成都理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）托森差速器的設(shè)計(jì)與仿真作者姓名： 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械3班 指導(dǎo)教師： 摘 要 隨著世界汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車核心部件之一的差速器也在經(jīng)歷著巨大的變化，各式各樣的差速器應(yīng)運(yùn)而生，相對(duì)國(guó)外差速器的發(fā)展與研究水平，國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)與研究還處于追趕階段本次設(shè)計(jì)課題就主要來源于此，針對(duì)一款具體車型作托森差速器的設(shè)計(jì)與仿真全套圖紙加153893706本次設(shè)計(jì)的具體要求是設(shè)計(jì)出差速器的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的尺寸，并進(jìn)行三維建模以及運(yùn)動(dòng)仿真針對(duì)此次設(shè)計(jì)，我做了以下工作，通過查閱大量的文獻(xiàn)，分析了過內(nèi)外差速器發(fā)展與研究現(xiàn)狀，了解了差速器的結(jié)構(gòu)，工作原理，以及種類通過大量的對(duì)比分析出了每種差速器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，綜合各方面的因素和實(shí)際情況選擇了托森差速器作為此次設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)了托森差速器的主要結(jié)構(gòu)以及相關(guān)零件的尺寸，運(yùn)用Solid Works軟件進(jìn)行三維建模以及運(yùn)動(dòng)仿真關(guān)鍵詞：托森差速器; 三維建模; 運(yùn)動(dòng)仿真; Solid WorksTorsen differential design and simulationAbstract As we all know, with the rapid development of auto industry, as one of the core parts of the differential is also undergoing great changes ，A wide variety differentials arises at the historic moment. However, Compared with foreign differential development and research, domestic differentials needs to be improved. So, this design project is coming from this, for a specific model to do Torsen’s differential design and simulation.The specific requirements of the design are to design a differential structure and the corresponding size, and motion simulation. For this design, I have done a lot of works. Through a large number of literatures, Analyzing the development and research level of foreign and domestic .Understanding the structure, principle, species of differentials. I have an knowledge of advantage and disadvantage of each differential. So I choose the torsen differential to do this design. I had designed its structure and corresponding size, did the simulation with the software of Solid works.Key words ：Torsen differentials; Motion simulation; 3D Modeling; Solid Works 目錄摘 要 IAbstract II第1章 前 言 21.1 課題的研究背景、及意義 21.2 國(guó)內(nèi)國(guó)外汽車差速器的研究發(fā)與展現(xiàn)狀 21.2.1 國(guó)外汽車差速器的研究發(fā)展現(xiàn)狀 21.2.2國(guó)內(nèi)汽車差速器的研究發(fā)展現(xiàn)狀 31.3差速器的簡(jiǎn)介 41.3.1 汽車差速器的工作原理 51.3. 2汽車差速器在汽車中的功用 51.3.3 汽車差速器的分類 51.4方案選擇 9第2章 托森差速器的結(jié)構(gòu)和工作原理 102.1托森差速器的結(jié)構(gòu) 102.1.1主動(dòng)部分 112.1.2從動(dòng)部分 112.1.3　差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 112.2托森差速器的工作原理 112.2.1托森差速器的扭矩分配原理 12第3章托森差速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 133.1 該車型托森差速器的主要零部件結(jié)構(gòu)及尺寸的設(shè)計(jì) 133.1.1 渦輪、蝸桿的設(shè)計(jì) 133.1.2蝸桿前后軸的設(shè)計(jì) 173.1.3 空心軸的設(shè)計(jì) 183.1.4 直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì) 203.1.5.蝸輪軸設(shè)計(jì) 253.2 參考車型數(shù)據(jù) 27第4章．差速器外殼的設(shè)計(jì) 284.1外殼設(shè)計(jì) 284.2該車型托森差速器的主要零部件連接關(guān)系 284.2.1 各零部件在整個(gè)殼體中的布局 28第5章托森差速器的建模及運(yùn)動(dòng)仿真 305.1 建模軟件的介紹 305.1.1 軟件的功能介紹 305.1.2 本課題主要用到的模塊 305.2 運(yùn)動(dòng)仿真 315.2.1 添加伺服電機(jī) 315.2.2 仿真運(yùn)動(dòng)時(shí)間的設(shè)定 325.2.3.動(dòng)畫導(dǎo)出 33結(jié)論 34致謝 35參考文獻(xiàn) 3636第1章 前 言1.1 課題的研究背景、及意義汽車差速器是由雷諾發(fā)明的，是汽車的眾多零件的核心之一，有小零件大公用的美譽(yù)[2]，雷諾是法國(guó)一家大型的汽車制造企業(yè)雷諾主要?jiǎng)?chuàng)始人之一。

