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毕业设计（论文）材料之二（1）安徽工程大学本科毕业设计（论文）专业：车辆工程题目：汽车差速器结构设计与动力学分析作者姓名：孙浩清导师及职称：龚建成讲师导师所在单位：机械与汽车工程学院2014年 1 月 20 日安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书2014 届机械与汽车工程学院车辆工程专业学生姓名：孙浩清Ⅰ毕业设计（论文）题目中文：汽车差速器结构设计与动力学分析英文：The Structure Design and Dynamic Analysis of the Gear Mechanism of DifferentialⅡ原始资料1、某汽车差速器基本参数2、UG或Pro/E等大型三维造型软件、Adams机械动力学仿真软件3、郭卫东编著.虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，20084、发表在各类期刊杂志上与该课题相关的论文Ⅲ毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义差速器是汽车后桥的主要组成部分，其质量、性能的好坏直接影响整车的安全性、经济性、舒适性。
差速器的作用是将传动轴的转动传给两个主动车轮，使汽车在直线行使时保持同速，而拐弯时使两车轮保持一定的转速关系。
因此，对差速器动力学性能进行研究有非常重要的工程意义。
2、本课题研究的主要内容：（1）根据基本参数，完成差速器锥齿轮的强度及结构设计；（2）基于某三维设计软件，实现其运动仿真；（3）通过适当技术，将所实现的差速器三维模型导入ADAMS；（4）针对匀速直线行驶及转弯行驶两种工况，对传动齿轮做运动学及动力学仿真分析。
3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）至少一篇引用的外文文献及其译文；（3）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要；（4）差速器装配图及主要零件图3张。
指导教师（签字）龚建成教研室主任（签字）肖平批准日期2013年12月接受任务书日期2014年1月完成日期2014年6月接受任务书学生（签字）。
汽车差速器结构有限元分析摘要随着社会发展，铝合金压铸件的应用越来越广泛。
但是由于各种因素，铝合金压铸件存在着诸多缺陷，如缩孔、缩松、气孔、裂纹、氧化夹杂等。
这些缺陷制约了压铸件工业的发展，影响压铸件的力学性能，安全性能。
压铸过程数值模拟是现代铸造工业的重要手段，通过对工艺参数的分析研究，可以优化方案，从而确保铸件质量，提高生产效率。
这也为铸造工程师提供新的途径来研究压铸过程。
本文主要是运用 ANSYS 分析软件，对汽车铝合金差速器支架和发动机悬置隔垫进行分析，观察其缺陷，然后针对这些缺陷进行工艺优化、改进。
优化后再模拟。
本文进行的受力分析，为优化压铸工艺提供了理论依据和指导，实现了数值模拟的意义。
关键词：压铸 ADC12铝合金支架隔垫有限元分析The automobile differential structure finiteelement analysisAbstractWith the development of the society, there is an increasingly wide use of aluminum die casting. However, due to various factors, many defects exist in the aluminum die casting, such as shrinkage cavity, shrinkage porosity, pores, cracks and oxide inclusion, etc. These defects restrict the development of casting industry and influence the mechanical properties and safety performance of die casting.Numerical simulation of die casting process in an important way in modern casting industry. Forecasting the quality of aluminum gear housing by simulating can reduse the blindness of the development of die casting process; through the analysis of process paraments, the program can be optimized so as to ensure the quality of casting and improve production efficiency . This also provides a new way for foundry engineers to study die-casting process.This paper mainly uses ANSYS to stress analysis on differential stents and the engine mount the pad,then to optimize and improve these defects. And simulation again.In this paper , the