汽车驱动桥差速器设计及零件加工工艺制定

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 汽车驱动桥差速器设计及零件加工工艺制定 摘要：随着社会的发展，汽车在生产和生活中的越来越广泛，差速器是汽车中的重要部件，其壳体的结构及加工精度直接影响差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本次设计主要内容有：差速器的工作原理结构分析，差速器壳体的工艺编制，以及对材料的选择。在总体设计完成后对不同的零件进行了必要的校核计算，并且对该差速器的使用、维护及寿命也进行了简单的分析。随着科技的发展，我国关于差速器的改进也逐渐趋于完善，但是与外国先进的机械相比还是有很大的差距，因此，对加速器的快速研究及发展就显得尤为重要。 通过本次汽车差速器的设计过程，我很好的认识到了自己的不足，在设计过程中也借鉴了一些我国其它机械的经验，对以后的工作有了新的认识。 Abstract With the development of society, the cars in the production and the life moreand more widely, differential is an important part in the car, shell structureand processing accuracy directly affect the normal work of the differential, so the study of processing method and process differential preparation is very necessary and meaningful. Main contents: the design principle of the differential differential shell structure analysis, the craft, the side gears. cone-shaped differential drive gear wheel (planetary gear drive, half of the planetary shaft, design and processing, as well as to the choice of materials. After the completion of the overall design in different parts of the necessary to check calculation, and the use and maintenance of life and make a simple analysis. With the development of science and technology in China, the improvement on differential gradually matured, but compared with foreign advanced mechanical or have a large gap, therefore, the research and development of fast accelerator is particularly important. Through the design process of the car,I differential well known to my own shortcomings, in the design process and some other machinery in China from the experience of working with new knowledge. Keywords: belt conveyor; fixed; Lectotype Design; main parts 1.引言 4 1.1 差速器的功用和分类 4 1.2设计数据和要求 4 1.2.1 设计原始数据 4 1.2.2设计要求 4 2.总布置设计 6 2.1轴数确定 6 2.2驱动形式 6 2.3布置形式 6 3.驱动桥的结构和种类 7 3.1 汽车车桥的种类 7 3.2 驱动桥的种类 7 3.3 驱动桥结构组成 8 4. 差速器的设计 13 4.1 差速器结构形式选择 13 4.2 普通锥齿轮式差速器齿轮设计 13 4.2.1 差速器齿轮的基本参数的选择 14 4.2.2 差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算 16 4.2.3 汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表 18 5 驱动车轮的传动装置设计 19 5.1 半轴的型式 19 5.2 半轴的设计计算 19 5.3 半轴的强度较核 20 5.3.1 三种可能工况 20 5.3.2 半浮式半轴计算载荷的确定： 20 5.4 半轴的结构设计及材料与热处理 22 6.