我們都知道，汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，他的左右兩側(cè)車輪在相同時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離是不同的，內(nèi)輪移動(dòng)的距離比外輪要小[3]差速器的功效就是讓汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)左右兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不同目前我國(guó)差速器的技術(shù)設(shè)計(jì)主要來自一些工業(yè)強(qiáng)國(guó)如美國(guó)日本等雖然我國(guó)的差速器相比以往已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但想要達(dá)到世界先進(jìn)水品，還有一段很長(zhǎng)的路要走，這影響了我過汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展1.2 國(guó)內(nèi)國(guó)外汽車差速器的研究發(fā)與展現(xiàn)狀當(dāng)前汽車的發(fā)展方向?yàn)榻?jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性，如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的相協(xié)調(diào)，就需要汽車的每一個(gè)部件發(fā)生變化差速器作為核心部件，也在被不斷的研究改進(jìn)中1.2.1 國(guó)外汽車差速器的研究發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外的差速器研究水平遙遙領(lǐng)先國(guó)內(nèi)，而且還在不斷的進(jìn)步中伊頓集團(tuán)是一家總部在美國(guó)、經(jīng)營(yíng)范圍全球化的以汽車零部件的制造與供應(yīng)為主營(yíng)業(yè)務(wù)的大型跨國(guó)公司[4]在這一領(lǐng)域居全球領(lǐng)先地位，他們用精密制造發(fā)來加工差速器的各個(gè)零部件大眾集團(tuán)旗下的奧迪公司開發(fā)的托森差速器廣泛的運(yùn)用在旗下的高檔四驅(qū)車?yán)?，廣受市場(chǎng)歡迎他們都很好的在越野性與安全性之間找到了一個(gè)完美的平衡點(diǎn)圖1-1 托森差速器1.2.2國(guó)內(nèi)汽車差速器的研究發(fā)展現(xiàn)狀從目前來看，我國(guó)差速器也經(jīng)過了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是現(xiàn)在正處于汽車行業(yè)飛速發(fā)展的歷史時(shí)刻，如果我們的差速器不能在這段時(shí)間內(nèi)迅速提升，我們與世界的距離就會(huì)越拉越大。

所以現(xiàn)在我們就要努力發(fā)展研究差速器而我們現(xiàn)在最緊迫的任務(wù)就是提高其準(zhǔn)確精度和安全性中國(guó)汽車差速器市場(chǎng)在近幾年發(fā)展迅速,隨著國(guó)家政策鼓勵(lì)，國(guó)有企業(yè)對(duì)其新的投資在不斷增加，投資者對(duì)這一行業(yè)的關(guān)注度越來越高差速器的類別也變得越豐富，作用也變得越來越完善而目前國(guó)內(nèi)由于制造業(yè)的整體水平與世界先進(jìn)水品仍有差距，所以運(yùn)用最為廣泛，應(yīng)用最多的是對(duì)整體工業(yè)水平要求不高的對(duì)稱式錐齒輪差速器[5]差速器在過國(guó)內(nèi)正在經(jīng)歷一段飛躍式的發(fā)展圖1 -2 對(duì)稱式錐齒輪差速器1.3差速器的簡(jiǎn)介汽車的差速器是汽車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)橋中的一個(gè)核心部件它的功效就是當(dāng)汽車向兩側(cè)半軸傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞過來的動(dòng)力的時(shí)候，能夠讓左右兩側(cè)的軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而讓左右兩側(cè)的車輪行駛的距離不同讓兩側(cè)車輪能夠盡最大可能的做純滾動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣兩側(cè)車輪行駛的路程也就不想同了從而減少輪胎與地面之間的摩擦阻力[6]，，改善汽車的行駛狀況因此才能夠使汽車能夠正常的轉(zhuǎn)彎1.3.1 汽車差速器的工作原理圖1-3 差速器工作原理1.3. 2汽車差速器在汽車中的功用汽車差速器有很多的零部件，但主要由以下幾個(gè)部件構(gòu)成：1左右半軸齒輪，2 兩個(gè)行星齒輪,3齒輪架他是用來確保車子在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候或在路況惡劣的道路上駕駛時(shí)，能夠確保汽車左右兩邊車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是不同的，從而確保汽車的驅(qū)動(dòng)輪不與地面打滑[7]。