simulation analysis provides theoretical basis and guidance for optimizing the die casting process to realize the significance of the numerical simulation.Key words: die casting adc12aluminum alloy stents septa finiteelement analysis目录目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 铝合金及adc12型铝合金的性能特点 (1)1.2.1 晶体特性 (1)1.2.2 理化性能 (2)1.2.2 理化性能 (2)1.2.3 铝及铝合金热轧组织与性能变化 (3)1.3 铝合金的分类及应用 (4)1.3.1 铝合金的分类 (4)1.3.2 铝及ADC12合金的应用 (5)1.4 本文研究容 (5)第2章压铸工艺形成的ADC12铝合金力学性能的研究 (6)2.1 铸造铝合金的介绍 (6)2.2 ADCl2．1R 合金成分设计 (6)2.3 实验结果与分析 (7)2.4 讨论 (9)2.5 本章总结 (11)第3章铸造铝合金缩孔形成理论 (12)3.1 铸造分类及特点 (12)3.2 铸造的缺陷 (12)3.3 铝合金铸件缩孔形成机理 (13)3.4 铝合金铸件中影响缩孔形成的因素 (13)3.5 原始状态铸件性能与挤压铸造性能对比 (14)3.6 本章小结 (15)第4章有限元法与ANSYS (16)4.1 有限元分析方法概述 (16)4.2 有限元分析的基本思想 (16)4.3 ANSYS的主要功能 (17)4.4 ANSYS提供的分析类型 (18)4.5 本章总结 (20)第5章丰田422aRAV4差速器支架及发动机悬置隔垫有限元分析 (22)5.1 零件模型 (22)5.2 网格划分 (24)5.3 各零件在不同工况的受力情况及其分析 (27)5.4 本章总结 (42)致 (43)参考文献 (44)附录 (45)第1章绪论节约资源和能源、改善各种建筑机械的结构已成为人类生产生活中所追求的重要目的，材料的轻量化显然是有效的发展途径之一，其中铝合金密度低和力学性能好而且易于加工成型，因此成为轻量化首选的金属材料。
任务书设计题目：差速器的参数化设计1．设计的主要任务及目标（1）分析影响差速器结构参数的设计指标，完成差速器的设计步骤确定；（2）利用高级语言完成差速器参数化设计。
2．设计的基本要求和内容（1）完成对差速器的参数化设计设计并撰写设计说明书一份；（2）完成参数化设计软件一份；（3）完成差速器部件的三维建模和装配。
3．主要参考文献《机械设计》高等教育出版社《C++程序设计》清华大学出版社《汽车设计》机械工业出版社4．进度安排差速器的参数化设计摘要：直齿圆锥齿轮广泛的应用于汽车差速器上，由于其形状很复杂, 设计过程中需要计算的参数很多。
一般是先计算其相关参数, 然后在CAD软件中手工造型。
其设计过程复杂繁琐，重复性劳动太多，并且对于同一类型但尺寸不同的圆锥齿轮不能实现模型的自动更新。
如果对CAD软件进行二次开发, 编制专用的圆锥齿轮参数化设计系统则可以解决这个问题。
本设计选择采用UGNX软件，利用UG二次开发工具UG OPEN API和VC++联合开发了汽车差速器圆锥齿轮的参数化实体造型系统, 该系统能够根据输入的参数精确而快速地生成齿轮实体模型，大大提高了设计质量和设计效率。
关键词：差速器，直齿圆锥齿轮，UG，二次开发，参数化Parametric design of differentialAbstract：Straight bevel gears are widely used in differential,because its shape is very complicated,a lot of the design process.Is generally the first to related parameters,and then manually in the CAD softwaremodeling.The design process is complex,repetitive work too much,and t update the same type but sizes of bevel gear can not achieve model.If the two secondary development of CAD software,making the bevel gear parametri design system can solve this problem.This design uses UGNX software,parameterized solid modeling system using the UG two development tool UG OPENAPI and VC++ joint development of automobile differential bevel gear,the system canaccording to the input parameters accurately and quickly generate gear solid model,greatly improve the design quality and design efficiency.Keywords: Differential，Straight bevel gear，UG，Re-develop，Parametric目录1 前言 