低速工程车辆传动系统分动箱的设计毕业论文.doc

低速工程车辆传动系统分动箱的设计毕业论文目录前言1第1章 绪论21.1 分动箱21.1.1 分动箱简介21.1.2 分动箱的构造与原理21.1.3 分动箱类型2第2章 分动箱传动方案的确定52.1 分动箱的设计52.1.1 分动箱的设计要求52.1.2 分动箱的结构分析52.2 分动箱传动系统的要求62.2.1 传动要求62.2.1 技术要求6第3章 分动箱零件设计计算73.1 分动箱主要参数的选择73.1.1 档数和传动比73.1.2各轴输入转矩和功率83.1.3齿轮的设计103.1.4 其它齿轮的设计143.2 轴的设计计算与校核153.2.1 轴的设计形式及失效准则153.2.2 轴的设计计算153.2.3 轴承的选择与校核203.2.4 花键的选取与校核243.2.5 分动箱拨叉得设计27第4章 分动箱箱体设计284.1 箱体材料与毛坯种类284.1.1 箱体的材料284.1.2 箱体的毛坯种类284.2 箱体的主要结构尺寸计算28第5章 分动箱的装配305.1 分动箱装配的意义305.1.1 分动箱的装配顺序305.1.2 分动箱的拆装305.2 分动箱总成装配应注意的问题31结论32谢 辞33参考文献34前言分动箱是四轮驱动汽车传动系中的一个重要装置，它的主要作用是把变速箱传来的动力分配给前后驱动轮。由于四轮驱动在汽车中的普及，国内外对四轮驱动的分动箱的研究越来越重视，美国、日本等国相继开发出直接连接式分动箱、液压多片离合箱式分动箱、中间差速箱锁死方式分动箱、中间差速箱差动限制方式分动箱、转矩前后分配式分动箱，而中国的研究动态是使分动箱越来越集成化、灵敏化、高性能化，从而实现汽车在恶劣环中国的研究动态是使分动箱越来越集成化、灵敏化、高性能化，从而实现汽车在恶劣环境下的良好运行，开发出纯机械传统分时四驱动分动箱和超选四驱分动箱。境下的良好运行，开发出纯机械传统分时四驱动分动箱和超选四驱分动箱。鉴于工程实际的需要，设计出一套能适用于低速车辆传动系统的分动箱，从而使它能更好的服务于汽车，提高汽车的性能，使汽车能够更好的服务于社会。我选择了这个课题，希望通过对它的研究能够设计出一种结构简单、高性能、工作可靠、经济效益好的分动箱，提高我国车辆的性能和实力。研究的基本内容：1.设计一种适用于我国低速工程车辆的传动系统中的分动箱，具有结构简单、工作可靠、维修保养方便、制造成本较低等特点；2.保证有三组动力输出，两组用于车辆前、后驱动桥的动力输出，一组用于驱动机械绞盘的动力；3.技术性能达到国内同类机型的水平。拟解决的主要问题：1.在恶劣环境下，通过分动箱使汽车由两轮驱动转为四轮驱动，从而保证汽车的正常运行；2.通过齿轮传动机构、拔叉机构、滑动齿套、高低档齿轮滚针座、润滑装置来使分动箱实现空档、低速挡和高速档，从而产生不同的转矩来适应不同条件下的动力要求去驱动前、后驱动桥和机械绞盘；3.通过不同输出转速要求产生与之相适应的转矩(低速高转矩、高速低转矩)，在满足不同动力驱动的条件下还要满足一定经济性。4.在设计分动箱的同时，还要考虑与分动箱相连的万向传动箱和输出装置、 变速箱的结构，使设计出的分动箱在满足自身经济性的条件下使与其相连的元件装置具有一定的经济性。第1章 绪论1.1 分动箱1.1.1 分动箱简介所谓分动箱，就是将变速器传来的动力进行分配的装置，可以将动力输出到后轴，或者同时输出到前轴和后轴。从这个角度可以看出，分动箱实际上是四驱车上的一个配件。随着四驱技术的发展，分动箱也一直进行着改变，并逐渐形成了风格迥异的分动箱，匹配在不同诉求的四驱车上，它们的基本原理和功能也都是各不相同的。 1.1.2 分动箱的构造与原理分动箱的输入轴与变速箱的第二轴相连，输出轴有两个或两个以上，通过万向传装置分别与各驱动桥相连。分动箱内除了具有高低两档及相应的换档机构外，还有前桥接合套及相应的控制机构。当越野车在良好路面上行驶时，只需后轮驱动，可以用操纵手柄控制前桥接合套，切断前驱动桥输出轴的动力。 分动箱的工作要求：（1）先接前桥，后挂低速档；（2）先退出低速档，再摘下前桥；上述要求可以通过操纵机构加以保证。 1.1.3 分动箱类型从结构和功能来看，分动箱有以下两类：1.传统分时四驱的分动箱纯机械分时四驱汽车就是平时可以为两驱车，越野路况转为四驱的汽车。分时四驱分动箱是一种纯机械的装置。这种结构的分动箱在挂上4驱模式的时候，前后轴是钢性连接，可以实现前后动力50：50的分配，对于提高车辆的通过性非常有利。另外由于它的纯机械结构，可靠性很高，这对于经常在缺少救援的荒野行驶的车型是至关重要的。