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轻型越野车自动分时分动器的分析与设计【汽车类】【22张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 轻型越野车自动分时分动器设计汽车分时分动器 cad图纸毕业论文越野车分动器

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轻型越野车自动分时分动器的分析与设计

48页 20000字数+说明书+答辩稿+22张CAD图纸【详情如下】

分动器装配图.dwg

前桥分动链轮.dwg

同步器接合套.dwg

后桥输出轴.dwg

固定夹块.dwg

垂直滑块.dwg

夹具体.dwg

新中心轮.dwg

设计图纸21张.dwg

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轻型越野车自动分时分动器的设计

摘要

分动器是越野车上将扭矩分配给各驱动桥的部件，越来越多的全时分动器出现在各类越野车上。但是，全时分动器的扭矩分配由差速机构自动完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配时机存在着诸多问题，还有油耗高等劣势。分时分动器则能够很好的给出需要的扭矩分配，但需要驾驶者手动操作。自动分时分动器将能够解决这个问题。

自动分时分动器将变速器输出的动力自动分配到各驱动桥，并进一步增大扭矩。自动分时分动器也是一个齿轮传动系统，它在电控单元的操作下会自动作出对车辆工况的反应，操作换档机构实现自动分时驱动。

统计以往的分动器的研发历史及其结构及功能特点，轻型越野车自动分时分动器需要采用行星齿轮减速机构和金属链传动装置，换档机构使用啮合套与同步器。对行星齿轮的参数进行计算，得到了分时分动器行星齿轮减速机构的主要尺寸。

文中对分动器进行了具体的分类，详尽介绍了当前主流的分动器型式，可以为分动器的进一步深入研究提供一定的帮助。

关键词自动分时分动器；行星减速机构；链传动；同步器

THE ANALYSIS AND DESIGN FOR AUTO PART TIME TRANSFER CASE OF THE SUV

Abstract

The transfer case could distribute the power which is deferent from the transmission to each driving axle, and enlarge the torque. Transfer case, also one gear system, fix to the frame solely, which connect the transmission with it's input shaft joint together with the transmission's output shaft by universal device, and have two or more output shaft which connect to every driving axle by universal device.

Based on the development history and structure and/or functional characteristics of the transfer case before, the article analysis and design the auto part time transfer case of the light-duty go-anywhere vehicle.

By the systematical study and data gathering of the transfer case and/or transmission system, this article place stress on the designing of the institution of the transfer case. Design adopt skewed tooth planet reducing mechanism, and chain-driven 4WD system with the synchronizing device. It's torque capacity large, light in weight, high transmission efficiency, noise smallness, gearshift portability nicety that thereof merit.

This article as many should compile the knowledge system relates transfer case, supply definite theory gist for the more design and research of the part time transfer case.

Key words auto part time transfer case, planet reducing mechanism, chain gear, synchronizing device

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 课题研究的目的和意义1

1.2 国内外文献综述5

1.3 本研究课题主要研究内容11

第2章自动分时分动器的组成及其工作原理12

2.1 自动分时分动器的组成12

2.2 自动分时分动器的工作原理24

2.3 本章小结25

第3章自动分时分动器的结构设计26

3.1 自动分时分动器结构方案27

3.2 自动分时分动器的轴及齿轮型式27

3.3 换档机构28

3.4 轴承形式28

3.5 自动分时分动器的壳体28

3.6 润滑及密封28

3.7 自动分时分动器的齿轮参数设计29

3.7.1 行星轮系的类型选择29

3.7.2 行星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择30

3.7.3 行星轮系的均载31

3.7.4 分动器的齿轮尺寸初选31

3.7.5 行星齿轮尺寸参数计算32

3.7.6 分动器齿轮的强度计算与材料选择35

3.8 分动器的轴与轴承39

3.8.1 分动器的轴39

3.8.2 变速器轴承39

3.9 同步器的选用39

3.10 本章小结40

结论41

致谢42

参考文献43

1.1 课题研究的目的和意义

越野汽车上，为了将变速器输出的动力分配到各驱动桥，均装有分动器。分动器的基本结构也是1个齿轮传动系统。为了增加传动系的最大传动比和档数，绝大多数越野车都装用两档分动器，使之兼起副变速器的作用。

