差速器的结构设计及工艺分析.doc

1、毕 业 设 计差速器的结构设计及工艺分析学生姓名： 学号：系 部：机械设计制造及其自动化专 业：指导教师：2014 年 6 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日太原工业学院毕业设计差速器的结构设计及工艺分析摘要：为所选车型奥迪 Q7 2014 款 40TFSI Quattro 专享型轿车设计了一款完全依照中国国家标准设计的托森中央差速器，并对差速器中的直齿圆柱齿轮进行了工艺路线的分析。为了适应中国国家标准，该差速器在结构上不再沿用最初由美国格里森公司设计开发的三对蜗轮轴中心对称结构

2、，而改为两对蜗轮轴沿两蜗杆公轴线对称分布的结构，这样的结构降低了差速器的加工和装配难度，对于应用广泛但长期被外国垄断的托森中央差速器的国产化提供了一个颇具参考价值的实例。关键词：托森中央差速器，结构设计，工艺分析Structural design and processing technic analysis for Torsen centraldifferentialAbstract: A design for Torsen central differential is finished fully based on CNS (ChineseNational Standards) for

3、exclusive version of Audi Q7 40TFSI Quattro 2014 as picked. Anda processing route is analysed for straight toothed spur gear from the differential. In orderto adhere to CNS, the differential is designed not with the structure that was originallydeveloped by Gleason Corporation, USA, in which three p

4、airs of worm gear shafts arecentrosymmetric, but with the one in which two pairs of worm gear shafts are symmetricwith each other over an axis that two worms share. Such structure would simplify theassembling and processing and provide an example of localisation for Torsen centraldifferential, which

5、 has its broad application and a long-standing foreign monopoly, with asubstantial reference value.Key words: Torsen central differential, structural design, processing technic analysis太原工业学院毕业设计目录1.前言 12.托森 A 型中央差速器简介 32.1 托森差速器的工作过程 42.1.1 当n =1n 时，汽车直线行驶 422.1.2 当n 1n 时，汽车转弯或某侧驱动桥车轮与地面附着力减小522.2

6、托森差速器的转矩分配原理 53.零件设计 73.1 所选车型的技术参数 73.2 蜗轮、蜗杆设计 73.2.1 选择蜗杆传动类型及主要参数 73.2.2 选择材料及其热处理 73.2.3 按齿面接触疲劳强度进行蜗杆传动中心距设计 83.2.4蜗杆与蜗轮的主要参数及几何尺寸 113.2.5 校核齿根弯曲疲劳强度123.2.6 蜗杆传动热平衡计算133.3 直齿圆柱齿轮设计153.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 153.3.2 按齿面接触疲劳强度设计153.3.3 校核齿根弯曲疲劳强度183.3.4 几何尺寸计算193.4 蜗轮轴设计193.4.1 求解作用在轴上的转速 n、转矩 T、

7、功率 P 193.4.2 选择轴的材料193.4.3 按抗扭强度初步估算轴的最小直径193.4.4 轴的结构设计203.4.5 按弯扭组合强度条件校核轴的强度233.5 蜗杆轴设计243.5.1 特别说明24I太原工业学院毕业设计3.5.2 选择轴的材料253.5.3 计算轴传递的功率、转速 253.5.4 确定轴的最小直径并校核263.5.5 轴承的选用和定位263.6 空心驱动轴设计273.6.1 选择轴的材料并确定许用应力值273.6.2 计算轴传递的功率、转速 273.6.3 确定轴的外径和内径并校核273.6.4 轴与差速器壳体的周向、轴向定位 284.直齿圆柱齿轮的工艺分析 294

8、.1 类型及功用294.2 结构分析294.3 零件的毛坯294.4 粗基准的选择294.5 精基准的选择304.6 零件加工工艺路线的拟定304.7 工序设计及工序尺寸的计算314.7.1 车端面314.7.2 车内孔314.7.3 滚齿32结论 33参考文献 34致谢 35II太原工业学院毕业设计1.前言从 20 世纪 80 年代开始，汽车传动系统的驱动力分配技术几乎是伴随着托森差速器的应用而发展的。1986 年，当奥迪公司首次将托森 A 型中央差速器安装在奥迪 100（C3）轿车上时，由奥迪公司持有专利的 Quattro（四轮驱动）技术正式发展到了第二代主动限滑中央差速器时代，托森差速器

9、也随之正式进入人们的视野。在那之后的十多年中，装备了具备卓越限滑性能的托森中央差速器的奥迪四驱赛车一次又一次地在世界最顶级的汽车拉力赛法国勒芒汽车拉力赛中击败各路强劲对手而斩获头名。由以托森中央差速器为核心的四轮驱动系统带来的这一令人瞠目结舌的战绩使得国际汽联为了维护比赛机会均等原则，不得不颁布一条新的赛规：从 1998 年 1月 1 日起全面禁止一切四轮驱动车辆参加比赛。这项规定虽然让人们再也无法看到装有托森中央差速器的四驱赛车在勒芒拉力赛上的披荆斩棘和所向披靡，然而，被迫转向民用领域发展的托森差速器却以一种更贴近普通民众生活的方式继续着它的表演。随着奥迪公司在 1994 年和 1997 年

10、相继推出的装备有托森 B 型中央差速器的奥迪100（C4）轿车和装备有经过优化的托森 A 型中央差速器的奥迪 A8（D2）轿车上市不久即受到市场的热烈追捧，美国格里森公司和它的托森差速器也成为了中高端汽车界炙手可热的明星。直到今天，奥迪所推出的具备四驱功能的轿车几乎全部配备有托森差速器，不仅如此，大众、悍马、雷克萨斯、丰田、福特、雪佛兰、本田、沃尔沃等众多国际知名汽车厂商也相继将格里森公司的托森差速器装在其最新的产品上推向市场。这一切让托森差速器这一纯机械式主动限滑差速器中的典型代表无可争议地成为了 20 世纪继转子发动机以后精妙机械设计的典范。然而，这一集 20 世纪汽车传动系统革新于大成的

11、高性能产品的设计和生产一直被如美国格里森公司这样的海外公司所垄断。各国汽车厂商，尤其是我国汽车厂商要以极高昂的费用为其产品购配托森差速器，托森差速器的国产化需求日趋明显。为了改变这一格局，同时便于相关技术国产化后的推广，本课题将依照中国国家标准局所规定的机械类零件设计标准为奥迪 Q7 2014 款 40TFSI 专享型轿车设计一款托森式中央差速器。由于零件在依照中国国家标准设计时，若继续采用美国格里森公司依照其自有标准设计开发的三对蜗轮轴沿两蜗杆公轴线中心对称的结构（下称格里森式结构），可能出现零件空间干涉；同时，这样的零件布置方式会致使差速器壳体的结构异常复杂，不利于加工；而且在实际装配时需要工人较高的操作技术和装配经1太原工业学院毕业设计验，在产品国产化初期不便于相关技术的迅速成熟和推广。因此，本设计将以经优化的托森 A 型中央差速器为原型，对其结构进行简化，以期新的结构及其技术能更好地适应该产品国产化初期的相关需求。简化后的核心结构预计将采用 2 对蜗轮分别与 2 个蜗杆相啮合的方案，直齿圆柱齿轮减少到 8 个（每个蜗轮