差速器壳体工艺设计

摘要

随着社会的发展，汽车在生产和生活中的越来越广泛，差速器是汽车中的重要部件，其壳体的结构及加工精度直接影响差速器的正常工作，因此研究差速器的加工方法和工艺的编制是十分必要和有意义的。本次设计主要内容有：差速器的工作原理结构分析，差速器壳体的工艺编制，夹具的设计及加工中对定位基准的选择，工序和工装设计中切削用量，夹紧力的计算等。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本设计的主要内容是设计镗孔夹具和钻孔夹具。

关键词：差速器，壳体，工艺规程，夹具设计

Abstract

Along with social development motor vehicle production and life in anincreasingly wide differential device is an important vehicle componentsand its interior structure and processing precision differential devicedirectly affect the normal work study differential device case processingmethods and techniques of preparation is necessary and

meaningful. Thecurrent design of the main elements: differential device

structuresoperating principles of analysis differential device case preparationprocesses design and smooth-bore jig for positioning baseline processingoptions smooth-bore

design processes suits cutting consumption increasedcomputing power.Machine tool

fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size

specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. The main contents of this design is the design of drilling jig and milling fixture, the need for parts than22hole milling face milling.

Key Words:differential device，case，technological process，jig design

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

目录 (3)

第1章绪论 (5)

1.1 课题的背景及意义 (5)

1.2 差速器的主要分类 (5)

1.2.1 开式差速器 (5)

1.2.2 限滑差速器 (6)

1.3 差速器结构 (6)

1.3论文主要内容 (7)

第2章零件的分析 (7)

2.1 零件的作用 (7)

2.2 零件的工艺分析 (8)

第3章工艺规程设计 (9)

3.1 基准面的选择 (9)

3.1.1 粗基准的选择 (10)

3.1.2 精基准的选择 (10)

3.2 毛坯的制造形式 (10)

3.3 制订工艺路线 (10)

3.3.1. 工艺线路方案一 (10)

3.3.2 工艺路线方案二 (11)

3.3.3. 工艺方案的比较与分析 (11)

3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (12)

3.4.1 外圆表面 (12)

3.5 内圆表面 (14)

3.4.3 端面 (15)

3.4.4 凸台 (16)

3.4.5 孔类 (16)

第4章 确定差速器切削用量及基本工时 (16)

4.1 工序1 铣φ200外圆右端面（大头）。 (16)

4.2 工序2 铣φ50外圆左端面（小头） (17)

4.3 工序3 粗、半精车φ200、φ154、φ150、φ50外圆 (19)

4.4工序4钻孔φ40底孔φ39.5,精车φ200、φ154、φ150、φ50外圆,精车最大轮

廓φ200前端面 (24)

4.5 工序5 粗镗φ50、φ122、φ130孔 (30)

4.6 工序6 精镗φ40、φ50、φ122、φ130孔，以端面和φ154外圆定位，选用

T740K 精镗床 (35)

4.7工序7 铣两凸台上平面 (39)

4.8 工序8 钻φ4孔，选用Z525立式钻床及专用夹具。 (40)

4.9 工序9 钻、铰两组φ8、φ22孔，φ8孔倒角。 (41)

4.10 工序10 钻孔12×Φ12.5 ....................................................................................... 44 则本工序总切削工时min 56.0min 16.0min 4.021=+=+=m m m t t t .. (45)

第5章 钻孔夹具设计 (45)

5.1问题的提出 (45)

5.2定位基准的选择 (46)

5.3 定位元件与夹紧元件的选择 (46)

5.4切削力与夹紧力的计算 (47)

5.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 (47)

5.6夹具精度分析 (49)

5.7本章小结 (50)

总 结 (51)

参 考 文 献 (52)

致谢 (53)

第1章绪论

1.1 课题的背景及意义

差速器的作用就是使两侧车轮转速不同。当汽车转弯时，例如左转弯，弯心在左侧，在相同的时间内右侧车轮要比左侧车轮走过的轨迹要长，所以右侧车轮转的要更快一些。要达到这个效果，就得通过差速器来调节。差速器由差速器壳、行星齿轮、行星齿轮轴和半轴齿轮等机械零件组成。