差速器右壳体的加工工艺 23 6.1确定生产类型 23 参考文献 34 3 1.引言 1.1 差速器的功用和分类 差速器的功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的角速度滚动，以保证两侧驱动车轮与地面间作纯滚动运动。 现在差速器的种类趋于多元化，功用趋于完整化。目前汽车上最常用的是对称式锥齿轮差速器，还有各种各样的功能多样的差速器，如：防滑差速器、强制锁止式差速器、高摩擦自锁式差速器、托森差速器、行星圆柱齿轮差速器。 1.2设计数据和要求 1.2.1 设计原始数据 1.2.2设计要求 1. 汽车驱动桥差速器设计的基本要求 1）技术参数：行星齿轮数 4 行星齿轮齿数 11（参考） 半轴齿轮齿数 20（参考） 齿轮材料 20CrMnTi 2）设计要求：设计（包括外壳的）整个差速器。 2. 驱动桥差速器的零件加工制造工艺部分的要求 零件名称： 差速器右壳体 1) 生产纲领：1000～10000件，生产类型：批量生产；应保证零件的加工质量，尽量提高生产率和降低消耗； 2)尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件；在充分利用现有生产条件的基础上，采用国内外先进工艺技术；主要的工艺要进行必要的分析论证和计算。 3. 提交的文件资料 1) 装配图1张（A1）、零件图2张（A3）； 2) 零件毛坯图1张（A3）； 3) 零件加工工艺过程卡片1套、零件加工工序卡片1套； 4) 课程设计说明书1份（20页左右）（A4)。 2.总布置设计 2.1轴数确定 因为汽车最大总质量为16700kg，小于19t，所以采用结构简单、制造成本低廉的三轴方案。 2.2驱动形式 因为总质量较小，所以采用结构简单、制造成本低的4×2驱动形式。 2.3布置形式 为充分发挥前置发动机后桥驱动的优势：便于发动机的维修，离合器、变速器操纵机构简单，前、后车桥载荷分配合理，牵引性能比前置前驱型式优越，转向轮是从动轮，转向机构结构简单、便于维修等，选择前置发动机后桥驱动。 3.驱动桥的结构和种类 3.1 汽车车桥的种类 车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）于车轮之间各方向的作用力及其力矩。 根据悬架结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。当采用非独立悬架时，车桥中部是刚性的实心或空心梁，这种车桥即为整体式车桥；断开式车桥为活动关节式结构，与独立悬架配用。 根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型。 3.2 驱动桥的种类 驱动桥作为汽车的重要的组成部分处于传动系的末端，其基本功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左、右驱动车轮，并使左、石驱动车轮具有汽车行驶运动学所要求的差速功能；同时，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车厢之间的铅垂力、纵向力和横向力。 在一般的汽车结构中、驱动桥包括主减速器（又称主传动器）、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件如图3.1所示。 　 　1　　 　2　 　3 　4　 　 　　　5　 　6　 　7　 　　　8　　 　　9　 　10 图3.1 驱动桥 1.半轴　2.圆锥滚子轴承　3.支承螺栓　4.主减速器从动锥齿轮　5.油封 6.主减速器主动锥齿轮　　7.弹簧座　　8.垫圈　　9.轮毂　　10.调整螺母 对于各种不同类型和用途的汽车，正确地确定上述机件的结构型式并成功地将它们组合成一个整体——驱动桥，乃是设计者必须先解决的问题。 驱动桥的结构型式与驱动车轮的悬挂型式密切相关。当驱动车轮采用非独立悬挂时，例如在绝大多数的载货汽车和部分小轿车上，都是采用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬挂时，则配以断开式驱动桥。 本次设计车型主减速比小于7.6，设计多采用单级减速器，它具有结构简单、体积及质量小且制造成本低等优点。 3.3 驱动桥结构组成 1、主减速器 主减速器的结构形式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安装 （1）主减速器齿轮的类型 在现代汽车驱动桥中，主减速器采用得最广泛的是螺旋锥齿轮和双曲面齿轮。 螺旋锥齿轮如图3.2（a）所示主、从动齿轮轴线交于一点，交角都采用90度。螺旋锥齿轮的重合度大，啮合过程是由点到线，因此，螺旋锥齿轮能承受大的载荷，而且工作平稳，即使在高速运转时其噪声和振动也是很小的。 双曲面齿轮如图3.2（b）所示主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。