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究的目的以及研究内容 (1)1.3本课题研究的主要工作 (2)2 差速器参数化系统 (3)2.1系统开发软件简介 (3)2.1.1 UG软件简介 (3)2.1.2 VC++简介 (3)2.2 UG二次开发技术简介 (3)2.2.1 UG/OPEN API (4)2.2.2 UG OPEN UIStyler (4)3 差速器的设计 (6)3.1汽车差速器的功用及其分类 (6)3.2设计差速器的选型 (8)3.3设计初始数据的来源与依据 (8)3.4差速器结构分析简图 (8)3.4.1差速器结构方案图 (8)3.4.2差速器的结构分析 (9)3.4.3差速器的工作原理 (10)3.5差速器非标准零件的设计 (12)3.6锥齿轮最终设计方案 (15)3.7 差速器壳体的建模 (19)4 差速器的三维参数化建模 (20)4.1直齿锥齿轮的手工建模 (20)4.1.1直齿锥齿轮的建模思路 (20)4.1.2齿轮常用的齿形曲线—渐开线 (21)4.1.3渐开线的形成及其特性 (21)4.1.4绘制思路 (23)4.2绘制过程 (24)4.2.1建立渐开线齿廓曲线 (24)4.3差速器的整体模型 (27)4.4直齿锥齿轮的参数化建模 (28)4.4.1创建人机交互界面——对话框 (28)4.4.2 编写菜单文件 (29)4.5 创建应用程序框架 (30)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)1 前言1.1课题研究背景差速器作为传动系统的主要部件之一,主要安装在驱动桥内,其各构件的强度和力矩的分配,对车辆的转向性能、通过性和可靠性有决定性的影响。
TY1250型载货汽车差速器设计（毕业设计说明书）⽬录第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.1.1 国内外的研究动态 (1)1.1.2 差速器今后的发展 (4)1.2 课题研究的意义 (5)1.3 课题主要内容 (6)第2章差速器结构⽅案的选择 (7)2.1 对称锥齿轮式差速器 (7)2.1.1 普通锥齿轮式差速器 (7)2.1.2 摩擦⽚式差速器 (8)2.1.3 强制锁⽌式差速器 (9)2.2 滑块凸轮式差速器 (10)2.3 蜗轮式差速器 (11)2.4 ⽛嵌式⾃由轮差速器 (12)2.5 结构⽅案的确定 (12)第3章详细设计计算过程 (14)3.1 差速器的设计计算与校核 (14)3.1.1 差速器齿轮主要参数选择 (14)3.1.1.1 ⾏星齿轮数⽬n的选择 (14)3.1.1.2 ⾏星齿轮球⾯半径的确定 (14)3.1.1.3 ⾏星齿轮与半轴齿轮齿数、的选择 (17)3.1.1.4 ⾏星齿轮和半轴齿轮节锥⾓，模数m的确定 (17)3.1.1.5 压⼒⾓α (18)3.1.1.6 ⾏星齿轮轴直径d及⽀承长度 (18)3.1.2 差速器齿轮的强度计算 (19)3.1.3 汽车差速器直齿锥齿轮的⼏何尺⼨计算⽤表 (20)3.1.4 差速器齿轮的材料 (22)3.2 半轴的设计计算及校核 (22)3.2.1 半轴结构形式选择 (22)3.2.2 半轴详细计算与校核过程 (23)3.2.2.1 全浮式半轴的计算载荷的计算 (23)3.2.2.2 全浮式半轴的杆部直径的计算 (23)3.2.2.3 半轴的扭转切应⼒ (23)3.2.2.4 半轴的扭转⾓ (24)3.2.2.5 半轴花键强度校核 (24)3.2.2.6 半轴的结构设计及材料选取 (25)第4章三维模型的建⽴ (26)4.1 Pro/E软件简介 (27)4.2 差速器结构设计 (28)4.3 差速器各零件的三维实体建模 (28)4.4 差速器三维装配模型的建⽴ (29)4.5 结语 (31)第5章差速器⼗字轴加⼯⼯艺 (31)5.1 轴类零件的功⽤、结构特点及技术要求 (31)5.2 轴类零件的⽑坯和材料 (32)5.3 ⼗字轴的加⼯⼯艺分析 (33)5.4 ⼗字轴的制造⼯艺过程 (34)结论 (35)参考⽂献： (37)致谢 (39)TY1250型载货汽车差速器设计摘要差速器是汽车转向过程中所必须的传动机构，差速器在重型载重车上使⽤较频繁，损坏较严重。
汽车差速器研究方案研究目的差速器是汽车传动系统中重要的组成部分，它的作用是使轮胎能够以不同速度转动。
在高速行驶或拐弯时，车轮内侧的转速会缩短，而车轮外侧的转速会加快，而差速器可以发挥作用，使车轮的转速得到平衡，提高了汽车的行驶稳定性和舒适性。
因此，本研究的目的是对汽车差速器进行深入的研究，设计一种更加优化和高效的差速器。
研究内容差速器的工作原理差速器是一个减速器，它由内齿轮与一个连杆相连接，连杆连接后端的两个半轴。
当车辆行驶直线时，两个轮胎的转速相同，内齿轮没有承受转矩。
但当车辆以某个方向行驶时，它就会承受转矩，使得一个轮胎获得更多的扭矩，从而造成不同的转速。
差速器中的扭矩将通过轴外环向差速器外侧的较小轮胎传递，从而提高了车轮的转速，直到两个轮子的转速相同。
研究现状目前，国内外都有许多的差速器研究成果。
例如，美国福特汽车公司的电子差速器，利用电子控制器控制不同内部组件的转速，从而实现差速器的功能。
德国宝马公司则是采用了机械式的限滑差速器，其限制两个车轮之间的旋转速度差。
在国内，长安汽车公司也采用限滑差速器，它能够使两个车轮之间的转速比例固定，并且可以限定行驶速度差。
研究方案本研究的重点是对差速器的结构进行优化设计，提高其在车辆行驶中的性能表现。
我们将采用以下方案：1.采用仿生学理念设计差速器结构，借鉴昆虫和动物的动作特点，将差速器结构精密化、小型化。
2.使用材料研究和加工技术，制造新型材质的差速器，以改善传统材料配方的机械性能和耐用度。