装有上述传统分动器形式的汽车，当用全部车轮驱动行驶于不平路面或弯道上时，或在前后驱动轮由于轮胎磨损而半径不等的情况下行驶时，将引起发动机功率消耗、轮胎及传动零件磨损。另外，传统越野车的分动器是将扭矩平均分配给各个驱动桥的。而前桥的轴负荷一般小于后桥的轴负荷，因此，在汽车行驶阻力较大的情况下，前桥车轮的滑转趋势高于后桥车轮的滑转趋势。一旦前桥车轮发生滑转，由于轴间差速器的作用，后桥车轮将停止转动，从而不能充分利用后桥车轮与地面间的附着条件，影响了汽车的通过性。

因此，为克服这些缺点，并将扭矩能大体根据路面状况分配给各驱动桥，需要一种分动器。该分动器能够合理地向前后桥分配了扭矩，又起到了副驾驶的作用。其箱体与变速器的箱体装在一起，结构十分紧凑，与变速器一起同时完成了变速、分动等各项任务，中间又省去了万向传动装置联结。

在现代化进程日益加速的今天，汽车跟人们的生活息息相关，而且人们对汽车的动力性、经济性、舒适性、排放等各方面性能的要求越来越高，这不得不使生产商对汽车的各个部分进行改造创新以适应市场的要求。作为传动系统部件的分动器也经历了几次技术革新，从手动档发展到现在的自动档。80年代以来随着电子技术的发展，分时分动器自动控制技术进一步完善，在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配，控制更加精确、有效，性能价格比大大提高。

作为分动器及传动系统部件的制造商，博格华纳（Borg Warne）公司以及NVG公司都有堪称经典的佳作，在军用越野车及著名品牌吉普公司的系列车型上都可以见到它们的身影。

装于多桥驱动汽车的变速器之后，用于传递和分配动力至各驱动桥，兼作副变速器之用。常设两个档，低档又称为加力档。为了不使后驱动桥超载常设联锁机构，使只有接合前驱动桥以后才能挂上加力档，并用于克服汽车在坏路面上和无路地区的较大行驶阻力及获得最稳定车速（在发动机最大转矩下一般为2.5~5km/h）。高档为直接档或亦为减速档。

图1-1给出了分动器的几种结构方案的简图，其中有带轴间差速器的分动器，有不带轴间差速器的，也有装超越离合器的结构。还在于人们在某些方面使用电脑控制更科学、准确、及时。这就是大切诺基四驱系统与其它一些靠手工操纵的四驱系统的显著区别。如果需要使用四驱而没使用。那么必然会造成行车的障碍。至少是费事误时。一旦遇到变化复杂路面、连续急转弯。爬破等情况便很容易失去控制而危及人车安全。反之如果不需要使用四驱而使用势必会导致前桥与相关部件磨损加快、油耗提高。但在这方面。大切诺基全自动的四轮驱动系统就像司机身边的一位“看不见的副驾驶员”。瞬间就把人们所需要的一切安排得精精确确。可以说，大切诺基的四轮驱动系统将用户所需要的越野性、安全性、操纵稳定性和燃油经济性紧密地结合成一个整体。

1.3 本研究课题主要研究内容

本课题来源于分动器的引进及自主生产，威海市荣成的华泰特拉卡是引进韩国现代汽车公司Terracan。在这款车型系列中，基本配置中就使用了自动分时分动器，它采用了电子旋钮的方式来控制分动器的档位选择。