即使到现在，仍然有大量的硬派越野车采用这种分动箱。 在此类车型的分动箱挡把上，我们会看到2H、4H、N、和4L的切换挡位。当挂2H时，此类车型就是一台后驱车，发动机的动力经过变速箱以后，通过一根传动轴直接连接到后轴上。而分动箱的作用，就是在变速箱上，再引出一根输出端，并通过静音链条，将动力传递到前轴的输出轴。当然，这并不是直接连接的，否则就无法切换4驱和2驱了。事实上，它是通过两组齿轮实现分离和连接的，它的结构和原理类似于变速箱的一轴和二轴。切换时，扳动分动箱的挡把，通过拨叉将动力与前传动轴接通和断开。与现在主流的带同步器的变速箱不同，这个部位的切换是没有同步器的，它需要转速与轮速的完全匹配。这就是这种分动箱的基本原理。 但实际情况并不会这么简单，为了提高通过性能，这类分动箱还会有一个加力挡，也就是挡把上的4L模式。在变速箱上，有一个齿比更大的齿轮，当挂上这个齿轮时，能提供比日常驾驶高很多的主传动比。我们发现，当我们需要挂4L时，必须经过一个N挡，此时变速箱会将动力与每个传动轴分开，而挂上4L时，将接通这个齿比更大的齿轮。这个切换的过程，也是没有同步器的。 知道了这个原理，我们再来看看此类分动箱各个模式的操作特性。熟悉传统越野车的车友都知道，这种分动箱，在2H和4H之间切换时，不需要停车，一般可以在80公里/小时的时速下自由切换。而切换到2L时，则必须停车切换，否则根本挂不进去，这是为什么呢？ 无论是2H模式还是4H模式，动力一直是与后轴接通的，后轮的轮速与发动机转速完全匹配。而此时只要车轮没有打滑，前轮与后轮的轮速是一样的，因此在2H与4H之间切换时，发动机转速与前输出轴的转速是匹配的，即使没有同步器，也完全可以进行切换。因此在2H模式和4H模式间切换，完全可以在行车中进行，不需要停车切换。但到了4L模式的转换时，情况就完全不同了。 从4H切换到4L模式，需要先将分动箱切换为N挡，此时发动机动力与每个车轮都断开，发动机转为怠速工况。此时如果挂4L，车轮的轮速与发动机的转速会很难匹配，相当于一台不带同步器的车行驶过程中想挂一挡，这显然是很难的。 这种分动箱前后轴之间是没有差速器的，因此在附着力高的公路上驾驶只能挂2H，4驱模式仅仅是在沙石路面以及非铺装路面为提高通过性而设计。因此采用这种分动箱的四驱车一般都是硬派越野车，它在非铺装路面路很厉害，但在公路上则表现平平。 早期的分时四驱，是完全靠手动切换的，发展到后来，出现了电动切换的分时四驱，它的基本原理与手动切换的分时四驱是一样的，只不过所有的切换是通过电机来完成罢了。2.超选四驱分动箱这个称呼是三菱的，一直以来也被看做是三菱的看家技术。从分动箱的挡把看，它更像是传统的分时四驱系统，所不同的是，它是具备中央差速器的。当挂上4H的时候，不仅能在沙石路面上高速行驶，也能在普通公路上实现公路四驱的功能。而它提供的4HLC和4LLC选项，则是锁上了中央差速锁的四驱模式，在这个时候，它与分时四驱的4H和4L的功能是一样的。 之所以三菱称之为超选，实际上是因为它比所有的四驱系统可选择的范围都要多。一般的全时四驱车，只能选择四驱行驶，在不需要四驱的时候，这样的方式显然不经济；而适时四驱虽然可以实现两驱，但在四驱的时候无法达到真正的全时四驱的性能；分时四驱就不用说了，它完全不能实现公路四驱驾驶。而所有这些，超选四驱都能选择想经济性好，就挂上2H，想公路全时四驱就挂上4H，想达到与传统分时四驱一样的通过性，就挂上4HLC或者4LLC。第2章 分动箱传动方案的确定2.1 分动箱的设计2.1.1 分动箱的设计要求本课题对所设计的分动箱有以下技术指标要求，见表2-1：表2-1 分动箱技术参数输入转速（r/min）输入转矩（N）输出转速（r/min）340165018427050010025859751080510371545180031211781965除此之外，用于驱动绞盘的转速和转矩分别与分动箱输入参数相同。2.1.2 分动箱的结构分析根据分动箱的设计要求，对于从变速箱输入的一种转速，要求经过分动箱有两种不同的转速，除此之外，还要求驱动绞盘的输出转速与输入轴的参数相同。经过分析，可以通过设计四根轴，其中输入轴一方面与驱动绞盘轴在拨叉的作用下实现结合与分离，另一方面通过中间轴和滑移齿轮的连接和滑移实现输出轴的低速与高速，在一系列的齿轮、轴、拨叉的作用下实现和满足设计要求。鉴于轴的强度、刚度和载荷方面考虑，采用花键进行轴与齿轮的连接。在轴的设计过程中，要考虑轴上零件的定位和满足一定的强度和刚度要求，还要考虑密封性和防尘性以及润滑性。此外，还要合理选取轴上的零件和润滑装置，考虑箱体结构的工艺性和经济性。