3.设计新的控制系统，监测差速器工作过程中的数据，通过实时反馈调整差速器的转速，从而提高差速器的响应速度，提高车辆的行驶稳定性和操控性。
研究成果通过对差速器的研究，我们将取得以下研究成果：1.提高差速器的传动效率，降低转换损失；2.提高差速器的响应速度和稳定性，提高车辆的行驶舒适性和操控性；3.提高差速器的耐久性，减少维修和更换成本；4.对当前工程设计和产品应用提供参考。
摘要在去年金融危机的影响下，汽车产业结构的重组给汽车的发展带来了新的机遇，与汽车相关的各行各业更加注重汽车的质量。
差速器作为汽车必不可少的组成部分之一也在汽车市场上产生了激烈的竞争。
此次就是针对汽车差速器这一零件进行设计的。
本次设计主要对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类。
对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。
在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解。
再设计出合理适用的差速器的同时也对差速器相关的行业有了一定得认识。
通过绘制差速器的组件图也让我在学习方面得到了提高。
关键词：半轴、差速器、齿轮结构AbstractIn the last year under the impact of financial crisis, automotive industrial restructuring brought about by the development of motor vehicles to new opportunities, and automotiverelated businesses pay more attention to the quality of cars. Differential as an integral part of car, one of the automotive market also resulted in fierce competition.The differential is the spare parts for motor vehicles designed. The design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design, mainly related to the differential struct-ure of non-standard parts such as gear parts and standards for design and calculation, but also introduced the development of differential status and the type of differential. For differential selection and the principle of the program have also made a brief note. Reference in the desi-gn of a large amount of literature on the role of differential structure and have a more thoro-ugh understanding. Re-engineering the application of a reasonable differential at the same time also has been related industries must be aware of. Differential through the mapping component map also let me in the field of learning has been improved.Keywords: Axle, differential, gear structure目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (I)第一章概述 (1)1.1汽车差速器的发展现状 (1)1.2汽车差速器的功用及其分类 (2)1.3课题设计初始数据的来源与依据 (3)第二章差速器的设计方案 (4)2.1差速器的方案选择及结构分析 (4)2.2差速器的工作原理 (4)第三章差速器非标准零件的设计 (8)3.1对称式行星齿轮设计计算 (8)3.1.1对称式行星齿轮参数确定 (8)3.1.2差速器齿轮几何计算图表 (11)3.1.3差速器齿轮的材料 (12)3.1.4差速器齿轮强度的计算 (12)3.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (14)3.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (14)3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (14)3.2.3行星齿轮轴的材料 (14)3.3差速器垫圈的设计计算 (14)3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (15)3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (15)第四章差速器标准零件的选用 (16)4.1螺栓的选用和螺栓的材料 (16)4.2螺母的选用何螺母的材料 (16)4.3差速器轴承的选用 (16)第五章差速器总成的装复和调整 (17)5.1差速器总成的装复 (17)5.2差速器的零部件的调整 (17)小结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)第一章概述1.1汽车差速器的发展现状在汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。
