現(xiàn)象。車輪對(duì)路面的滑動(dòng)不僅會(huì)加速輪胎磨損，增加汽車的動(dòng)力消耗，而且可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)向和制動(dòng)性能的惡化。若主減速器從動(dòng)齒輪通過一根整軸同時(shí)帶動(dòng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，則兩側(cè)車輪只能同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)，就必須改用兩根半軸分別連接兩側(cè)車輪，而由主減速器從動(dòng)齒輪通過差速器分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)半軸和車輪，使它們可用不同角速度旋轉(zhuǎn)。這種裝在同一驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪之間的差速器稱為輪間差速器。前國產(chǎn)轎車及其它類汽車基本都采用了對(duì)稱式錐齒輪普通差速器。對(duì)稱式錐齒輪差速器由行星齒輪、半軸齒輪、行星齒輪軸(十字軸或一根直銷軸)和差速器殼等組成(見圖 1)。(從前向后看)左半差速器殼 2 和右半差速器殼 8 用螺栓固緊在一起。主減速器的從動(dòng)齒輪 7 用螺栓(或鉚釘)固定在差速器殼右半部8 的凸緣上。十字形行星齒輪軸 9 安裝在差速器殼接合面處所對(duì)出的園孔內(nèi)，每個(gè)軸頸上套有一個(gè)帶有滑動(dòng)軸承(襯套)的直齒圓錐行星齒輪 6，四個(gè)行星齒輪的左右兩側(cè)各與一個(gè)直齒圓錐半軸齒輪 4 相嚙合。半軸齒輪的軸頸支承在差速器殼左右相應(yīng)的孔中，其內(nèi)花鍵與半軸相連。與差速器殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)(公轉(zhuǎn))的行星齒輪撥動(dòng)兩側(cè)的半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩側(cè)車輪所受阻力不同時(shí)，行星齒輪還要繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)一自轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)車輪的差速驅(qū)動(dòng)。行星齒輪的背面和差速器殼相應(yīng)位置的內(nèi)表面，均做成球面，這樣作能增加行星齒輪軸孔長度，有利于和兩個(gè)半軸齒輪正確地嚙合。在傳力過程中，行星齒輪和半軸齒輪這兩個(gè)錐齒輪間作用著很大的軸向力，為減少齒輪和差速器殼之間的磨損，在半軸齒輪和行星齒輪面分別裝有平墊片 3 和球面墊片 5。墊片通常用軟鋼、銅或者聚甲醛塑料制成。1.3.1 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式差速器殼作為差速器中的主動(dòng)件，與主減速器的從動(dòng)齒輪和行星齒輪軸連2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)6成一體。半軸齒輪和為差速器中的從動(dòng)件。行星齒輪即可隨行星齒輪軸一起繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)，又可以繞行星齒輪軸軸線自轉(zhuǎn)。設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)，差速器殼轉(zhuǎn)了 N0 圈，半軸齒輪 1 和 2 分別轉(zhuǎn)了 N1 圈和 N2(N0、N1 和 N2 不一定是整數(shù))圈，則當(dāng)行星齒輪只繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)而不自轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪撥動(dòng)半軸齒輪 1 和 2 同步轉(zhuǎn)動(dòng)，則有：N1 =N2=N0當(dāng)行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時(shí)，又繞行星齒輪軸軸線自轉(zhuǎn)時(shí)，由于行星齒輪自轉(zhuǎn)所引起一側(cè)半軸齒輪 1 比差速器殼多轉(zhuǎn)的圈數(shù)(N4)必然等于另一側(cè)半軸齒輪 2比差速器殼少轉(zhuǎn)的圈數(shù)于是有： N1：N0+N4 和 N2：N0-N4以上兩種情況，N1、N2 與 N0 之間都有以下關(guān)系式：N1+N2=2N0上式表明，左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，這就是兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特性關(guān)系式。1.3.2 對(duì)稱式錐齒輪差速器中的轉(zhuǎn)矩分配關(guān)系式 在以上差速器中，設(shè)輸入差速器殼的轉(zhuǎn)矩為 MO，輸出給左、右兩半軸齒輪的轉(zhuǎn)矩為 M1 和 M2。當(dāng)與差速器殼連在一起的行星齒輪軸帶動(dòng)行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，行星齒輪相當(dāng)于一根橫向桿，其中點(diǎn)被行星齒輪軸推動(dòng)，左右兩端帶動(dòng)半軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，作用在行星齒輪上的推動(dòng)力必然平均分配到兩個(gè)半軸齒輪之上。又因圖 1.1 汽車差速器分解圖2006 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)( 論文)7為兩個(gè)半軸齒輪半徑也是相等的。所以當(dāng)行星齒輪沒有自轉(zhuǎn)趨勢時(shí)，差速器總是將轉(zhuǎn)矩 MO 平均分配給左、右兩半軸齒輪，即: M1=M2=0.5M0。