总之，在满足要求的情况下，使所设计的分动箱具有结构简单、工作可靠、维修保养方便、制造成本较低廉等特点，同时技术性能达到国内同类机械的水平。鉴于以上结构的设计的与分析，分动器的结构简图设计如下：图2-1 分动箱结构简图Z1-主动常啮合齿轮；Z2-输入轴齿轮；Z3-绞盘啮合齿轮；Z4-低档中间齿轮；Z5-低档从动齿轮；Z6-低档从动齿轮；Z7-高低档轮毂；Z8-滑动齿套；Z9-高档从动齿轮；Z10-高档中间齿轮；1-拨叉2.2 分动箱传动系统的要求2.2.1 传动要求1.在传动过程中要保证传动紧凑、可靠；2.在传动过程中要减少系统的震动和噪音；3.对于传动系统，要保证传动零件的传动稳定性和其寿命。2.2.1 技术要求1.保证装配的紧密性，使传动平稳和可靠；2.对于铸造箱体箱盖，必要是要进行钳工修配，保证所需要求和精度；3.要采用合理的润滑设配和装置，减少零件的摩擦和温升，从而提高分动箱的寿命。6洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 分动箱零件设计计算3.1 分动箱主要参数的选择 3.1.1 档数和传动比1.根据分动箱的设计要求和结构分析可得，分动箱通过输入轴、齿轮、滑移齿轮、花键、滚针、滚针座的连接和结合，实现了空档、低速档、高速档三个档位，从而满足不用情况下的动力要求。因此，分动箱的设计共有三个档位，即空档、低速档和高速档。2.传动比的选择各级传动比如何取值，是设计中的一个重要问题。分配传动比时通常考虑以下几个方面：（1）各级传动机构的传动比应在推荐的范围内，不应超过最大值，以利发挥其性能，并使结构紧凑；（2）应使各级传动的结构尺寸协调、均匀；（3）应使传动装置外廓尺寸紧凑，重量轻；（4）在分动箱设计中应使各级大齿轮直径相近，以使大齿轮有相接近的浸油深度；（5）应避免各传动零件之间发生干涉碰撞。由分动箱的技术指标要求及档数得，当输入转速为r/min时，对应的输出转速应为r/min和r/min；当输入转速为r/min，对应的输出转速应为r/min和r/min；当输入转速为r/min时，对应的输出转速应为r/min和r/min；当输入转速为r/min时，对应的输出转速应为r/min和r/min。因此，由以上分析得高低档的传动比如下：当输入转速为r/min时，高档 低档 当输入转速为r/min时，高档 低档 当输入转速为r/min时，高档 低档 当输入转速为r/min时，高档 低档 另外，空挡时通过滚针座上的滚针与齿轮的空套实现的。3.1.2各轴输入转矩和功率1.各轴的功率由公式3-1进行计算，即 （3-1）式中 轴的输入功率，KW； T-轴的输入转矩，； n-轴的输入转速，r/min;(1)输入轴的转速为340r/min，转矩为1650时，代入公式3-1得：(2)因圆柱齿轮的传动效率0.98为0.960.98，取，一对滚动轴承的效率为0.980.995，取，取由式3-2计算输入功率，即 (3-2)式中 输入轴功率，KW; 下级轴的功率，KW； 传动效率；由3-2得，因为绞盘输出轴与输入轴通过滑移齿轮连接，因此。2.各轴的转矩由于圆柱齿轮传动的高档和低档介于0.9161.852之间，因此取主动长啮合齿轮的传动比为1.5。由公式3-3进行计算，即 （3-3）式中 上一级轴转速，r/min; 次级轴转速，r/min。由式3-3得： r/min由式3-1得：高档低档同理，可用相同的方法算的输入速度为500r/min、1080r/min、1800r/min时对应的功率和转矩。不同转速对应下的功率和转矩如下表：表3-1不同转速下轴的功率和转矩输入转速功率转矩输入轴（KW）中间轴(KW)输出轴(KW)输入轴( )中间轴( )输出轴( )34058.7455.8453.08165023491366（2755）50052.4649.8747.7110021429831(1677)108057.6754.8352.12510727422(851)180058.8155.9053520)3.1.3齿轮的设计1.齿轮的失效形式及原因齿轮的失效形式分三种：轮齿折断、齿面疲劳剥落和移动换档齿轮端部破坏。轮齿折断分两种：轮齿受足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿再重复载荷作用下齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在分动箱中出现的很少，后者出现的多。齿轮工作时，一对相互啮合，齿面相互挤压，这是存在齿面细小裂缝中的润滑油油压升高，并导致裂缝扩展，然后齿面表层出现块状脱落形成齿面点蚀。