和螺旋锥齿轮相比，双曲面齿轮的优点有： ①尺寸相同时，双曲面齿轮有更大的传动比。 ②传动比一定时，如果主动齿轮尺寸相同，双曲面齿轮比螺旋锥齿轮有较大轴径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。 图3.2 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮 ③当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮的直径较小，有较大的离地间隙。 ④工作过程中，双曲面齿轮副既存在沿齿高方向的侧向滑动，又有沿齿长方向的纵向滑动，这可以改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。 双曲面齿轮传动有如下缺点： ①长方向的纵向滑动使摩擦损失增加，降低了传动效率。 ②齿面间有大的压力和摩擦功，使齿轮抗啮合能力降低。 ③双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。 ④双曲面齿轮必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油。 （2）主减速器主动锥齿轮的支承形式及安装方式的选择 现在汽车主减速器主动锥齿轮的支承形式有如下两种： ①悬臂式 悬臂式支承结构如图3.3所示，其特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴径，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度a和增加两端的距离b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子向外。悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，多用于传递转钜较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。 图3.3 锥齿轮悬臂式支承 ②骑马式 骑马式支承结构如图3.4所示，其特点是在锥齿轮的两端均有轴承支承，这样可大大增加支承刚度，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，在需要传递较大转矩情况下，最好采用骑马式支承。 图3.4 主动锥齿轮骑马式支承 （3）从动锥齿轮的支承方式和安装方式的选择 从动锥齿轮的两端支承多采用圆锥滚子轴承，安装时应使它们的圆锥滚子大端相向朝内，而小端相向朝外。为了防止从动锥齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承应用两端的调整螺母调整。主减速器从动锥齿轮采用无辐式结构并用细牙螺钉以精度较高的紧配固定在差速器壳的凸缘上[5]。 （4）主减速器的轴承预紧及齿轮啮合调整 支承主减速器的圆锥滚子轴承需预紧以消除安装的原始间隙、磨合期间该间隙的增大及增强支承刚度。分析可知，当轴向力于弹簧变形呈线性关系时，预紧使轴向位移减小至原来的1/2。预紧力虽然可以增大支承刚度，改善齿轮的啮合和轴承工作条件，但当预紧力超过某一理想值时，轴承寿命会急剧下降。主减速器轴承的预紧值可取为以发动机最大转矩时换算所得轴向力的30％。 主动锥齿轮轴承预紧度的调整采用套筒与垫片，从动锥齿轮轴承预紧度的调整采用调整螺母。 （5）主减速器的减速形式 主减速器的减速形式分为单级减速（如图3.5）、双级减速、单级贯通、双级贯通、主减速及轮边减速等。减速形式的选择与汽车的类型及使用条件有关，有时也与制造厂的产品系列及制造条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比io的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置形式等。通常单级减速器用于主减速比io≤7.6的各种中小型汽车上。 　　　　　　 （a） 单级主减速器 （b） 双级主减速器 图3.5 主减速器 2.差速器 根据汽车行驶运动学的要求和实际的车轮、道路以及它们之间的相互联系表明：汽车在行驶过程中左右车轮在同一时间内所滚过的行程往往是有差别的。例如，拐弯时外侧车轮行驶总要比内侧长。另外，即使汽车作直线行驶，也会由于左右车轮在同一时间内所滚过的路面垂向波形的不同，或由于左右车轮轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度的不同以及制造误差等因素引起左右车轮外径不同或滚动半径不相等而要求 车轮行程不等。在左右车轮行程不等的情况下，如果采用一根整体的驱动车轮轴将动力传给左右车轮，则会由于左右车轮的转速虽然相等而行程却又不同的这一运动学上的矛盾，引起某一驱动车轮产生滑转或滑移。这不仅会是轮胎过早磨、无益地消耗功率和燃料及使驱动车轮轴超载等，还会因为不能按所要求的瞬时中心转向而使操纵性变坏。