目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.1.1 国内外的研究动态 (1)1.1.2 差速器今后的发展 (4)1.2 课题研究的意义 (5)1.3 课题主要内容 (6)第2章差速器结构方案的选择 (7)2.1 对称锥齿轮式差速器 (7)2.1.1 普通锥齿轮式差速器 (7)2.1.2 摩擦片式差速器 (8)2.1.3 强制锁止式差速器 (9)2.2 滑块凸轮式差速器 (10)2.3 蜗轮式差速器 (11)2.4 牙嵌式自由轮差速器 (12)2.5 结构方案的确定 (12)第3章详细设计计算过程 (14)3.1 差速器的设计计算与校核 (14)3.1.1 差速器齿轮主要参数选择 (14)3.1.1.1 行星齿轮数目n的选择 (14)3.1.1.2 行星齿轮球面半径的确定 (14)3.1.1.3 行星齿轮与半轴齿轮齿数、的选择 (17)3.1.1.4 行星齿轮和半轴齿轮节锥角，模数m的确定 (17)3.1.1.5 压力角α (18)3.1.1.6 行星齿轮轴直径d及支承长度 (18)3.1.2 差速器齿轮的强度计算 (19)3.1.3 汽车差速器直齿锥齿轮的几何尺寸计算用表 (20)3.1.4 差速器齿轮的材料 (22)3.2 半轴的设计计算及校核 (22)3.2.1 半轴结构形式选择 (22)3.2.2 半轴详细计算与校核过程 (23)3.2.2.1 全浮式半轴的计算载荷的计算 (23)3.2.2.2 全浮式半轴的杆部直径的计算 (23)3.2.2.3 半轴的扭转切应力 (23)3.2.2.4 半轴的扭转角 (24)3.2.2.5 半轴花键强度校核 (24)3.2.2.6 半轴的结构设计及材料选取 (25)第4章三维模型的建立 (26)4.1 Pro/E软件简介 (27)4.2 差速器结构设计 (28)4.3 差速器各零件的三维实体建模 (28)4.4 差速器三维装配模型的建立 (29)4.5 结语 (31)第5章差速器十字轴加工工艺 (31)5.1 轴类零件的功用、结构特点及技术要求 (31)5.2 轴类零件的毛坯和材料 (32)5.3 十字轴的加工工艺分析 (33)5.4 十字轴的制造工艺过程 (34)结论 (35)参考文献： (37)致谢 (39)TY1250型载货汽车差速器设计摘要差速器是汽车转向过程中所必须的传动机构，差速器在重型载重车上使用较频繁，损坏较严重。
汽车差速器研究方案
背景介绍
汽车差速器是一种用于实现两个轮胎在转速上的差异的装置。
它
通常使用在四轮车辆中，以确保在车辆转弯时，外侧轮胎可以旋转更快，而内侧轮胎则可以旋转更慢。
这样可以确保车辆稳定性和安全性。
然而，由于差速器的制造成本和复杂性较高，对其进行研究和优
化是非常重要的。
目标
本文旨在提出一种基于模拟和实验的方法，来研究差速器的性能
和特性，并提供一个优化方案以降低差速器的成本和提高其性能。
方法
模拟
我们将首先使用计算机模拟来研究差速器的工作原理和行为。
我
们将使用一些商业软件来建立模型，并将不同的参数输入模型中进行
模拟，以研究它们对差速器性能的影响。
实验
我们将使用实验来验证计算机模拟的结果，并研究差速器不同部分之间的相互作用。
我们将建立一个差速器测试平台，并进行一系列实验，以研究不同的参数对差速器性能的影响。
优化
基于模拟和实验结果，我们将提出一系列优化方案，来降低差速器的成本并提高其性能。
这些方案可能包括材料的选择和工艺的改进等。
预期成果
通过对差速器的模拟和实验研究，我们希望得到以下成果：
•对差速器的工作原理和行为有更深入的理解。
•发现和解决差速器的不足，并提出优化方案。
•提高差速器的性能和降低其成本。
结论
通过对差速器的研究，我们可以改进汽车设计的一些方面，提高汽车的安全性和性能。
本文提出的研究方案可以为差速器的研究和优化提供参考，同时也可以为工程师们提供有用的经验和信息。
差速器设计说明设计摘要汽车驱动桥是汽车的主要部件之一，其基本的功用是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有汽车行驶运动所要求的差速功能。
汽车差速器位于驱动桥内部，为满足汽车转弯时内外侧车轮或两驱动桥直接以不同角度旋转，并传递扭矩的需求，在传递扭矩时应能够根据行驶的环境自动分配扭矩，提高了汽车通过性。
其质量，性能的好坏直接影响整车的安全性，经济性、舒适性、可靠性。
随着汽车技术的成熟，轻型车的不断普及，人们根据差速器使用目的的不同，设计出多种类型差速器。
与国外相比，我国的车用差速器开发设计不论在技术上，还是在成本控制上都存在不小的差距，尤其是目前兴起的三维软件设计方面，缺乏独立开发与创新能力，这样就造成设计手段落后，新产品上市周期慢，材料品质和工艺加工水平也存在很多弱点。
本文认真地分析了国内外驱动桥中差速器设计的现状及发展趋势，在论述汽车驱动桥的基本原理和运行机理的基础上，提炼出了在差速器设计中应掌握的满足汽车行驶的平顺性和通过性、降噪技术的应用及零件的标准化、部件的通用化、产品的系列化等关键技术；阐述了汽车差速器的基本原理并进行了系统分析；根据经济、适用、舒适、安全可靠的设计原则和分析比较，确定了轻型车差速器总成及半轴的结构型式；轻型车差速器的结构设计强度计算运用了理论分析成果；最后运用CATIA软件对汽车差速器进行建模设计，提升了设计水平，缩短了开发周期，提高了产品质量，设计完全合理，达到了预期的目标。