他使齿形误差加大，产生动载荷，导致轮齿折断。用移动齿轮的方法完成换档的抵挡和倒挡齿轮，由于换档时两个进入啮合的齿轮存在角速度茶，换档瞬间在齿轮端部产生冲击载荷，并造成损坏。与其他机械设备使用的分动箱比较，不同用途汽车的分动箱齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车分动箱齿轮所用的材料、热处理方法、加工方法、精度等级、支撑方式也基本一致。如汽车分动箱齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或齿轮精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于7级。2.齿轮的设计计算：（1）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）按照传动要求，选用直齿圆柱齿轮传动； 2）因为分动箱为一般机构，速度不高，故选用七级精度； 3）材料选择。选择主动常啮合圆柱齿轮的材料为30CrMnTi，硬度为58HBC，高档中间齿轮的材料为30CrMnTi，硬度为62HBC，两者材料硬度差为4HBC。 4）选主动常啮合圆柱齿轮的齿数为=24，大齿轮齿数=1.5X24=36。（2）齿面接触强度设计由公式3-4进行试算，即 (3-4)式中 K-载荷系数,取K=1.3;-齿宽系数，取=1；-接触疲劳强度极限,取由表10-21d按齿面硬度得小齿轮的=600MPa; 大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa;-材料的弹性影响系数,取；N-应力循环次数, =60x960x1x(2x8x300x15)=4.147x10,；-接触疲劳寿命系数,取；取失效概率为，安全系数S=1，得由式3-4，代入中较小值，得： 1）计算圆周速度。 2)计算齿宽b。 3)计算齿宽与齿高之比。模数齿高 4）计算载荷系数。 根据V=3.29m/s.7级精度，查的动载系数； 直齿轮，; 查的使用系数; 用插值法查的7级精度、齿轮相对支承非对称布置时，。 取;故载荷系数 5)按实际得载荷系数校正所算的分度圆直径，得 6）计算模数m。（3）按齿根弯曲强度设计由式3-2得弯曲强度的计算公式为 (3-5)式中 K-载荷系数, ;-弯曲疲劳许用应力,查得主动常啮合齿轮得弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲强度极限;取弯曲疲劳寿命系数；;取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得齿形系数，； 应力校正系数，；比较， ，大齿轮的数值大。由式3-5代入数据得：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由 根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决与弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度得的模数并近似圆整为标准值m=5mm,按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算得主动常啮合齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。（4）几何尺寸计算 1）计算分度圆直径 2）计算中心距 3）齿轮宽度 取主动常啮合齿轮的宽度为32mm，大齿轮的宽度为32mm。3.1.4 其它齿轮的设计根据以上一对齿轮的设计，我们可以采用相同的方法对其它齿轮按照齿面接触疲劳强度和齿根弯曲强度进行设计与计算。经过设计与计算，其它齿轮的几何参数如下表：参数表3-2 直齿圆柱齿轮的几何参数名称名名齿数模数压力角分度圆直径齿宽主动常啮合齿轮2452012032输入轴齿轮224208811绞盘啮合齿轮224208814低档中间齿轮2652013038低档从动齿轮53252016038低档从动齿轮63042012015高低档轮毂3042012043滑动齿套3042012043高档从动齿轮2252011032高档中间齿轮3652018032由上表得：输入轴和输出轴的中心距中间轴和输出轴的中心距由以上表可得主动常啮合齿轮与高档中间齿轮的传动比为1.5；输入轴齿轮与绞盘啮合齿轮的传动比为1；高档中间齿轮与高档从动齿轮的传动比为1.6；低档中间齿轮与低档从动齿轮的传动比为1.2；高低档轮毂与滑移齿轮的传动比为1。