课程设计差速器的设计定稿版

IBMsystemofficeroom【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 差速器的设计精编WORD版机械与车辆学院《汽车设计》结课大作业（2014-2015学年第一学期）设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目差速器的设计姓名吴少韩学号班级2011级车辆 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 X班任课教师王思卓成绩目录TOC\o"1-2"\h\z\uHYPERLINK一．传动 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的拟定PAGEREF_Toc184037301\h-2-HYPERLINK三、总体设计-2-HYPERLINK(一)传动比的分配HYPERLINK(二)传动装置的运动和动力参数计算HYPERLINK四、传动零件的设计计算PAGEREF_Toc1-4-HYPERLINK(一)主减速器齿轮设计。HYPERLINK(二)差速器齿轮的设计。五、差速器的基本参数选择、设计与计算…………………-12-HYPERLINK\l""六、半轴的设计-18-HYPERLINK七、滚动轴承的选择……………………………………-21-八、差速器壳体的设计…………………………………-21-九、本次课程设计的感受………………………………………-22-十、参考资料……………………………………………………-24-二.传动方案的拟定普通的对称式圆锥行星齿轮差速器1，12-轴承；2-螺母；3，14-锁止垫片；4-差速器左壳；5，13-螺栓；6-半轴齿轮垫片；7-半轴齿轮；8-行星齿轮轴；9-行星齿轮；10-行星齿轮垫片；11-差速器右壳三、总体设计(1)传动比的分配一档变比：主传动比：总传动比：（2）传动装置的运动和动力参数计算主减速器主动锥齿轮所传递的扭矩主减速器从动锥齿轮所传递的扭矩：差速器转矩比为（1）（2）联立两式得，取为半轴齿轮所接收的转矩主减速器主动锥齿轮转速半轴齿轮转速由差速器原理知当车辆转向时其极限情况为内侧车轮不转，则另一侧车轮转速为则当车辆转向时，半轴齿轮最大转速，最大转矩表1传动装置和动力参数名称转速n/（）扭距/传动比/i发动机最大扭矩/转速M.max45001401I挡45001403.64主减速器主动锥齿轮1236.26489.2163.55主减速器从动锥齿轮348.241736.717半轴齿轮696.48961.40四、传动零件的设计注:注:本计算采用西北工业大学编《机械设计》（第八版）讲述的计算方法。有关设计计算公式、图表、数据引自此书。（一）、主减速器齿轮的基本参数选择、设计与计算螺旋锥齿轮传动(图a)的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。本次课程设计采用螺旋锥齿轮传动a)图a主减速器齿轮传动形式a)螺旋锥齿轮传动b)双曲面齿轮传动c)圆柱齿轮传动d)蜗杆传动驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。它是传动系中的薄弱环节。锥齿轮材料应满足如下要求：1)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面具有高的硬度以保证有高的耐磨性。2)轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。3)锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。4)选择合金材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。（二）、选择齿轮类型、材料和热处理、精度等级、齿轮齿数1)按传动方案选用直齿轮圆锥直齿轮传动2)主减速器受轻微冲击，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。3)材料选择由所引用教材表选择直齿锥轮材料为20CrMnTi（调质），硬度为300HBS(齿芯部).60HRC(齿面)4)选小齿轮齿数，则：，取。1、按齿面接触强度设计由教材式()进行试算，即（1）确定公式中各计算数值：1）初选载荷系数齿轮7级精度，由图查得动载系数直齿轮，由表查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，故载荷系数2)计算小齿轮传递的转矩3）由表选取齿宽系数4）由表查得材料的弹性影响系数5）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限6）由式计算应力循环次数。，7）由图取接触疲劳寿命系数系数，8）计算接触疲劳许用应力。取失效率为１％，安全系数由式（10-12）得（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径，带入中较小的值。2）计算齿宽b及模数h=2.25=2.254.51=10.14mm，3)按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径计算模数3.