发动机的动力经变速器从动轴进入差速器后，直接驱动差速器壳，再传递到行星齿轮，带动左、右半轴齿轮，进而驱动车轮，左右半轴的转速之和等于差速器壳转速的两倍。当汽车直线行驶时，行星齿轮，左、右半轴齿轮和驱动车轮三者转速相同。当转弯时，由于汽车受力情况发生变化，反馈在左右半轴上，进而破坏差速器原有的平衡，这时转速重新分配，导致内侧车轮转速减小，外侧车轮转速增加，重新达到平衡状态，同时，汽车完成转弯动作。

差速器就是一种将发动机输出扭矩一分为二的装置，允许转向时输出两种不同的转速。

差速器有三大功用：把发动机发出的动力传输到车轮上；充当汽车主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来；将动力传到车轮上，同时，允许两轮以不同的轮速转动。

当汽车转向时，车轮以不同的速度旋转。在转弯时，每个车轮驶过的距离不相等，即内侧车轮比外侧车轮驶过的距离要短。因为车速等于汽车行驶的距离除以通过这段距离所花费的时间，所以行驶距离短的车轮转动的速度就慢。

1.2 差速器的主要分类

1.2.1 开式差速器

开式差速器的结构，是典型的行星齿轮组结构，只不过太阳轮和外齿圈的齿数是一样的。在这套行星齿轮组里，主动轮是行星架，被动轮是两个太阳轮。通过行星齿轮组的传动特性我们知道，如果行星架作为主动轴，两个太阳轮的转速和转动方向是不确定的，甚至两个太阳轮的转动方向是相反的。

车辆直行状态下，这种差速器的特性就是，给两个半轴传递的扭矩相同。在一个驱

动轮悬空情况下，如果传动轴是匀速转动，有附着力的驱动轮是没有驱动力的，如果传动轴是加速转动，有附着力的驱动轮的驱动力等于悬空车轮的角加速度和转动惯量的乘积。

车辆转弯轮胎不打滑的状态下，差速器连接的两个半轴的扭矩方向是相反的，给车辆提供向前驱动力的，只有内侧的车轮，行星架和内侧的太阳轮之间由等速传动变成了减速传动，驾驶感觉就是弯道加速比直道加速更有力。

开式差速器的优点就是在铺装路面上转行行驶的效果最好。缺点就是在一个驱动轮丧失附着力的情况下，另外一个也没有驱动力。

开式差速器的适用范围是所有铺装路面行驶的车辆，前桥驱动和后桥驱动都可以安装。

1.2.2 限滑差速器

限滑差速器用于部分弥补开式差速器在越野路面的传动缺陷，它是在开式差速器的机构上加以改进，在差速器壳的边齿轮之间增加摩擦片，对应于行星齿轮组来讲，就是在行星架和太阳轮之间增加了摩擦片，增加太阳轮与行星架自由转动的阻力力矩。

限滑差速器提供的附加扭矩，与摩擦片传递的动力和两驱动轮的转速差有关。在开式差速器结构上改进产生的LSD，不能做到100％的限滑，因为限滑系数越高，车辆的转向特性越差。

LSD具备开式差速器的传动特性和机械结构。优点就是提供一定的限滑力矩，缺点是转向特性变差，摩擦片寿命有限。 LSD的适用范围是铺装路面和轻度越野路面。通常用于后驱车。前驱车一般不装，因为LSD会干涉转向，限滑系数越大，转向越困难。1.3 差速器结构

当汽车转弯行驶时，外侧车轮比内侧车轮所走过的路程长；汽车在不平路面上直线行驶时。两侧主轮走过的曲长短也不相等．即伸路面非平直，但由于轮胎制造尺寸误差，磨损程度不同，承受的载荷不同或充气压力不等，各个轮胎的滚动半径实际上不可能相等，若两侧车轮都固定在同一刚性转轴上，两轮角速度相等，则车轮必然出现边滚动边滑动的现象。车轮对路面的滑动不仅会加速轮胎磨损，增加汽车的动力消耗，而且可能导致转向和制动性能的恶化。若主减速器从动齿轮通过一根整轴同时带动两侧驱动轮，则两侧车轮只能同样的转速转动。为了保证两侧驱动轮处于纯滚动状态，就必须改用两

根半轴分别连接两侧车轮，而由主减速器从动齿轮通过差速器分别驱动两侧半轴和车轮，使它们可用不同角速度旋转。这种装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器称为轮间差速器。