3.2 轴的设计计算与校核 3.2.1 轴的设计形式及失效准则主要有因疲劳强度不足而产生的疲劳簖裂、因静强度不足而产生的塑性变形或脆性簖裂、磨损、超过允许范围的变形和振动等。轴的设计应满足如下准则：（1）根据轴的工作条件、生产批量和经济性原则，选取适合的材料、毛坯形式及热处理方法。（2）根据轴的受力情况、轴上零件的安装位置、配合尺寸及定位方式、轴的加工方法等具体要求，确定轴的合理结构形状及尺寸，即进行轴的结构设计。（3）轴的强度计算或校核。对受力大的细长轴（如蜗杆轴）和对刚度要求高的轴，还要进行刚度计算。在对高速工作下的轴，因有共振危险，故应进行振动稳定性计算。3.2.2 轴的设计计算1.输出轴的设计计算轴的材料主要是经过轧制或锻造的碳钢或合金钢。通常用的是碳钢，其中最常用的是45钢。对于受力较大或需要限制轴的尺寸或重量或需要提高轴径的耐磨性以及高低温、腐蚀等条件下工作的轴，可采用合金钢。为了提高轴的强度和耐磨性，可对轴进行各种热处理或化学处理，以及表面强化处理。综上，从动轴同样选用45钢，查手册得=2545MPa。主动轴主要受额定转矩T的作用，由于轴上重力而产生的弯矩很小，可以忽略不计。转动零件的各表面都经过机械加工，零件几何形状都是对称的，高速旋转时对轴产生的不平衡力矩较小，产生的弯矩可忽略不计。故轴的强度按转矩进行计算。轴的设计计算1.求输出轴上的功率、转速和转矩若取每级齿轮传动的效率，有2.求作用在大齿轮上的力因已知高档从动齿轮的分度圆直径为3. 初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。由式3-6得，即： （3-6）式中 K-经验系数，范围为4.04.6，取4.6； 输入的转矩，520。由式3-6代数数据得；输出轴的最小直径显然是安装连接盘处轴的直径，由连接盘的尺寸得d=48mm,长度L=43mm。因为半连接盘左端用圆螺母进行定位，且圆螺母选用M24X1.5，因此轴的左端直径为d=24mm,长度L=28mm。4轴的结构设计（1)拟定轴上零件的装配方案零件的装配方案见80-38-001.（2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）初步选择滚动轴承。因为轴承同时受有径向力和轴向力的作用。故选用单列圆柱轴承。参考工作要求并根据连接盘处轴径d=48mm, 由轴承产品目录中选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆柱滚子轴承32311，其基本尺寸为dDT=55X120X31.5,故轴承处直径d=55mm,L=30mm。2）轴承右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，取h=5mm,考虑到高低档从动齿轮的宽度及滑移齿轮的宽度，因此与齿轮啮合的轴的直径d=65mm，L=169mm。3）因为低档从动齿轮右端的轴承及连接盘的结构与左端相同，因此相应的轴的直径和长度也相同。（3) 轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用花键联接，查手册的尺寸为=8,键槽用键槽铣刀加工，长为169mm。齿轮与花键的配合为H7/n6。同时连接盘与轴采用花键联接，查手册的尺寸为=8X42X48X8，键槽用键槽铣刀加工长为47mm。连接盘与花键的配合为H9/f9。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。轴的左端和右端分别采用挡圈、锁紧螺母进行连接。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸。取轴端倒角为245，各轴肩处的圆角半径见下图；图3-2输出轴结构设计简图5.输出轴的强度校核对于轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当的选取许用应力。对于仅仅承受扭矩的轴，应按扭转强度进行计算；对于只受弯矩的轴，应按弯曲条件进行计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴，应按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。由,画出轴的受力图并进行计算如下：图3-3输出轴受力图其弯矩和扭矩图如下：图3-4输出轴弯矩图综合考虑，高档中间齿轮和高档从动齿轮挠度最大，最危险，因此校核高档中间齿轮和高档从动齿轮。