关键词：驱动桥；差速器；半轴；结构设计；AbstractAutomobile driving axle is one of the main components of cars, its basic function is increased by the transmission shaft or directly by coming from torque, again will torque distribution to drive wheels, and make about driving wheel has about vehicle movement required differential function. Auto differential drive to meet internal, located in car wheel or when turning inside and outside two axles directly with different point of view, and transfer the rotating torque transmission torque in demand, according to the environment should be driving torque, improve the automatic assignment car through sex. Its quality, performance will have a direct impact on the security of the vehicle, economy, comfort and reliability.As car technology maturity, the increasing popularity of small, people of different purposes according to differential, the design gives a variety of types differential. Compared with foreign countries, China's automotive differential development design whether in technology, or in the cost control there are large gap, especially at present the rise of 3d software design, lack of independent development and innovation ability, thus causing design means backward, new products listed cycle slow, materials quality and craft processing level also has many weaknesses.This paper conscientiously analyzes the differential drive axle design at home and abroad in the present situation and development trend of automobile driven axle, this basic principle and operation mechanism, carry on the basis of the differential practiced a meet the design should be mastered in smooth and automobile driving through sexual, noise reduction technology application and parts of standardization, parts of generalization, serialization of products, and other key technology; Expounds the basic principle and automotive differential system analysis; According to economic, applicable, comfortable, safe and reliable design principles and analysis comparison, determine the small differential assembly and half shaft structure type; Small differential structure design strength calculation using theoretical analysis results; Finally using CATIA software modeling design of automotive differential, promoted design level, shorten the development cycle, improve the product quality, design completely reasonable, can achieve the desired goals.Key words：Differential mechanism；Differential gear；Planetary gear；Semiaxis；毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