此外，由于车轮与路面间尤其在转弯时有大的滑转或滑移，易使汽车在转向时失去抗侧滑能力而使稳定性变坏。为了消除由于左右车轮在运动学上的不协调而产生的这些弊病，汽车左右驱动轮间都有差速器，后者保证了汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时具有以下不同速度旋转的特性，从而满足了汽车行驶运动学的要求。 差速器的结构型式选择，应从所设计汽车的类型及其使用条件出发，以满足该型汽车在给定的使用条件下的使用性能要求。 差速器的结构型式有多种，大多数汽车都属于公路运输车辆，对于在公路上和市区行驶的汽车来说，由于路面较好，各驱动车轮与路面的附着系数变化很小，因此几乎都采用了结构简单、工作平稳、制造方便、用于公路汽车也很可靠的普通对称式圆锥行星齿轮差速器，作为安装在左、右驱动车轮间的所谓轮间差速器使用；对于经常行驶在泥泞、松软土路或无路地区的越野汽车来说，为了防止因某一侧驱动车轮滑转而陷车，则可采用防滑差速器。后者又分为强制锁止式和自然锁止式两类。自锁式差速器又有多种结构式的高摩擦式和自由轮式的以及变传动比式的。 3.半轴 驱动车轮的传动装置置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向接传动装置且多采用等速万向节。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半铀齿轮与轮毂连接起来。在装有轮边减速器的驱动桥上，半轴将半轴齿轮与轮边减速器的主动齿轮连接起来。 半浮式半轴具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。主要用于质量较小，使用条件好，承载负荷也不大的轿车和轻型载货汽车。 3/4浮式半轴，因其侧向力引起弯矩使轴承有歪斜的趋势，这将急剧降低轴承的寿命，故未得到推广。 全浮式半轴工作可靠，广泛应用于轻型以上的各类汽车、越野车汽车和客车上，本设计采用此种半轴。 4. 差速器的设计 汽车在行使过程中，左右车轮在同一时间内所滚过的路程往往是不相等的，左右两轮胎内的气压不等、胎面磨损不均匀、两车轮上的负荷不均匀而引起车轮滚动半径不相等；左右两轮接触的路面条件不同，行使阻力不等等。这样，如果驱动桥的左、右车轮刚性连接，则不论转弯行使或直线行使，均会引起车轮在路面上的滑移或滑转，一方面会加剧轮胎磨损、功率和燃料消耗，另一方面会使转向沉重，通过性和操纵稳定性变坏。为此，在驱动桥的左右车轮间都装有轮间差速器。 差速器是个差速传动机构，用来在两输出轴间分配转矩，并保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，用来保证各驱动轮在各种运动条件下的动力传递，避免轮胎与地面间打滑。差速器按其结构特征可分为齿轮式、凸轮式、蜗轮式和牙嵌自由轮式等多种形式。 4.1 差速器结构形式选择 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。普通锥齿轮式差速器的传动机构为锥齿轮。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。 差速器结构形式选择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 普通锥齿轮式差速器齿轮设计 由于在差速器壳上装着主减速器的从动齿轮，所以在确定主减速器从动尺寸时，应考虑差速器的安装。差速器壳的轮廓尺寸也受到主减速器从动齿轮轴承支座及主动齿轮导向轴承支座的限制。 4.2.1 差速器齿轮的基本参数的选择 1）行星齿轮数目的选择 轿车常用2个行星齿轮，载货汽车和越野汽车多用4个行星齿轮，少数汽车采用3个行星齿轮。在必要时轿车也可以采用4个行星齿轮的结构。 由于所设计的是客车，故优先采用2个行星齿轮的结构。但由于在采用2个行星齿轮的情况下，后续校核过程中会出现强度校核不合格的情况，所以采用4个行星齿轮的结构。 2）行星齿轮球面半径的确定 圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，通常取决于行星齿轮背面的球面半径，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上也代表了差速器圆锥齿轮的节锥距，因此在一定程度上也表征了差速器的强度。 球面半径可按如下的经验公式确定： （4-1） 式中：——行星齿轮球面半径系数，=2.52~2.99，对于有4个行星齿轮的轿车和公路载货汽车取小值；对于有2个行星齿轮的轿车以及所有的越野汽车和矿用汽车取大值；取=2.52； ——计算转矩，取式（3-2），式（3-3）计算值的较小值，N·m； 取N·m； ； 差速器行星齿轮球面半径确定以后，可根据下式预选其节距： 取为36.4mm 3）行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择 为了获得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。