1)求水平面内支反力、和弯矩、+=+由以上两式可得=-4558.33N，=13692.32N，=-131621.78，=354288.78。2)求垂直面内支反力、和弯矩、+=+由以上两式可得=2206.16N,=5896.61N,=152574.78N.mm，=63702.87,=223021.10。按第三强度理论得：因此该输出轴安全。2.输入轴的设计及输出轴的设计参照输出轴的设计，采用相同的方法可以设计出输入轴和中间轴，并校核其强度使满足要求。3.2.3 轴承的选择与校核1.几种轴承的特点：（1）圆锥滚子轴承：可以同时承受径向载荷及单向的轴向载荷（30000型以径向为主，30000B型以轴向载荷为主）。内外圈可以分离，安装时可以调整轴承的游隙。一般成对使用，对称安装。（2）深沟球轴承：主要承受径向载荷，也同时承受少量双向轴向载荷。在高速时，可以用来承受纯轴向载荷。工作中允许内外圈轴线偏斜量。摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛。但承受冲击载荷能力较差，适用于高速场合。（3）角接触球轴承：可以同时承受径向载荷及单向的轴向载荷，公称接触角有15、25、40三种，越大，轴向承载能力也越大。由于一个轴承只能承受单向的轴向力，因而，一般成对使用，对称安装。适用于转速较高，同时承受径向和轴向载荷场合。（4）滚针轴承径向尺寸紧凑切承载能力很大，价格低廉。但不能承受轴向载荷，摩擦系数较大，不允许有偏斜。常用于径向尺寸受限制而径向载荷又较大的装置中。2.类型的选择选用轴承选择时，首先是轴承的类型，我国常用的标准轴承共分九种类型，下面是正确选择轴承类型时应考虑的几大因数：（1）轴承的载荷轴承所受载荷的大小，方向和性质是选择轴承的主要依据。根据载荷的大小选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要元件是线接触，适宜用于承受较大的载荷，承载后的变形也较小。而球轴承中主要为点接触，适宜用于承受较轻的或中等的载荷。故在载荷较小时，应优先选用球轴承。根据载荷的方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力滚子轴承。对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。在轴承在承受径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，当轴向载荷较大时，可选用接触角较大角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。（2）轴承的转速在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。从工作转速对轴承的要求看，可以确定以下几点：1）球轴承与滚子轴承比较，有较高的极限转速，故在高速时应优先选用球轴承。2）在内径相同的条件下，外径越小，则滚动体就越轻小，运转时滚动体在外圈滚道上的离心惯性力也就越小，因而也就更加适合于在更高的转速下工作，故在高速时，宜选用超轻、特轻及轻系列的轴承。重及特重系列的轴承，只用于低速重载的场合。如用一个轻系列轴承而承载能力达不到要求时，可考虑采用宽系列的轴承，或者把两个轻系列的轴承并装在一起使用。3）保持架的材料与结构对轴承的转速影响极大。实体保持架比冲压保持架允许更高一些的转速。4）推力轴承的极限转速均很低。当工作转速高时，若轴向载荷不十分大时，可以采用角接触球轴承承受纯轴向力。5）若工作转速略超过样本中规定的极限转速，可以用提高轴承的公差等级，或者适当的加大轴承的径向游隙，选用循球润滑或油雾润滑，加强对循环油的冷却等措施来改善轴承的高速性能。若工作转速超过极限转速较多，应选用特制的高速转动轴承。（3）轴承的调心性能轴承的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力而弯曲或倾斜时，会造成轴承的内外轴线发生倾斜。这时，应采用一定调心性的调心球轴承或调心滚子轴承。（4）轴承的安装和拆卸便于拆装也是选择轴承类型时应考虑的一个因素。此外，轴承类型的选择还应考虑轴承装置整体设计的要求。如轴承的配置使用要求、游动要求等。综合考虑以上因素，本次设计第一轴后轴承为角接触球轴承。此轴承可以承受径向载荷和轴向载荷，为便于第一轴的拆装，通常后轴承的外圈直径选择得比第一轴齿轮的齿顶圆的直径大；由于本次设计中间轴采用固定式中间轴，所以采用圆柱滚子轴承；分动箱第三轴采用圆柱滚子轴承。