论文对分时分动器从工作原理、结构设计和参数设计等方面进行了系统分析，为此，论文做了如下的工作：

1.通过对分时分动器产品结构和工作原理的分析，了解其优点和不足的地方，探讨了分时分动器的结构型式及特点。

2.对分时分动器进行了设计。

第3章自动分时分动器的结构设计

对轻型越野车的自动分时分动器的具体参数进行设计，所需外部数据见表3-1，表中给出了轻型越野车的车身参数，发动机参数，底盘参数等。

表3-1 轻型越野车参数

车身参数长×宽×高(mm)4710/1860/1790、4710/1860/1795

轴距(mm)2750

轮距前/后(mm)1500/1500、1530/1530

内部宽度(mm)1500

内部高度(mm)1245

最小离地间距(mm)216

接近角/离去角（°）30/25

最小转弯半径(m)5.9

行李箱容积(L)(最小/最大)1180/2000

油箱容积(L)75

前悬/后悬（mm）830/1130

发动机系统缸径×行程(mm x mm)97.1*98

排气量(mL)2902

最大功率(Km/rpm)110/3800

最大扭矩(Nm/rpm)333/2000

底盘参数驱动方式（选择：4*4/4*2）4*4

分动箱型式（分时/全时）分时

变速箱（选择：手动、自动、手自一体）五速手动

底盘传动系具体参数如下：

变速器各档传动比为：1档 3.915， 2档 2.126， 3档 1.338，

4档 1.000， 5档 0.801，倒档 4.27

主减速器的减速比为：4.625

分时分动器传动比为：高档 1:1, 低档 2.48:1

3.1 自动分时分动器结构方案

在参考当前分动器设计的最新结构型式的考虑下，自动分时分动器的壳为中间对开式，前壳体上装有一齿板，它可与行星齿轮总成的齿圈相啮合。分动器输人轴以输入齿轮轴承支承在壳体上，并以内花键和变速器输出轴相连。后输出轴一端以轴承支承在输入轴后端孔内，另—端以轴承支承在箱体后部输出轴轴承座上，以外花键与传动轴相连。后输出轴以花键上的啮合套与行星架齿毂配合，接合套在拨叉的拨动下，可以与中心轮和行星架齿毂上的接合齿相啮合。后输出轴上还装有惯性同步器。四轮驱动链轮以轴承支承在后输出轴上。前输出轴两端用两轴承分别支承在前、后壳体上，前端以花键与前传动轴相连。

参考文献

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2 刘志东，孟刚著. 非对称式行星齿轮分动器机械研究与应用. 2005年2期

3 桂健生著. BorgWarnerl371型分动器的技术特点及维修. 轻型汽车技术. 2003年9期

4 陈明贵著. 切诺基NP207型分动器故障分析与排除. 实用汽车技术合刊. 2003年9期

5 崔海梁，吴社强，王树春著.延安SX2190型越野车分动器及其使用. 军用汽车管理. 2003年2期

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9 机械工程手册. 机械工业出版社，1997： 144-161

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14 赵学敏. 汽车底盘构造与维修. 人民交通出版社， 2003： 43-87

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18 John Fenton. Handbook of Automotive Powertrain and Chassis Design. London: Professional Engineering Publishing, 2000

19 Sherif M. Amr, Ashraf N. Moharram. Repair of brachial plexus lesions by end-to-side side-to-side grafting neurorrhaphy: Experience based on 11 cases. 2005： 126-146

20 Hassan Hamdy Noaman, Anis Elsayed Shiha, J?rg Bahm. Oberlin's ulnar nerve transfer to the biceps motor nerve in obstetric brachial plexus palsy: Indications, and good and bad results. 2004： 182-187

21 Liu Weixin, Ge Ping, Li wei. Study of Optimal Matching Between Automobile Transmission Parameters and Engine, Transportation System-1990-,AMD-Vol.108． The winter Annual Meeting of The ASME，Dallas, Texas，Nov.25～30,1995