按齿根弯曲强度设计由式（）得弯曲强度的设计公式为（１）确定公式内的各计算数值１）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限２）由图取弯曲疲劳寿命系数３）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由()得4)计算载荷系数。５）查取齿形系数。，取整，，由表查得；６）查取应力校正系数。由表查得。７）计算半轴齿轮的，行星齿轮的大齿轮的数值大。（２）设计计算=3.63mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数3.63并就近圆整为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值，所以这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。所以，直齿锥齿轮的模数为取分度圆直径，修正齿数，取则计算中心距计算大、小齿轮分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取，（三）、主减速器主动齿轮与从动齿轮的强度校核由式（）得弯曲强度的校核公式为：因为其他参数都已知所以，只需计算主动齿轮的，从动齿轮的，齿宽和，，8）分别代入各参数，，所以主动锥齿轮强度合格。，，所以从动锥齿轮强度合格。由式（10-25）得接触疲劳强度的校核公式为：把上式求的参数带入得（四）、主、从动直齿锥齿轮的具体参数表2主减速器主、从动直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1模数mm=42主动锥齿轮齿数≥16，应尽量取最小值3从动锥齿轮齿数4齿顶高5齿根高6齿高7分度圆直径8分度圆锥角，，9外锥距R10齿宽b11齿顶圆直径12齿根圆直径13齿顶角14齿根角15顶锥角16根锥角五、差速器的基本参数选择、设计与计算注:本计算采用化学工业出版社《汽车工程手册》讲述的计算方法。有关设计计算公式、图表、数据引自书。行星齿轮差速器的确定1）选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数选择直齿圆锥齿轮，选用7级精度，材料为20CrMnTi（调质），硬度为58~62HRC,行星齿轮数目的选择,半轴齿轮齿数2）按齿根弯曲疲劳强度计算确定计算参数由图（10-20d）查得齿轮弯曲疲劳强度极限，由图（10-18）取弯曲疲劳寿命系数,，取整，，(在表10-5中无法查到，因此按比例的方法同时把齿数，增大，，)，按同样的方法算得=18,=70。由表查得，3）查取应力校正系数。由表查得，取弯曲疲劳安全系数，由()得计算，圆整3.5按齿面接触疲劳强度计算按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限计算小齿轮分度圆直径为了能同时满足弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，取最佳半轴齿轮的齿数，圆整为21，，圆整为11计算中心距计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取，表3差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表序号项目计算公式计算结果1模数mm=3.52行星齿数≥10，应尽量取最小值3半轴齿数=14～254齿顶高5齿根高6齿高7分度圆直径8分度圆锥角，，9外锥距R10齿宽b11齿顶圆直径12齿根圆直径13齿顶角14齿根角15顶锥角16根锥角差速器直齿锥齿轮的强度计算差速器齿轮主要进行弯曲强度计算，对疲劳寿命则不予考虑，这是因为行星齿轮在工作中经常只起等臂推力杆的作用，仅在左、右驱动车轮有转速差时行星齿轮与半轴齿轮之间才有相对滚动的缘故。越野汽车的差速器齿轮的弯曲应力校核如下由式（）得弯曲强度的校核公式为；其中，，（１）确定公式内的各计算数值１）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限２）由图取弯曲疲劳寿命系数３）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数，由()得4)计算载荷系数。５）查取齿形系数。，，取，(在表10-5中无法查到，因此按比例的方法同时把齿数，增大，，)，按同样的方法算得=18,=70。由表查得，3）查取应力校正系数。由表查得，4）计算半轴齿轮的，行星齿轮的。，，5）分别代入各参数，，所以半轴齿轮强度合格。，，所以行星齿轮强度合格。六、半轴的设计半轴计算转矩及杆部直径根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理。全浮式半轴只承受转矩，全浮式半轴的计算载荷可按主减速器从动锥齿轮计算转矩进一步计算得到。即式中，ξ——差速器转矩分配系数，对于圆锥行星齿轮差速器可取0.85；单位为N·m，已经考虑到传动系中的最小传动比构成。对半轴进行结构设计时，应注意如下几点：杆部直径可按照下式进行初选。