摘要本次毕业设计主要是对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时也介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明。
在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用CATIA软件对差速器进行建模工作，也让我在学习方面得到了提高。
关键词：半轴，差速器，齿轮结构目录1.引言 (1)1.1汽车差速器研究的背景及意义 (1)1.2汽车差速器国内外研究现状 (1)1.2.1国外差速器生产企业的研究现状 (1)1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状 (2)1.3汽车差速器的功用及其分类 (3)1.4毕业设计初始数据的来源与依据 (4)1.5本章小结 (5)2.差速器的设计方案 (6)2.1差速器的方案选择及结构分析 (6)2.2差速器的工作原理 (7)2.3本章小结 (9)3.差速器非标准零件的设计 (10)3.1对称式行星齿轮的设计计算 (10)3.1.1对称式差速器齿轮参数的确定 (10)3.1.2差速器齿轮的几何计算图表 (15)3.1.3差速器齿轮的强度计算 (16)3.1.4差速器齿轮材料的选择 (18)3.1.5差速器齿轮的设计方案 (18)3.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (19)3.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (19)3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (20)3.2.3行星齿轮轴材料的选择 (20)3.3差速器垫圈的设计计算 (20)3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (20)3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (21)3.4本章小结 (21)4.差速器标准零件的选用 (22)4.1螺栓的选用和螺栓的材料 (22)4.2螺母的选用和螺母的材料 (22)4.3差速器轴承的选用 (22)4.4十字轴键的选用 (23)4.5本章小结 (23)5.差速器总成的装配和调整 (24)5.1差速器总成的装配 (24)5.2差速器零部件的调整 (24)5.3本章小结 (24)附图 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1.引言1.1汽车差速器研究的背景及意义汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”[1]。
汽车转弯行驶时，内、外两侧车轮在同一时间内要移动不同的距离，外轮移动的距离比内轮大。
差速器的作用就是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在转弯行驶时允许左、右两半轴以不同转速旋转（差速）[2]。
本世纪六七十年代，世界经济发展进入了一个高速增长期，而2008年开始的全球金融危机又让汽车产业在危机中有了发展的机遇，在世界各处都有广阔的市场。
目前国内重型汽车的差速器产品的技术基本源自美国、德国、日本等几个传统的工业国家，我国现有的技术基本上是引进国外的基础上发展的，而且已经有了一定的规模。
但是目前我国差速器的自主开发能力仍然很弱，影响了整车新车的开发，在差速器的技术开发上还有很长的路要走[3]。
1.2汽车差速器国内外研究现状当前汽车在朝着经济性和动力性的方向发展，如何能够使自己的产品燃油经济性和动力性[4]尽可能提高是每个汽车厂家都在做的事情，当然这是一个广泛的概念，汽车的每一个部件都在发生着变化，差速器也不例外，尤其是那些对操控性有较高要求的车辆。
1.2.1国外差速器生产企业的研究现状国外的那些差速器生产企业的研究水平已经很高，而且还在不断的进步。
年销售额达18亿美金的伊顿公司汽车集团[5]是全球化的汽车零部件制造供应商，在发动机气体管理，变速箱，牵引力控制和安全排放控制领域居全球领先地位，对汽车差速器的内部各零件的加工制造要用精密制造方法[6]。
零件主要产品包括发动机气体管理部分及动力控制系统，其中属于动力控制系统的差速器产品在同类产品中居领先地位。
伊顿公司开发了新型的锁式差速器，它的工作原理与其他差速器的不同之处：当一侧轮子打滑时，普通开式差速器几乎不能提供任何有效扭矩给车辆，而伊顿的锁式差速器则可以在发现车轮打滑[7]，锁定动力传递百分之百的扭矩到不打滑车轮，足以克服各种困难路面给车辆带来的限制。
在牵引力测试、连续弹坑、V型沟等试验中，两驱车在装有伊顿锁式差速器后，越野性能及通过性能甚至超过了四驱动的车辆，通过有限元软件的分析，就可以知道各个车轮的受力情况[8]。
因为只要驱动轮的任何一侧发生打滑空转以后，伊顿锁式差速器会马上锁住动力，并把全部动力转移到另一有附着力的轮上，使车辆依然能正常向前或向后行驶。
毫无疑问，更强的越野性和安全性[9]是差速器的最终目标。
1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状从目前来看，我国差速器行业已经顺利完成了由小到大的转变，正处于由大到强的发展阶段，在这个转型和调整的关键时刻，提高汽车车辆差速器的精度、可靠性是中国差速器行业的紧迫任务。