大多数汽车的半轴齿轮与行星齿轮的齿数比在1.5～2的范围内。 差速器的各个行星齿轮与2个半轴齿轮是同时啮合的，因此在确定这两种齿轮的齿数时，应考虑它们之间的装配关系。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，以便行星齿轮能均匀地分布于半轴齿轮的轴线周围，否则差速器将无法安装。即应满足的安装条件为 （4-2） 式（4-2）中：——左、右半轴齿轮的齿数，对于对称式圆锥行星齿轮差速器来说，； ——行星齿轮的数目； I——任意整数； 由于本设计选用的差速器为对称式圆锥行星齿轮差速器，选定半轴齿轮齿数为，行星齿轮数目，行星齿轮齿数为11。 4）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与半轴齿轮的节锥角： ； 式中：，——分别为行星齿轮和半轴齿轮齿数。 再按下式初步求出圆锥齿轮的大端端面模数m: 考虑到差速齿轮弯曲应力的校核，取 求出模数m后，节圆直径d即可根据齿数z及模数m由下式求得： 5)压力角 汽车差速器齿轮过去都选用20°压力角，这时齿高系数为1，而最少齿数为13。目前大都选用22°30′的压力角，齿高系数为0.8，最少齿数可减少到10，并且小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下，还可由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。由于这种齿形的最少齿数比压力角为20°的少，故可用较大的模数以提高轮齿的强度。某些重型汽车和矿用汽车的差速器也可采用20°压力角。本设计中选用压力角为22°30′。 6）行星齿轮安装孔直径及其深度L 行星齿轮安装孔的直径与行星齿轮轴的名义直径相同，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。通常取 （4-3） （4-4） （4-5） 式中：——差速器传递的转矩，N·m； ——行星齿轮数目； ——如图4-6所示，为行星齿轮支承面中点至锥顶的距离，mm;,为半轴齿轮齿面宽中点处的直径，而（如参考文献[3]图4-6）； ； ——支承面的许用挤压应力，取为98MPa。 差速器传递的转矩为N·m； 取。 4.2.2 差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算 汽车差速器齿轮的弯曲应力为： （4-6） 式中：T——差速器一个行星齿轮给予一个半轴齿轮的转矩，N·m；其计算式为： （4-7） 式中：——计算转矩，按、（见式（4-2）、式（4-3））两者中的较小者和（式（4-4））计算，N·m； ——差速器行星齿轮数目； ——半轴齿轮齿数； ——计算汽车差速器齿轮弯曲应力用的综合系数。 ，，，，F，m——见参考文献[3]式（4-44）下说明； 按上式并以计算所得的汽车差速器齿轮轮齿的弯曲应力，不应大于210.9MPa； 按，两种计算转矩中的较小值进行计算时，弯曲应力不应大于980MPa。 查参考文献[3]： ——超载系数，见参考文献[3]式（4-11）下的说明； ——质量系数，对于汽车驱动桥齿轮，当轮齿接触良好、调节及径向跳动精度高时，可取=1； ——尺寸系数，反映材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸与热处理等有关。当端面模数时，； ——载荷分配系数，当两个齿轮均用骑马式支承式时，=1.00～1.10； 当一个齿轮用骑马式支承时，=1.10～1.25.支承刚度大时取小值。 ——计算齿轮的齿面宽,mm； ； ——端面模数，mm； 参数的选取与计算： N·m N·m 以计算所得的汽车差速器齿轮轮齿的弯曲应力： 按，两种计算转矩中的较小值进行计算所得的汽车差速器齿轮轮齿的力： 两种情况下都校核成功，说明此设计合理。 4.2.3 汽车行星齿轮和半轴齿轮的参数表 国标规定，，，。 表4-1标准直齿锥齿轮传动的几何参数及尺寸计算（） 名称 代号 计算公式 行星齿轮 半轴齿轮 分度圆锥角 齿顶高 齿根高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 锥距 齿顶角 （收缩顶隙传动） 齿根角 顶锥角 =38.0561 =64.0454 根锥角 5 驱动车轮的传动装置设计 驱动车轮的传动装置位于汽车传动系的末端，其功用是将转矩由差速器半轴齿轮传给驱动车轮。在断开式驱动桥和转向驱动桥中，驱动车轮的传动装置包括半轴和万向节传动装置且多采用等速万向节。在一般非断开式驱动桥上，驱动车轮的传动装置就是半轴，这时半轴将差速器半轴齿轮与轮毂连接起来。 5.1 半轴的型式 半轴的型式主要取决于半轴的支承型式。普通非断开式驱动桥的半轴，根据其外端的支承型式或受力状况的不同而分为半浮式、3/4浮式和全浮式。半浮式半轴以其靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有圆锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定，或以凸缘直接与车轮轮盘及制动鼓相联接。