,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽 车 设 计,合肥工业大学汽车教研室马恒永,防滑差速器设计,汽 车 设 计合肥工业大学汽车教研室马恒永防滑差速器设计,1,9.4.4 防滑差速器设计,、,防滑差速器与汽车防滑控制系统,、防滑差速器,结构形式与应用,、防滑差速器,性能评价指标与计算,、差速器,壳体有限元分析,9.4.4 防滑差速器设计、防滑差速器与汽车防滑控制系统,2,1、防滑差速器与汽车防滑控制系统,普通,差速器,差速器是汽车驱动桥中的重要部件，其主要功能是使驱动桥的左、右驱动轮具有汽车行驶运动学所要求的差速，并将动力分配给左、右驱动轮。但,普通差速器的“差速不差扭”即等转矩分配性能，却严重影响了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。,为了克服普通差速器的缺点，改善汽车的通过性、牵引性和行驶安全性一般采用,强制锁止式差速器,和,防滑差速器,；为了更好地,提高汽车动力性和行驶安全性能，发展了,汽车,防滑控制系统,。,强制锁止式差速器,普通差速器差速锁,防滑差速器,差速器自锁防滑结构,汽车,防滑控制系统,制动防抱死系统(,ABS,)和驱动防滑系统(,ASR,)的统称，有简称,ABS/ASR,。,1、防滑差速器与汽车防滑控制系统 普通差速器,3,强制锁止式差速器,强制锁止式差速器,普通差速器差速锁,必要时将差速器锁止，令其不起差速器作用,。,结构简单、易于制造；但往往要停车挂锁或脱锁，操作不便，当在好路段行驶时如未及时脱锁则将产生无差速器的一系列问题。,强制锁止式差速器,典型结构：,P365,图9-82,83,强制锁止式差速器 强制锁止式差速器普通差速器差速锁,4,防滑差速器,防滑差速器,差速器自锁防滑结构,防滑差速器,是一种,能克服,普通差速器,等转矩分配,的缺点，并同时具有普通差速功能的差速器。,当汽车左、右驱动轮在不同地面附着条件下行驶时，,防滑差速器,可以设法,（自动或通过控制）,使,大部分转矩甚至全部转矩分配给附着条件相对比较好的一侧驱动轮,，从而改善了汽车的通过性、牵引性和行驶安全性。有称,自锁差速器,、,限滑差速器。,防滑差速器 防滑差速器差速器自锁防滑结构,5,防滑差速器工作原理,慢速侧,快速侧,防滑差速器工作原理慢速侧快速侧,6,汽车防滑控制系统（,ABS/ASR,）,汽车防滑控制系统,驱动防滑系统(,ASR,)和制动防抱死系统(,ABS,)的统称，有简称,ABS/ASR,。,驱动防滑系统,汽车驱动过程中防止驱动车轮发生滑转的控制系统称为,驱动防滑转系统,(,A,cceleration,S,lip,R,egulation),，,简称,ASR,。它是通过调节驱动车轮的牵引力实现驱动车轮滑转控制的，所以也被称为,牵引力控制系统,(,T,raction,C,ontrol,S,ystem),，简称,TCS,。,ASR,可以利用已有的,ABS和发动机电子控制系统,来实现！,防滑控制系统应用,一般首先是装备,ABS,（,国外轿车和轻型货车几乎100%）,，而后装备,ABS/ASR,；在大型客车和货车上，,ABS,也在迅速地普及，有些也装备了,ASR,。目前国外有形式多样、价格档次不同的多种防滑控制系统，可供不同档次的汽车进行选择装备。,汽车防滑控制系统（ABS/ASR）汽车防滑控制系统驱动防,7,2、防滑差速器结构形式及其应用,2、防滑差速器结构形式及其应用,8,防滑差速器结构形式及其应用,结构形式,锁紧系数,评价与应用,普通差速器,1.1,1.5,等转矩分配,？,强制锁止式,简单，操作不便,？,越野、重型车用,高摩擦式,5,结构简单、工作平稳、工艺继承性好,轿车、轻型车用,3,6,结构复杂、制造要求高、磨损大,？,蜗轮式,6,9,全轮驱动轴间与非转向驱动桥轮间,牙嵌式,传递转矩有脉动,？,中、重型车用,滚子式,接触应力大,？