内容简介：: 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）轻型越野车自动分时分动器的设计摘要分动器是越野车上将扭矩分配给各驱动桥的部件，越来越多的全时分动器出现在各类越野车上。但是，全时分动器的扭矩分配由差速机构自动完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配时机存在着诸多问题，还有油耗高等劣势。分时分动器则能够很好的给出需要的扭矩分配，但需要驾驶者手动操作。自动分时分动器将能够解决这个问题。自动分时分动器将变速器输出的动力自动分配到各驱动桥，并进一步增大扭矩。自动分时分动器也是一个齿轮传动系统，它在电控单元的操作下会自动作出对车辆工况的反应，操作换档机构实现自动分时驱动。统计以往的分动器的研发历史及其结构及功能特点，轻型越野车自动分时分动器需要采用行星齿轮减速机构和金属链传动装置，换档机构使用啮合套与同步器。对行星齿轮的参数进行计算，得到了分时分动器行星齿轮减速机构的主要尺寸。文中对分动器进行了具体的分类，详尽介绍了当前主流的分动器型式，可以为分动器的进一步深入研究提供一定的帮助。关键词自动分时分动器；行星减速机构；链传动；同步器THE ANALYSIS AND DESIGN FOR AUTO PART TIME TRANSFER CASE OF THE SUVAbstractThe transfer case could distribute the power which is deferent from the transmission to each driving axle, and enlarge the torque. Transfer case, also one gear system, fix to the frame solely, which connect the transmission with its input shaft joint together with the transmissions output shaft by universal device, and have two or more output shaft which connect to every driving axle by universal device.Based on the development history and structure and/or functional characteristics of the transfer case before, the article analysis and design the auto part time transfer case of the light-duty go-anywhere vehicle.By the systematical study and data gathering of the transfer case and/or transmission system, this article place stress on the designing of the institution of the transfer case. Design adopt skewed tooth planet reducing mechanism, and chain-driven 4WD system with the synchronizing device. Its torque capacity large, light in weight, high transmission efficiency, noise smallness, gearshift portability nicety that thereof merit.This article as many should compile the knowledge system relates transfer case, supply definite theory gist for the more design and research of the part time transfer case.Key words auto part time transfer case, planet reducing mechanism, chain gear, synchronizing device目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 国内外文献综述51.3 本研究课题主要研究内容11第2章自动分时分动器的组成及其工作原理122.1 自动分时分动器的组成122.2 自动分时分动器的工作原理242.3 本章小结25第3章自动分时分动器的结构设计263.1 自动分时分动器结构方案273.2 自动分时分动器的轴及齿轮型式273.3 换档机构283.4 轴承形式283.5 自动分时分动器的壳体283.6 润滑及密封283.7 自动分时分动器的齿轮参数设计293.7.1 行星轮系的类型选择293.7.2 行星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择303.7.3 行星轮系的均载313.7.4 分动器的齿轮尺寸初选313.7.5 行星齿轮尺寸参数计算323.7.6 分动器齿轮的强度计算与材料选择353.8 分动器的轴与轴承393.8.1 分动器的轴393.8.2 变速器轴承393.9 同步器的选用393.10 本章小结40结论41致谢42参考文献43 IV 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义越野汽车上，为了将变速器输出的动力分配到各驱动桥，均装有分动器。