因此，半浮式半轴除传递转矩外，还要承受车轮传来的弯矩。由此可见，半浮式半轴所承受的载荷较复杂，但它具有结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点，故被质量较小、使用条件较好、承载负荷也不大的轿车和微型客、货汽车所采用。 基于上述特点，迈腾1.8T轿车选用半浮式半轴的结构。 5.2 半轴的设计计算 半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理地确定其计算载荷。 丹东黄海客车的驱动型式为，查参考文献[3]表5-1可得： 半轴的计算转矩： （5-1） 式中：——发动机最大转矩； ——差速器的转矩分配系数，对于圆锥行星齿轮差速器可取：； ——变速器I挡传动比； ——主减速比； N·m 由参考文献[3]式（5-16）得 （5-2） 取许用应力 代入计算得： 出于对安全系数以及半轴强度的较核的考虑，取d=36mm。 5.3 半轴的强度较核 5.3.1 三种可能工况 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： 1)纵向力（驱动力或制动力）最大时，附着系数在计算时取0.8，没有侧向力作用； 2)侧向力最大时即汽车发生侧滑时，侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数在计算时取站1.0，没有纵向力作用； 3)垂向力最大时（发生在汽车以可能的高速通过不平路面时）这时不考虑纵向力和侧向力的作用。 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。 5.3.2 半浮式半轴计算载荷的确定： 1）纵向力最大和侧向力为0： 此时垂向力，纵向力最大值，计算时可取1.2， 取为0.8。 半轴弯曲应力和扭转切应力为： (5-3) (5-4) 式(5-3),(5-4)中，a为轮毂支承轴承到车轮中心平面之间的距离， 合成应力为： (5-5) 计算得： ， 2）侧向力最大和纵向力=0,此时意味着汽车发生侧滑。 外轮上的垂直反力和内轮上的垂直反力分别为: (5-6) (5-7) 式中，为汽车质心高度，根据经验取为0.35； 为轮距，查资料得； 为侧滑附着系数，计算时可取为1.0； 外轮上的侧向力和内轮上的侧向力分别为 (5-8) (5-9) 内外车轮上的总侧向力为。 这样，外轮半轴的弯曲应力为和内轮半轴的弯曲应力分别为： (5-10) (5-11) 计算得： 3）汽车通过不平路面，垂向力最大，纵向力=0，侧向力=0 此时垂直力最大值为 (5-12) 式中，k为运载系数。 乘用车：k=1.75;货车：k=2.0;越野车：k=2.5. 半轴弯曲应力为 (5-13) 由于迈腾1.8T轿车为乘用车，故K=1.75， 综上述计算得，均未超过半轴的许用应力500MPa，故半轴强度校核满足要求。 5.4 半轴的结构设计及材料与热处理 在半轴的结构设计中，为了使花键的内径不致过多地小于其杆部直径，常常将半轴加工花键的端部设计得粗一些，并适当地减小花键的深度，因此花键齿数发布相应增多，一般为10齿（轿车半轴）至18齿（载货汽车半轴）。半轴的破坏形式多为扭转疲劳破坏，因此在结构设计上应尽量增大各过渡部分的圆角半径以减小应力集中。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，但也有用矩形或梯形花键的。 半轴多采用含铬的中碳合金钢制造，如40Cr，40CrMnMo，40CrMnSi，40CrMoA，35CrMnSi，35CrMnTi等。40MnB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HB388-444（突缘部分可低至HB248）。近年来采用高频、中频感应淬火的工艺日益增多。这种处理方法使半轴表面淬火硬度达HRC52-63，硬化层深约为其半径的1/3，心部硬度可定为HRC30-35；不淬火区（突缘等）的硬度可定在HB248-277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著。由于这些先进工艺的采用，不用合金钢而采用中碳（40号、45号）钢的半轴也日益增多。 6.差速器右壳体的加工工艺 6.1确定生产类型  为获得良好的经济效益，取备品率3％，废品率为2％，W=Q×N(1+β％)(1+υ％)      O——年产量20000辆／年      N——每台产品中该零件的个数  1件/辆      β％——备品率  3％      υ%一废品率2％      W=20000×(1+3％)(1+2％)=21010件    ·  毛坯重25Kg，零件为重型零件，由生产类型和生产纲领的关系表查的生产类型为大批量生产。 