1.3论文主要内容

本论文的主要内容有：对差速器及常用差速器功能、作用及结构作一介绍。主要针对差速器壳体安排合理的加工工艺，在这方面要考虑如下几个问题：零件的精度、结构工艺性，零件的毛坯及生产纲领、粗精基准的选择，表面的加工方法，切削用量及工时，设计专用夹具，如确定定位方式、夹紧方式、夹紧元件、夹紧力，夹具的操作及维护等，贯穿起来，这是一篇集原理、生产、加工、使用合一的论文。

第2章零件的分析

2.1 零件的作用

题目给定零件是汽车后桥差速器壳（见所给零件图）。差速器的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。普通差速器由行星齿轮、差速器壳（行星轮架）、半轴齿轮等零件组成。发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动差速器壳带动行星轮轴，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。

图1.1差速器壳零件图

2.2 零件的工艺分析

差速器壳的零件可以分四组加工表面，图中规定了一系列技术要求：现分叙如下：

1.零件上各段外圆表面：

φ200 粗糙度Ra 12.5。

φ1540

04

.0

-公差等级 IT7，粗糙度Ra 1.6。

φ50

018

.0

002

.0

+

+公差等级 IT6，粗糙度Ra 1.6。

2.端面：

φ200前后端面，粗糙度Ra3.2 φ50端面，粗糙度Ra 12.5

中心内孔φ50

039

.0

+

台阶面，粗糙度Ra 3.2

3.内圆孔表面：

φ130

04

.0

+

公差等级IT7。

φ122

016

.0

+

公差等级IT10 ，粗糙度Ra 6.3。

φ50

039

.0

+

公差等级IT8，粗糙度Ra 1.6。

φ50

039

.0

+

公差等级IT8，粗糙度Ra 1.6。

φ40

33

.0

17

.0

+

+公差等级IT11，粗糙度Ra 6.3。

4.凸台孔系

凸台上距中心线74.50

5.0

-的平面，粗糙度Ra 6.3

2×φ22H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。

2×φ8H8 公差等级IT8，粗糙度Ra 3.2。

φ4H13 公差等级IT8

12×φ12.5

他们之间的要求：

1.φ200端面及后端面对基准A2-A3的跳动为0.05、0.06，精度等级：8级。

2.φ154、φ122内孔对A2-A3基准跳动为0.05，精度等级：8级。

3.两φ20孔对A2-A3基准位置度为φ0.06，精度等级：8级。

4.φ8H孔对两φ20孔的位置度为0.1，精度等级：8级。

5.12个φ12.5的孔对A3的位置度为0.2，精度等级：8级。

6.两φ20孔之间的同轴度要求为0.025，精度等级： 6级。

7.基准A2为孔φ50H8，基准A3为孔φ130H7。

8.φ50外圆对A2-A3基准的跳动为0.03，位置度为φ0.03，精度等级：6级。

由上分析可知，对于这几组加工表面，可以先加工好端面，内外圆表面可以用加工好的端面为基准先加工其中一组，然后借助专用夹具加工另一表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

第3章工艺规程设计

3.1 基准面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

3.1.1 粗基准的选择

按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准，若工件必须保证不加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，如壁厚均匀，先取不加工表面做粗基准）可以取铸件的大端作粗基准加工小端面，再以小端面为基准加工大端面，也可以取铸件的两个凸台作为粗基准，先加工好端面和要求不高的φ200外圆。

3.1.2 精基准的选择

按照有关的精基准选择原则（互为基准原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，外圆和内圆两组加工表面相互之间有一定的精度要求，内圆粗加工时可以先选择加工好的端面作为加工基准，再以粗加工好的内圆表面为基准粗加工外圆表面，然后以粗加工好外圆表面为基准精加工内圆，最后再以基准精加工好的内圆精加工外圆。

后面加工零件肩上的行星轮轴孔可以用夹具以大端面为基准铣出两侧平面，再用专用夹具以端面和平面为基准加工孔。

3.2 毛坯的制造形式

零件材料为QT420-10，球墨铸铁中的石墨呈球状，具有很高的强度，又有良好的塑性和韧性，起综合性能接近钢，其铸性能好，成本低廉，生产方便，工业中广泛应用。生产纲领：大批量生产，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用砂型机械造型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。毛坯图见附件。

3.3 制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

3.3.1. 工艺线路方案一

工序1 铸造。

工序2 热处理：正火。