式中，[τ]——许用半轴扭转切应力，MPa；d——半轴杆部直径，mm。根据初选的，按应力公式进行强度校核。半轴强度校核计算半轴的扭转切应力为式中，——半轴扭转切应力，MPa；d——半轴直径，mm。半轴的扭转角为式中，——扭转角；——半轴长度；l=600G——材料剪切弹性模量G=290MPa——半轴断面极惯性矩，。半轴的扭转切应力考虑到安全系数在1.3~1.6范围，宜为490～588MPa，单位长度转角不应大于8°/m。半轴花键计算半轴和半轴齿轮一般采用渐开线花键连接，对花键应进行挤压应力和键齿切应力验算。挤压应力不大于200MPa，切应力不大于73MPa。1）半轴花键的剪切应力式中：——半轴计算转矩，N·md——半轴花键外径，mmD——与之相配的花键孔内径，mmz——花键齿数LP——花键工作长度，mmb——花键齿宽，mmφ——载荷分配不均匀系数，计算时可取0.752）半轴花键的挤压应力式中：——半轴计算转矩，N·mD——半轴花键外径，mmd——与之相配的花键孔内径，mmz——花键齿数LP——花键工作长度，mmb——花键齿宽，mmφ——载荷分配不均匀系数，计算时可取0.75表4半轴花键参数符号名称测得数据（mm）z花键齿数16b花键齿宽3L花键工作长度40D花键大径25d花键小径21C花键倒角尺寸1.0七、滚动轴承的选择注:本计算采用机械工业出版社《机械设计课程设计》讲述的计算方法。有关设计计算公式、图表、数据引自书。滚动轴承的选择根据载荷及速度情况，选用圆锥滚子轴承。半轴的结构设计，根据30。选取30208其基本参数查表12—4，，。八、差速器壳体的设计主减速器从动轮与差速器壳联接螺栓计算主减速器从动锥齿轮接收到的转矩为螺栓到从动轮中心的距离定为100mm选M16螺栓《课程设计》P100，螺母大径e=26.8mm，（性能等级为8.8），初定12颗。每颗螺栓所传递的力由《机械工程切削手册》P228—238可得出所选M16螺栓的小径d=d-2+0.376=14.376mm由《机械设计》P76：剪切强度挤压强度(L为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，其中螺栓孔深度定为28mm，螺栓孔倒角长度为1.5mm)螺纹联接件的许用切应力为：《机械设计》P84选用铸铁材料取值范围是3.5～5取值范围是2.0～2.5故：<[]满足<[]满足九、本次课程设计的感受通过将近三个月的不懈努力，我自己动手设计的差速器终于圆满完成。这是大学以来我们花时间最多的第二个自己真正动手演练的实践，从刚开始的无从下手，到现在的圆满结束，让我体会到了无数的困难和失败，但都被我一一的克服。通过这样的一个过程，我们了解并实践了机械设计的基本过程。同时我认识到了机械设计是一门实践性和经验性要求很高的学科，虽然是自己设计，但是要遵循很多标准。机械设计的过程实际上就是一个不断用标准来完善的过程，而且在设计时要首先作一些假设，通过后面的设计进行比对，重复修改，不断完善。要想设计出一件好的产品需要我们手头有完善的标准和经验。经过这次训练，我们积累了一些经验，同时更加熟悉了AutoCAD软件的运用，通过这次训练，我接触到了CAD软件的更多模块，对其使用更加熟练。针对我个人的设计，我谈一下优缺点：优点：这次的机械设计课程设计的时间比较长，难度也比较大，而且有很大的计算量，在设计的过程中遇到了很多问题，但我还是坚持下来直到最后的成功。这个单级差速器的体积比较庞大，在传动的过程中会产生很大的扭矩和弯矩，经校核其扭矩和弯矩都符合要求，也没有产生任何干涉，齿轮啮合的也很合理。缺点：在设计的过程中有一些细节上的部位没有做好，有些也没有按照国家的标准来做，只是凭着自己的感觉大概的建出来，没有太多的根据。计算出齿轮的厚度也很大，导致后面建出来的箱体也很大，这些都可以通过进一步的计算和验算来减小总体的尺寸，达到最佳的优化效果.总的来说，这次课程设计使我积累了不少经验，让我学会了独立解决问题，发现问题，分析问题的能力，通过学习，学会了熟练掌握国家标准《机械制图》中的相关内容，并能熟练查阅机械设计手册和有关参考资料，巩固了大一所学的CAD制图软件，熟练的掌握零件图和装配图的绘制方法，为随后的课程设计毕业设计打下了结实的基础，并且使自己的学风培养得更加严谨，但是在设计中也难免存在着一些问题，希望老师指出不足的地方，让我做出进一步的修改和学习，使我在实践中不断成长，使自己能得到更好的锤炼。最后，我在此感谢我的组员、指导老师给我的帮助，给我的纠正。十、参考资料[1]《机械设计课程设计》，机械工业出版社，殷玉枫主编，2007年7月第一版；[2]《机械设计》，高等教育出版社，谭天昌、赵洪志主编，2004年7月第一版；[3]《简明机械设计手册》，同济大学出版社，洪钟德主编，2002年5月第一版；[4]《减速器选用手册》，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；[5]《工程机械构造图册》，机械工业出版社，刘希平主编[6]侯洪生．《机械工程图学》．北京：科学出版社，2001[7]甘永立．《几何量公差与检测》．上海：科学技术出版社，2005[8]云，周蓓蓓，吴勇，刘怡，《计算机辅助设计与绘图—AutoCAD2005教程及实验指导（第二版）》.北京：高等教育出版社，2006[9]郑建中.《机器测绘技术》.北京:机械工业出版社,2001