6.2  毛坯的选择 6.2.1  毛坯种类及制造方法的形状及选择  该零件是轿车上差速器右壳体，经常要去承受交变及冲击性载荷，所以选择毛坯要求较高的强度，保证其工作可靠，抗振性能好，另外又考虑到厂里具体情况及经济性选用综合机械性能较好的QT42-10作为毛坯材料，又该零件形状复杂，生产批量大，故采用金属模制作方式，其抗拉强度40 kg／mm2屈服强度27 kg／mm2。  φ9孔不铸出(毛坯最小铸孔15-30)  φ245上凹台也不铸出 6.2.2  毛坯的精度等级  查级：中批和大批生产的铸件，尺寸精度等级和表面粗糙度要求较高的铸件，选铸件精度等级为2级。  确定毛坯的机械加工余量和毛坯尺寸及偏差，基准的选择及定位，基准的选择和定位是工艺中重要的一步，选择合理，可使加工质量等级得以保证，以提高效率。 6.3  基准的选择 6.3.1  粗基准的选择  G面，止口面是以后各道工序的加工基准，因而G面和止口面是应先加工出来的，而G面，止口面有尺寸精度要求，所以监工G面，止口面应以H面为基准，这样第一道工序，首先必须加工出H面，为保证G面加工余量均匀，应以G面作为粗基准，但这样会使夹具变得复杂，因而改为G面相离llmm的面作为粗基准，另外因H面，G面与直径为φ80的孔的轴线有垂直度要求，因而还应以直径为φ95外圆作为粗基准来加工H面，止口面。  6.3.2  精基准的选择  (1)加工G面，止口面及H面为精基准，精加工H时，以止口面，G面为精基准。  (2)根据基准统一原则，加工过程中都以G面，止口面作为统一基准，至于各加工面，还应以哪些加工面为基准以限制各道工序所应限制的自由度，则根据各工序的具体情况而定。在加工孔时，内孔表面的加工选用几住年统一原则，保证各加工面的位置度要求。 6.4  工艺路线的制定  制定工艺路线应使零件的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，在大批生产条件下，采用组合机床及专用夹具，尽量使工序集中，以提高生产率，从经济效益出发，生产成本也相对降低。     工艺方案I：  1．A粗车外圆B精车外圆     2．A粗铣H1面粗铣H2面B精铣H面     3．钻φ10---直径为φ9的孔4--M14底孔锪10-φ18孔，倒角1×45o  4．攻4-M14-6H螺孔。  5．攻φ90轴承孔，退刀槽93．5×4并与轴承盖螺钉连接。  6．粗镗孔φ80．φ84．φ90并倒角。  7．精镗φ80．φ84．φ90孔  8．去M93×2两螺孔并倒角  9．去毛刺，清洗。  10．终检，涂漆。  工艺方案Ⅱ：     1．a.粗车外圆至g247     b.粗车H1面     c.粗车H2面     d.精车外圆     e.精车H1面，保证尺寸  2．a.钻孔10-φ9，铰止     b.钻4~M14底孔φ11．8     c.锪平10---φ18孔  3．倒角1× 45o  4．攻内螺纹4--M4--6H深30  5．安装轴承盖螺钉  6．a.粗镗孔φ79，φ83孔及倒角     b.粗镗孔孔，并倒角1.5×45o& nbsp;    7．a.半精镗孔到，   孔达到图样要求，并倒角0.5×45o     b.半精镗孔φ90到089±0.1。  8．a精镗孔孔     b.精镗孔孔，并倒角1．5×45o  9．a.车槽4×φ93.5     b.车螺纹内径至φ91     c.车螺纹M93×2--6H     d.车另一端槽4×φ93．5     e.车另一端螺纹内径至φ91     f.车另一端螺纹M93×2--6H  10．检验，并涂漆  综上方案，方案Ⅱ中把加工止口(G)和H面在一道工序加工，减少了设备和装夹次数，钻孔10--φ9孔及4--M14底孔采用专用钻床夹具，因此大批量生产，大大提高生产率，车槽，车螺纹集中一个工序进行，节约了设备和装夹次数，但工序较复杂。  因此，比较选择II方案最佳 6.5  确定个工序余量及工序尺寸极限偏差 工序名称 工序双边余量 公差等级 最小极限尺寸 工序尺寸偏差  精镗 0．25 1T7 φ79．97   半精镗 0．5 1T10 φ79．4 φ79．5±0.1  粗镗 4．5 1T12 φ79   毛坯  ±1．0 φ71 φ7l±0.1  镗84孔: 工序名称 工序边间双边余量 公差等级 最小极限尺寸 工序尺寸偏差  半精镗 0．3 1T10 φ84   粗镗 0.3 1T12 φ83.4   毛坯  ±1．0 φ71 φ7l±0.1  镗90两孔: 工序名称 工序边间双边余量 公差等级 最小极限尺寸 工序尺寸偏差  精镗 0.5 1T6 φ89.998   半精镗 0.75 1T10 φ88.9   粗镗 4．5 1T12 φ88.4   毛坯  ±1．0 φ81 φ8l±0.1  车止口245: 工序名称 工序边间双边余量 公差等级 最小极限尺寸 工序尺寸偏差  精车 1 1T7 φ244.925   粗车 17.5 1T10 φ247   毛坯  ±1．0 φ280 φ280  6.6  确定切削用量和切削  镗φ80，φ90孔时:  (1)加工条件      工件材料QT42--10金属模锻造HB=200      机床：DUll21组合机床    刀具：刀片材料为Y66    a=45o  (2)计算切削用量    1粗镗φ80    a．