近几年中国汽车差速器市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励汽车差速器产业向高科技产品方向发展，国企企业新增投资项目逐渐增多[10]。
投资者对汽车差速器行业的关注越来越密切，这就使得汽车差速器行业的发展需求增大。
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[11]，还有现在各种各样的功能多样的差速器，如：轮间差速器、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[12]。
其中的托森差速器是一种新型差速器机构，它能解决在其他差速器内差动转矩较小时不能起差速作用的问题和转矩较大时不能自动将差速器锁死的问题[13]。
这里着重介绍一下一种新型差速器为LMC常互锁差速器：LMC常互锁差速器是由湖北力鸣汽车差速器公司投资5000万元生产的新型差速器2009年批量生产，2010年达到验收。
LMC常互锁差速器[14]用于0.5---1.5吨级车辆，它能有效地提高车辆的通过性、越野型、可靠性、安全性和经济性[15]，能够满足很多不同条件和不同情况下的车辆要求。
这种纯机械、非液压、非液粘、非电控的中央差速分动装置，已申报了美、英、日、韩、俄罗斯等19个国家的专利保护，这一技术不仅仅是一项中国发明，也是一项世界发明。
LMC常互锁差速器是由多种类的齿轮系统及相应的轴、壳体组成，具备传动汽车的前轮和后轮轮间差速器、前后桥轴间差速器。
LMC常互锁差速分动器通过四支传动轴和轮边减速器带动四个车轮，实现每个车轮独立驱动，在有两个车轮打滑的情况下仍能正常行驶，在冰雪路面、泥泞路面、无路路面上有其独特优势，可以彻底解决传统四驱汽车的不足：如不能高速行驶；车轮打滑不能正常行驶；不能实现轴间差速；高油耗问题、功率循环问题；四驱转换麻烦等。
装有LMC常互锁差速分动器的车辆具有以下优点：（1）提高车辆的通过性：具有混合差速，LMC常互锁差速分动器可实现轮间、轴间、对角任意混合差速和锁止，任何情况下单个车轮、对角线双轮不会发生滑转，即使单个车轮悬空，车轮仍有驱动力而能正常行驶。
（2）提高汽车的传动系的寿命和可靠性：因实现了任意差速，消除了功率循环，克服了分时四驱在四驱状态下传动系统因内耗而产生的差速器、传动轴、分动器等机件磨损[16]，甚至于致命性的损坏，延长了传动系统的使用寿命。
（3）提高车辆的安全性：行车安全，转弯容易，加速性好，制动稳定，操纵轻便安全，无需增加操纵机构。
（4）具有良好的经济性：功能领先，制造成本低，维修简便，节油，经济环保，产品适用性广。
LMC常互锁差速分动器的研发是在经济刺激的影响下产生的产品，符合我国国情的需要。
1.3汽车差速器的功用及其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。
图1.1汽车转弯时驱动轮运动示意图汽车行驶时，左右轮在同一时间内所滚动的路程往往不等。
如图1.1所示，在转弯时内、外两侧车轮转弯半径R1和R2不同，行程显然不同，即外侧车轮滚过的距离大于内测车轮；汽车在不平的路面行驶时，由于路面波形不同也会造成两侧车轮滚过的路程不等；即使在平直的路面行驶，由于轮胎气压、轮胎负荷、胎面磨损程度不同以及制造误差等因素的影响，也会引起左、右车轮因滚动半径不同而使左、右车轮行驶不等。
如果驱动桥的左、右车轮钢性连接，则行驶时不可避免地会产生驱动轮在路面上滑移或是滑转。
这样不仅会加剧轮胎磨损与功率和燃料的消耗，而且可能导致转向和操纵性能恶化。
为了防止这些现象的发生，汽车就要安装差速器，从而保证了驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满足了汽车行驶运动学的要求。
在驱动桥的左右车轮之间设置差速器，称为轮间差速器，在两轴间分配转矩，保证两输出轴有可能以不同的角速度转动，使汽车行驶时能作纯滚动运动，提高了车辆的通过性。
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。
1.4毕业设计初始数据的来源与依据本次设计选用的是二汽生产的东风EQ1090E型载货汽车作为毕业设计原始数据的来源和依据。
二汽集团应广大东风汽车客户的各种改进意见和建议，从EQ1090开始投产就在不断的改进和提高技术性能、节源性能和稳定性能，到现在EQ1090E型载货汽车全面完成了向一个新的高质量水平、高性能水平的过渡和转换。
汽车载重量是汽车最基本、最重要的技术参数之一，是汽车整体设计的基本依据，在汽车可靠性和经济性上，载重量都将起主导作用。
EQ1090E型载货汽车规定的载重量为5000千克。
参考的数据有：1.汽车的满载总质量为9290kg;2.发动机的额定功率为99kw(当发动机转速为3000r/min时)；⋅（当发动机转速在1200～1400r/min时），最大转3.发动机的额定转矩为353N m⋅；矩158N m4.汽车的最高车速（满载，无拖挂）为90km/h；5.变速器各档传动比为6.主减速器形式为双曲线齿轮单级减速式，主减速比7.车轮轮辋形式为7.0-20等厚辐盘式，轮胎为普通斜交帘线的标准轮辋轮胎，轮胎规格(GB516-82)9.00-20，10层级。
1.5本章小结本章主要阐述了汽车差速器的研究背景以及发展现状，并且详细介绍了差速器的功用以及分类，最后参考收集了有关本次毕业设计所需的数据资料等，为毕业设计的顺利完成提供了可靠的依据。
2.差速器的设计方案2.1差速器的方案选择及结构分析对称式锥齿轮差速器结构简单，工作平稳可靠，广泛应用于一般使用条件的汽车驱动桥上，根据东风EQ1090E型载货汽车的类型，初步选定差速器的种类为对称式行星锥齿轮差速器，安装在驱动桥的两个半轴之间，通过两个半轴把动力传给车轮。