圆柱滚子轴承初选代号为32310GB/T292-1994(第一轴前端轴承)，32310 GB/T292-1994（第二轴后端轴承）。1.中间轴圆柱滚子轴承校核1）滚动轴承的选择：根据载荷及速度情况，拟定选用圆柱滚子轴承。由输出轴的机构设计，根据，选取NJ311。其额定动载荷=128KN，额定静载荷=89KN.2）滚动轴承的校核：轴承的受力图如图3-4所示。图3-4轴承受力图（1）纵向载荷：根据轴的分析，可知：（3）当量动载荷P：由于圆柱滚子轴承径向当量载荷,因为因此（4）验算轴承寿命：轴承预期寿命为5000小时。由公式3-7进行验算，即： (3-7) 式中 轴承寿命，h; n-轴的转速，r/min; 温度系数，取0.90； P-当量动载荷，N； 指数，对于球轴承，；对于滚子轴承，。由式3-7代入数据得：5000h因此该轴承满足寿命要求。2.输入轴和输出轴轴承的校核根据以上的设计，采用近似相同的方法可以对输入轴和中间轴的轴承进行校核，使其满足一定的寿命要求。最后所得轴承的尺寸如下表3-3：表3-3不同轴轴承的类型和尺寸项目类型尺寸()输入轴深沟球轴承(6312)(6212)(6309)中间轴圆柱滚子轴承(NJ310)输出轴(NJ311)3.2.4 花键的选取与校核1. 轴上花键的设计选取分动箱轴与齿轮及其他传递转矩的部件一般通过键和花键联接。普遍采用的是矩形花键和渐开线花键。渐开线花键应用日趋广泛。这是由于渐开线花键较矩形花键有许多优点，如齿数多、齿端，齿根部厚，承载能力强，易自动定心，安装精度高。相同外形尺寸下花键小径大，有利于增加轴的刚度。渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法，生产效率高，精度高，并且节约材料。分动箱的花键尺寸可以根据初选的轴颈按花键的工作条件及花键标准选取。一般渐开线花键，随无切屑加工工艺的采用而选用小模数和大压力角（30甚至45）。滑动齿轮处花键长度L不应低于工作直径的1.2倍，否则，滑动件工作不稳定。花键传递转矩时，齿侧面受挤压作用，齿根部受剪切及弯曲作用。当采用标准的花键时，花键的强度计算主要验算挤压应力。（MPa） （3-8）式中 -齿侧面所受的挤压应力，MPa ； -传递转矩（按发动机最大转矩计算），； -键的工作长度，mm； -键的平均工作直径（工作齿高中部处直径），mm； -转矩在花键上分配不均匀系数，一般取0.75； -花键齿数。许用挤压应力按机械设计手册推荐，当时，认为挤压强度符合要求。花键配合选择：第一轴上连接盘与轴、齿轮与轴相配之花键，采用矩形花键者，外径定心，外径表面磨削。采用渐开线花键者，齿侧面定心，滑动配合。第二轴上中间轴与齿轮的花键，配合较紧，装配时常用木榔头轻压，为保证装配精度，多采用大外径定心，轴上花键大径磨削，齿毂一般采用中碳钢或中碳合金钢，内孔不必热处理，因而内花键大径精度能够保证。第三轴输出轴花键用矩形花键者外径配合，用渐开线花键者齿侧面定心。当采用滑动齿轮挂档时，花键配合应保证滑动自如。中间轴上齿轮非整体式时，齿轮与轴连接方式可用单键（矩形或半圆键）或双键（对分双键）与齿轮和轴紧配合联接，也可采用过盈配合连接。因此输入轴与连接盘连接选用的矩形花键，输入轴与主动常啮合齿轮连接采用的矩形花键；绞盘输出轴与滑移齿轮选用的矩形花键，与连接盘的连接采用；中间轴与齿轮的结合采用的矩形花键；输出轴与齿轮、滚针座的连接采用的矩形花键，其与连接盘的连接采用的矩形花键。2. 轴上花键的校核矩形花键定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形，容易加工，应用广泛。而渐开线花键工艺性较好，制造精度较高，传递转矩较大，但定位性没矩形花键稳定。综合考虑，由于花键传递载荷较小，本次设计故选用矩形花键。花键联接传递扭矩时，对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通花键联接（静联接），其主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。假定载荷在平键上的工作面均匀分布，普通花键联接的强度条件为 （3-9） （3-10）式中 T-传递的转矩，单位为；轴的扭矩，;-分动箱传动效率，取0.96；-分动箱传动比；-载荷分配不均匀系数，与齿数多少有关，取=0.70.8，齿数多时取偏小值； z-花键的齿数；-键的工作长度，单位为mm；h-花键齿侧面的工作高度，矩形花键，h=(D-d)/2-2C,此处D为外花键的大径，d为内花键的小径，C为倒角尺寸，单位mm； dm-花键的平均直径，dm=（D+d）/2，单位mm； -键、轴、毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为MPa 。