汽車安裝差速器是為了能夠調(diào)整左右兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速的，當(dāng)汽車處于四輪驅(qū)動(dòng)模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪，因此，汽車的四個(gè)車輪就必須作為整體連接在一起如果裝配在一起后，汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候就百分之百不可能以相同的速度旋轉(zhuǎn)，因此為了能夠讓汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)旋轉(zhuǎn)速度大體不變，中央差速器就被添加了進(jìn)來，他用來調(diào)整前后車輪轉(zhuǎn)速的不等 1.3.3 汽車差速器的分類差速器一般大概分為開放式差速器，限滑式差速器，托森差速器，鎖止式差速器a開放式差速器的介紹：開放式差速器是一運(yùn)用最為廣泛的差速器，他向左右兩側(cè)驅(qū)動(dòng)半軸分配的扭矩大小是相同的當(dāng)汽車處于直線行駛的模式情況下，左邊和右車輪受力并不存在不同，左右兩半軸齒輪之間的轉(zhuǎn)速是一樣的半軸齒輪通相當(dāng)直接與車輪相連，因此，在經(jīng)過這樣的動(dòng)力傳遞之后，車輪得到的轉(zhuǎn)速和最初從動(dòng)齒圈的轉(zhuǎn)速并沒有發(fā)生變化當(dāng)車輛處于轉(zhuǎn)彎模式情況下，內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速必須要比外內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)速低，這個(gè)時(shí)候就需要行星齒輪發(fā)生作用，他能夠讓左右兩半軸齒輪出現(xiàn)輕微的轉(zhuǎn)速差，而且在這個(gè)過程中，扭矩的傳遞并沒有被中斷 缺點(diǎn)：差速器分配的動(dòng)力有時(shí)會(huì)全部輸出到阻力最小的車輪，造成空轉(zhuǎn)圖1-4 開放式差速器b 限滑差速器的介紹因?yàn)殚_放式差速器有著很多的缺點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)廠商又重新設(shè)計(jì)了新型的限滑差速器。

與開放差速器相比較，他增加了兩個(gè)零件，這兩個(gè)零件分別是彈簧壓盤和離合器組件汽車在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候，配備有限滑差速器的車輛產(chǎn)生的力大到能夠讓半軸齒輪和離合器產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)這樣，左邊和右邊兩驅(qū)動(dòng)半軸的轉(zhuǎn)速就不會(huì)相同而分離離合器所在這個(gè)過程的扭矩分配是由彈簧組件的硬度和離合器材料的表面摩擦情況一起分配的優(yōu)點(diǎn)：保證差速器在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生空轉(zhuǎn) 圖1-5限滑式差速器c 鎖止式差速器的介紹鎖止式差速器是開放式差速器發(fā)展過后的另一種系列，他的驅(qū)動(dòng)橋?qū)嶋H上相當(dāng)于一根實(shí)心軸，他的兩半軸齒輪一般用電動(dòng)氣動(dòng)或者是液壓機(jī)構(gòu)來鎖止在一起的一般配備鎖止式差速器的車輛都是越野車或者越野賽車，因?yàn)榇祟愜囆徒?jīng)常會(huì)在路面狀況極差的環(huán)境下行駛，很多時(shí)候一側(cè)車輪都會(huì)離開地面而鎖止式差速器因?yàn)樗喈?dāng)于一根實(shí)心軸，因此就相當(dāng)于把兩側(cè)車輪給直接連接在一體，這樣他們之間的轉(zhuǎn)速也就完全一樣d托森差速器的介紹Torsen差速器是限滑差速器（Limited Slip Differential）的一種，其名字來源于Torque-sensing Traction單詞幾個(gè)字母的組合意為牽引力自感應(yīng)式扭矩分配，通俗來講就是扭矩輸出是根據(jù)各個(gè)車輪的實(shí)際需求來分配的。

他的兩大關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是蝸輪、蝸桿齒輪嚙合系統(tǒng)，正是雙蝸輪蝸桿的相互嚙合互鎖和扭矩單向的從蝸輪傳到蝸桿齒輪的構(gòu)造，從而成功的保證了差速器的鎖止功能，保證車輛在行駛的時(shí)候不打滑 [8]在彎道行駛車輪沒有打滑時(shí)，如果汽車車向右轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪快，外側(cè)車輪慢對(duì)于托森差速器而言，左側(cè)半軸驅(qū)動(dòng)左側(cè)蝸桿，并且憑借同步嚙合齒輪來驅(qū)動(dòng)車輛右側(cè)的車輪，而當(dāng)蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪時(shí)，他們兩側(cè)蝸桿就會(huì)自動(dòng)的鎖止正是這一特性保證了沒有打滑的車輪它的牽引力是足夠讓汽車正常行駛的Torsen差速器的特點(diǎn)：由于他是全時(shí)4驅(qū)，4個(gè)車輪都有牽引力的分配，。