,越野车、轻型车用,1.31.5,P379,摩擦片式,预压弹簧式,滑块凸轮式,蜗 轮 式,自由轮式,变传动比式,防滑差速器结构形式及其应用结构形式锁紧系数评价与应用普通差速,9,摩擦片（盘）式防滑差速器,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F1,利用主从摩擦片（盘）间,相对滑转产生大的内摩擦力矩,摩擦片（盘）式防滑差速器F1行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力F,10,摩擦片（盘）式防滑差速器,行星齿轮轴差速器壳压力盘,形槽,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F2,行星齿轮轴差速器壳压力盘,形槽,压力,F1,F1,F1,F2,F2,F2,摩擦片（盘）式防滑差速器行星齿轮轴差速器壳压力盘形槽,11,弹簧预压,摩擦片（盘）式防滑差速器,利用预压紧弹簧压紧摩擦片（盘）产生大的内摩擦力矩,圆柱螺旋弹簧增载式,车桥厂样品,F3,F3,F3,F1,F1,F1,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F3,弹簧,压紧力,弹簧预压摩擦片（盘）式防滑差速器利用预压紧弹簧压紧摩擦片（盘,12,弹簧预压,摩擦片（盘）式防滑差速器,弹簧,、,行星齿轮轴压力盘,形槽,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F2,行星齿轮轴差速器壳压力盘,形槽,F3,弹簧,压紧力,F3,F1,F2,圆柱螺旋弹簧增载式,弹簧预压摩擦片（盘）式防滑差速器弹簧、行星齿轮轴压力盘,13,弹簧预压摩擦式,卸载式,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F2,弹簧,压紧力,F1,F2,碟形弹簧卸载式,弹簧预压摩擦式卸载式F1行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力F1,14,弹簧预压摩擦式,卸载式,F1,行星齿轮半轴,齿轮啮合,轴向力,F2,弹簧,压紧力,F2,碟形弹簧卸载式,猎豹,弹簧预压摩擦式卸载式F1行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力F2,15,弹簧预压式防滑差速器,圆柱螺旋弹簧,碟形弹簧,利用预压紧弹簧压紧摩擦片或锥面产生大的内摩擦力矩,江苏-50拖拉机,防滑差速器,车桥厂,防滑差速器样品,弹簧预压式防滑差速器圆柱螺旋弹簧碟形弹簧利用预压紧弹簧压紧摩,16,弹簧预压式防滑差速器,圆柱螺旋弹簧增载式,碟形弹簧卸载式,利用预压紧弹簧压紧摩擦锥面产生大的内摩擦力矩,弹簧预压式防滑差速器圆柱螺旋弹簧增载式碟形弹簧卸载式利用,17,弹簧预压摩擦片式防滑差速器,利用预压紧弹簧压紧摩擦片产生大的内摩擦力矩,江苏-50拖拉机,车桥厂样品,弹簧预压摩擦片式防滑差速器利用预压紧弹簧压紧摩擦片产生大的内,18,滑块凸轮式防滑差速器,凸轮套,滑块,利用滑块与凸轮套之间产生大的内摩擦力矩,滑块凸轮式防滑差速器凸轮套滑块利用滑块与凸轮套之间产生大的内,19,蜗轮式防滑差速器,蜗轮式防滑差速器,托森式防滑差速器,奥迪80/90轿车轴间差速器,丰田Celica Gt-Four轮间差速器,利用蜗轮蜗杆副的螺旋角与摩擦角产生大的内摩擦力矩,蜗轮式防滑差速器蜗轮式防滑差速器托森式防滑差速器奥迪80/9,20,牙嵌式自由轮防滑差速器,牙嵌式自由轮防滑差速器,21,控制闭锁式防滑差速器,防滑差速器与方向盘联动（液压或电控操纵）,控制闭锁式防滑差速器防滑差速器与方向盘联动（液压或电控操纵）,22,各种摩擦式防滑差速器性能,T,T,L,T,H,摩擦片式,弹簧预压式,弹簧预压摩擦片式,普通差速器,汽车的传动装置,预压量,各种摩擦式防滑差速器性能TTLTH摩擦片式弹簧预压式弹簧预,23,增载式防滑差速器性能,普通差速器,拖拉机及类似车辆传动系,弹簧预压,摩擦片式,(增载式),转矩增值量,r,=,1,T,L,T,d,增载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧,24,卸载式防滑差速器性能,普通差速器,拖拉机及类似车辆传动系,弹簧预压式,（卸载式）,转矩增值量,r,=,1,T,L,T,d,卸载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧,25,3、防滑差速器性能评价指标与计算,防滑差速器,锁紧系数和扭矩分配系数,差速器效率和差速器传动效率,摩擦式,防滑差速器性能,3、防滑差速器性能评价指标与计算 防滑差速器锁紧系数和扭矩分,26,防滑差速器内摩擦力矩,Tr,r,=,F,f,R,f,Z,F,作用与摩擦表面的压力，以产生内摩擦力矩。