f=0．8mm／r    b．刀具耐用度t=60mm    c．计算切削速度      V=165．5／(T0.2t0.1350.2(HB／200)1.75       =63.7m／min      =1.06m／s   d．确定主轴转速      ns=1000v／πdw=l000×l．06／3．14×80       =4.225v／s      =253．52m／min    按机床选nw=250r／min    实际切削速度      V：π80×25～1000×60=1．045m／s=1．05m／s      e．切削工时      tm=(L+L1+L2)／nwf      L1=4mm     L2=2mm    L=262-60-101=51mm  粗镗两切削用量)(同上部)      f=0.8mm／r    r=1.05m／s    nw=250r／min      切削工时计算      tm=(L+L1+L2)／nwf      L=66   L1=4mm  L2=2mm      Tm=(66+4+2)／(50+0.8)=0.36min      走刀量45，切削深度0.5      切削液：乳化液      V精镗φ80和φ90时，同上      切削速度75m／min走到量36      切削深度0．25切削液：乳化液      材料：铸铁  工序性质：钻      刀具材料：高速钢      φ9孔，切削速度1m／min，进给量0．123      切削液：煤油      φ11．9孔：切削速度11．5m／min      进给量：0．185      切削液：乳化液 6.7  确定工序单件工时  1．钻孔  10-φ9孔时  T=300  S=0．15  HB=200  D=9      V：9600D0.25/T0．025S0．55HBl．3      =23．6m／s      N=1000V／D=836．3m／s      按机床选nw=800r／min    则n实际=800×3．14×90×10=22．6r／min  假如tl=5    t2=2    t=ll  T基=(t1+t2+t)／ns=0．15min  T单件：(1．2 --1．55)T基=1．3×15=0．195min  钻4-11．9孔时nw=800r／min  T=300    S=0．15  V=9600×3．14×14×10=35．2r／min  取  t1=5    t2=2  t=33  T基=(t1+t2+t)／ns=0．33min  T单件=1．3×T基=0．43min  2．车退刀槽，螺纹孔    加工要求：车2个093．5长为4mm的退刀槽  车2  M93×2的螺纹孔    机床：6140  刀具：切槽刀  刀片材料YTl5  主偏角：Kr=45o  螺纹车刀  刀片材料YG6 计算切削用量    车退刀槽    进给量  f=0．4mm／r  计算切削速度  刀具耐用度为120  V：165．5／(T0．2t0.13f0.2(HB)1.75  =37．5m／min=0．65m／s    确定机床主轴转速  ns=1000v／π dw：1000×0．65／3．14×93：2．226V／s    =133．55r／min    按机床选nN=132r／min    实际切削速度：      V=πdw×nw／1000=3．14×93×132／1000=0．64m／min    切削工时T=L+L1+L2／N×S    切入长L=2mm切出长L2=lmm    刀具为成型刀，一次加入定成无须纵向走到      L=0      T=(2+1)／132×0．14=0．0568=3．4s    车螺纹孔    切削速度计算：      刀具材料：硬质合金刀具YG6      刀具耐用度T=70min螺距S=2    取ap=0.15mm，行程次数选I精=2  I粗=7      V：14.8／T0.11S0.3ap0.7=0.47m／s    确定机床主轴转速      ns=l000v／πdw=1.6r／s=96.5r／min    按机床选nw=95r／s    实际切削速度      V=πdw× nw／1000=3．14×9×95／1000×60=0．46m／s  (3)切削工时不至于产生工件安装误差    取粗行程次数7次，精行程次数4次    T=L+L1+L2／nS    L=33-14-4=15mm    L1=2×S=4mm  L2=2mm  T=((15+4+2)／95×2)×ll=1．27min=76．4s 图6.1 差速器右壳体图 名称 数量（个） 尺寸（mm） 螺栓孔直径 8 20 螺栓孔深度 8 24 左端面直径 1 136 右端面直径 1 64 半轴孔直径 1 37 半轴孔深度 1 29 轴承孔直径 1 50 轴承孔深度 1 20 筋长和宽 8 45、33 参考文献 [1]王望予主编. 汽车设计. 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