越野汽车限滑差速器设计与研究

摘要

差速器是汽车传动系的重要总成之一，能够实现左右两侧驱动车轮以不同的转速旋转，同时将扭矩分配给驱动车轮。越野汽车，特别是中、轻型军用越野汽车行驶环境复杂多变，因此对通过性、机动性和安全性有着较高的要求。越野汽车要求差速器具有较高的锁紧系数，能够实现扭矩的不均等分配，即在越野汽车行驶过程中，差速器能够使阻扭矩大的一侧驱动车轮得到较大的驱动扭矩，阻扭矩小的一侧驱动车轮得到较小的驱动扭矩。显然，普通圆锥齿轮差速器无法满足越野汽车要求。 随着汽车技术的发展，各类限滑差速器应运而生，例如带差速器锁的差速器、高摩擦式差速器、自锁式差速器等，在一定程度上提高了锁紧系数，改善了越野汽车的通过性能。但是，由于技术的局限性，其自身存在着诸多问题。设计一种结构简单、安装方便、性能优良的限滑差速器已成为亟待解决的课题。 对目前限滑差速器的研究现状和发展趋势进行了分析，对已有的各类限滑差速器进行了比较，在此基础上提出了设计目标——越野汽车变传动比限滑差速器。根据实际工作情况，建立了差速器齿轮副受力模型并进行了受力分析，得到了驱动扭矩可按瞬时传动比进行分配这一重要结论，同时确定了锁紧系数的取值范围。根据差速器在结构、性能以及啮合等方面的要求，综合考虑各方面因素确定了变传动比的函数表达式，在此基础上对变传动比锥齿轮副节曲线的展开进行了分析。而后对变传动比锥齿轮副的齿形进行了设计，得到了球面齿形。最后，根据理论研究设计的结果对变传动比限滑差速器进行了试制，并进行了试验台试验。 比较系统地对越野汽车限滑差速器进行了理论分析、变传动比齿轮副设计和试验等的研究。主要在以下四个方面进行了探讨和研究： 1、对变传动比限滑差速器进行了力学分析以及工作过程分析，对其限滑理论进行了探讨；通过考察对车辆轮胎与接触地面之间附着系数，得到了锁紧系数的合理取值范围k=1～4.5。 2、提出了变传动比函数关系式；运用微分几何的相关方法，将锥齿轮节曲线从空间延伸到了平面上。 3、推导出了渐开线平面齿形的方程组；设计了平面齿形，并求出了齿形的渐屈线；求出了空间齿形，利用计算机对锥齿轮副的空间啮合关系进行了模拟。 4、进行了试验台磨合试验和综合性能试验，初步论证了研究设计的正确性。 通过理论研究和试验分析得到以下结论：设计、试制的变传动比限滑差速器能够满足正确的啮合关系，实际锁紧系数k值达到了4.5，并且该变传动比限滑差速器的主动安全性较好，且便于安装，具有较多优点，能够达到越野汽车的要求。

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