防滑差速器的结构型式不同，F力的构成不同！,防滑差速器锁紧系数,与转矩分配系数,定义,按汽车工程手册（设计篇）、拖拉机设计手册、汽车构造等定义：,=T,2,T,1,（k,=T,r,T,0,=（T,2,T,1,）T,0,，,）,=T,2,T,0,（k,b,=T,2,T,1,，k=TrT,0，,）,防滑差速器锁紧系数与转矩分配系数,王望予汽车设计等,防滑差速器内摩擦力矩Tr 防滑差速器锁紧系数与转矩分配系,27,防滑差速器效率,0,0,=T,1,T,2,=,1K,防滑差速器传动效率,=（T,1,n,1,T,2,n,2,）（T,0,n,0,）,防滑差速器效率与传动效率,0,=（T1n1）/（T2n2）,（按拖拉机设计手册定义）,防滑差速器效率0防滑差速器效率与传动效率0=（T1,28,各种摩擦式防滑差速器性能,T,T,L,T,H,摩擦片式,弹簧预压式,弹簧预压摩擦片式,普通差速器,汽车的传动装置,预压量,各种摩擦式防滑差速器性能TTLTH摩擦片式弹簧预压式弹簧预,29,增载式防滑差速器性能,普通差速器,拖拉机及类似车辆传动系,弹簧预压,摩擦片式,(增载式),转矩增值量,r,=,1,T,L,T,d,增载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧,30,卸载式防滑差速器性能,普通差速器,拖拉机及类似车辆传动系,弹簧预压式,（卸载式）,转矩增值量,r,=,1,T,L,T,d,卸载式防滑差速器性能普通差速器拖拉机及类似车辆传动系弹簧,31,摩擦片式防滑差速器,性能计算方法,F1,行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力,F2,弹簧压紧力,无预压机构摩擦式（,F1,）,F2,F2,F1,F1,F1,弹簧预压摩擦式（,F1,F2,）,F,作用与摩擦表面的压力计算,摩擦片式防滑差速器性能计算方法F1行星齿轮半轴齿轮啮合轴,32,行星齿轮轴差速器壳压力盘形槽（,F1，F3,）,F1,行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力,F3,行星齿轮轴差速器壳压力盘形槽压力,F1,F1,F1,F3,F3,F3,行星齿轮轴差速器壳压力盘形槽（F1，F3）F1行,33,弹簧预压,、,行星齿轮轴压力盘形槽（,F1，F2，F3,）,F1,行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力,F2,弹簧压紧力,F3,行星齿轮轴差速器壳压力盘形槽,F2,F1,F3,弹簧预压、行星齿轮轴压力盘形槽（F1，F2，F3,34,弹簧预压摩擦式卸载式,（,F1，F2,）,F1,行星齿轮半轴齿轮啮合轴向力,F2,弹簧压紧力,F1,F2,弹簧预压摩擦式卸载式（F1，F2）F1行星齿轮半轴,35,防滑差速器锁紧系数计算,主动片的摩擦系数 u1=0.150000,行星齿轮与差速器壳及行星齿轮轴的摩擦系数 u2=0.080000,摩擦片的平均摩擦半径 rm=32.400002,摩擦片的衬面数 nm=7.000000,行星齿轮的节锥角 a2=0.583000,半轴齿轮的平均分度圆半径 rh=36.000000,行星齿轮轴与差速器壳接触面的平均摩擦半径 rtc=15.600000,行星齿轮与半轴齿轮的啮合角 a1=0.419000,行星齿轮轴的半径 r0=9.700000,行星齿轮的平均分度圆半径 rc=24.000000,弹簧的预压紧力 Fs=240.000000,能够产生摩擦力的摩擦面数 n=7.000000,可变地面摩擦系数产生的车轮转矩 Tl=720800.000000,计算结果：,防滑差速器的锁紧系数:2.317224,防滑差速器锁紧系数计算主动片的摩擦系数 u1=0.15000,36,、防滑差速器壳体有限元分析,差速器壳体有限元分析模型,计算模型,计算载荷,边界约束,差速器壳体有限元,初步分析结果,、防滑差速器壳体有限元分析 差速器壳体有限元分析模型,37,Ansys有限元,模型,防滑差速器壳体有限元分析模型,UG,3D模型,UG,3D简化模型,Ansys有限元模型防滑差速器壳体有限元分析模型UG3D,38,防滑差速器壳体