（1）输入轴与齿轮处花键由输入轴转矩T,取=0.78;z=8;=60;D=48;d=42;C=0.3;=1.5;代入上式，得：Qp =27MP=140MP满足强度要求。（2）中间轴与滑移齿轮处花键由输入轴转矩,取=0.72;z=8；=175;D=62;d=54;C=0.3; =1.6; Qp =71.58MP=140 MP满足强度要求。对于其它的花键，可采取相同的方法进行校核并判断是否满足要求。经过校核，上述选用的花键满足要求。 3.2.5 分动箱拨叉得设计拨叉主要应用于操纵机构中，可以通过改变滑移齿轮的位置使其与其它齿轮的啮合和分离来实现变速，也可用于用于控制离合器的啮合和断开来控制机器的运转。鉴于拨叉的用途。它被广泛用于汽车变速、车床及其它机床的变速和控制中，在机械中占有很重要的地位。通过对拨叉原理的了解，对于本次设计，要设计一种拨叉，它一方面通过螺钉与拨叉轴连接，另一方面与滑移齿轮进行连接，通过拨叉的移动，实现滑移齿轮的啮合与分离，从而实现输入轴与绞盘轴的连接，进而将动力输出去驱动绞盘；同时，通过拨叉使滑移齿轮与不同的齿轮进行结合，实现变速，从而使汽车在不同的环境下有不同的输出转速，以满足使用要求。通过对分动箱运动分析，参考车辆中拨叉的机构，设计的拨叉如下图：27第4章 分动箱箱体设计4.1 箱体材料与毛坯种类 4.1.1 箱体的材料箱体的材料选取时，要考虑其工艺性和经济性，合理的选择箱体的材料。对于一般机器的箱体，一般选择HT200，因此，分动箱的箱体也选取HT200，在满足工艺性的要求下，具有一定的经济性。另外，对于加强筋，可以考虑采用焊接的方法。4.1.2 箱体的毛坯种类由于铸造箱体的刚性好，得到的外形美观，灰铸铁铸造的箱体还易于切削，吸收震动和消除噪音的优点，可采用铸造工艺以获得毛坯。4.2 箱体的主要结构尺寸计算箱体的主要结构尺寸的计算如表5-1所示。表5-1箱体的主要结构尺寸名 称符号减速器型式及结构尺寸箱座壁厚箱盖壁厚箱体凸缘厚度、箱座、箱盖、箱底箱座加强筋厚度箱盖加强筋厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺栓直径箱盖、箱连接螺栓直径轴承该螺钉直径、数目轴承盖外径观察孔盖螺钉直径箱盖箱座连接螺栓直径根据以上数据，确定箱体结构和尺寸，并画出箱座和箱盖的零件图。29第5章 分动箱的装配5.1 分动箱装配的意义 经过一系列的计算设计校核，在选择合适的零件后要对各零件部件进行装配，使之成为性能良好、满足设计要求和使用性能的机器。在装配中，除了要满足一定的精度要求外，还要满足一定的装配顺序，使其装配和拆装方便，减少不必要的浪费，从而达到一定的经济效益。因此，确定好的装配顺序对于机器的良好运行和维护修理至关重要。5.1.1 分动箱的装配顺序（1）领料(包括自制件、外购件和标准件)；（2）零件清洗；（3）部件总成装配；1）将壳体内腔朝上放好，分别将输入轴总成、中间轴总成，及输出轴总成装入壳体内；2）用压力机将轴两端轴承压入轴承孔中；3）确定壳体左右端盖调整垫片厚度，并将其同分动箱左右端盖(装有油封)一起，用螺栓固定在分动箱壳体上，注意在安装前在壳体结合面上涂上密封胶；4）安装上其它零部件，如：防油塞、通气塞、离合器分离轴承等； 5）箱检验、气离性检验、清洁度检验；6）箱总成壳体外表面涂漆，加工面上外露部分涂防锈漆。5.1.2 分动箱的拆装（1)把分动箱挂入空档位置，拧去放油塞，将油放干净；（2）分动箱上盖； （3）箱前后端轴承端盖的锁止螺母和螺钉；（4）拆下输入轴、中间轴、输出轴总成（5）其它部件。5.2 分动箱总成装配应注意的问题1.装配顺序，不可颠倒，否则装配困难，或不符合装配要求；2.齿轮、轴承在装配时应抹油，以防卡死；3.过程中检验步骤要及时准确，以保证精确要求，防止返工。 结论通过对低速工程车辆传动系统分动箱的设计，使我进一步加深了对分动箱机构的了解。与其他变速器、制动器和减速器相比，它们之间存在着许多相似，也有几分不同。相同的是它们都是通过一系列齿轮、轴承、键和轴的紧密精确连接来实现运动的传递和动力的分配；不同的是分动箱的目的是通过齿轮、滑移齿轮、轴、花键、拨叉的连接来实现动力的分配，是动力由一轴传向多轴，实现动力的多轴分配，从而满足了汽车在恶