分动器的基本结构也是1个齿轮传动系统。为了增加传动系的最大传动比和档数，绝大多数越野车都装用两档分动器，使之兼起副变速器的作用。装有上述传统分动器形式的汽车，当用全部车轮驱动行驶于不平路面或弯道上时，或在前后驱动轮由于轮胎磨损而半径不等的情况下行驶时，将引起发动机功率消耗、轮胎及传动零件磨损。另外，传统越野车的分动器是将扭矩平均分配给各个驱动桥的。而前桥的轴负荷一般小于后桥的轴负荷，因此，在汽车行驶阻力较大的情况下，前桥车轮的滑转趋势高于后桥车轮的滑转趋势。一旦前桥车轮发生滑转，由于轴间差速器的作用，后桥车轮将停止转动，从而不能充分利用后桥车轮与地面间的附着条件，影响了汽车的通过性。因此，为克服这些缺点，并将扭矩能大体根据路面状况分配给各驱动桥，需要一种分动器。该分动器能够合理地向前后桥分配了扭矩，又起到了副驾驶的作用。其箱体与变速器的箱体装在一起，结构十分紧凑，与变速器一起同时完成了变速、分动等各项任务，中间又省去了万向传动装置联结。在现代化进程日益加速的今天，汽车跟人们的生活息息相关，而且人们对汽车的动力性、经济性、舒适性、排放等各方面性能的要求越来越高，这不得不使生产商对汽车的各个部分进行改造创新以适应市场的要求。作为传动系统部件的分动器也经历了几次技术革新，从手动档发展到现在的自动档。80年代以来随着电子技术的发展，分时分动器自动控制技术进一步完善，在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配，控制更加精确、有效，性能价格比大大提高。作为分动器及传动系统部件的制造商，博格华纳（Borg Warne）公司以及NVG公司都有堪称经典的佳作，在军用越野车及著名品牌吉普公司的系列车型上都可以见到它们的身影。装于多桥驱动汽车的变速器之后，用于传递和分配动力至各驱动桥，兼作副变速器之用。常设两个档，低档又称为加力档。为了不使后驱动桥超载常设联锁机构，使只有接合前驱动桥以后才能挂上加力档，并用于克服汽车在坏路面上和无路地区的较大行驶阻力及获得最稳定车速（在发动机最大转矩下一般为2.55km/h）。高档为直接档或亦为减速档。图1-1给出了分动器的几种结构方案的简图，其中有带轴间差速器的分动器，有不带轴间差速器的，也有装超越离合器的结构。1-轴间差速器； 2-超越离合器图1-1 分动器的结构方案简图（1）带轴间差速器的分动器带有轴间差速器的分动器，见图1-1（b）及图1-2，各输出轴可以以不同的转速旋转，而转矩分配则由差速器传动比决定。据此，可将转矩按轴荷分配等比例地分配到各驱动桥。装用这种分动器的汽车，不仅挂加力档时可使全轮驱动，以克服坏路面和无路地区地面的较大阻力，而且挂分动器的高档时也可使全轮驱动，以充分利用附着重量及附着力，提高汽车在好路面上的牵引性能。轴间差速器可消除多桥驱动汽车的功率循环，后者损耗汽车功率，加速轮胎磨损，使零件超载，使动力性、经济性及通过性变差。但轴间差速器降低了汽车的抗滑能力，常需加差速锁，见图1-1（b）及图1-2。图1-2 带有轴间差速器的分动器（2）不带轴间差速器的分动器不带轴间差速器的分动器，见图1-1（a）及图1-3，各输出轴具有相同转速，而转矩分配则与该驱动轮的阻力及其传动机构的刚度有关。这种结构的分动器在挂低档时同时将接通前驱动桥；而挂高档时前驱动桥则一定与传动桥分离（见图1-3），使变为从动桥以避免发生功率循环并降低汽车在好路面上行驶时的动力消耗及轮胎磨损。1，3-换档啮合套和接合齿；2，4，6-分别为第一轴、第二轴和中间轴；5-中央制动器图1-3 不带轴间差速器的分动器（3）装有超越离合器的分动器利用前后轮的转速差使当后轮滑转时自动接上前驱动桥，倒档时则用另一超越离合器工作，见图1-1（c）（d）。有的分动器兼用齿轮及传动链。分动器主要参数（中心距、齿轮模数、轴径等）选择可按变速器相应参数选择的计算公式进行。分动器多采用飞溅润滑。操纵机构的安置可靠，不应受车架等变形的影响。分动器的低档传动比，通常是按在发动机最大转矩下汽车行驶阻力很大的松软地面上的最小稳定车速来选择的，因此按驱动车轮的最大附着力矩（取=0.7）为计算载荷时分动器低档进行经强度计算则更为合理。轴承的计算旋转频率可按平均车速确定。计算时应考虑到分动器工作时间的92%95%是处于高档。1.2 国内外文献综述图1-4 特拉卡VS大切诺基国内市场近几年兴起SUV热，一时间风起潮涌，各路诸侯争先恐后，大小通吃，甚至达到了鱼龙混杂的地步。有便宜到几万元的所谓经济型SUV，当然还有正规军，就是那些合资大厂陆续引进了一些国外品牌的产品，还有进口商也对SUV情有独衷。SUV就是运动多用途车的英文缩写，国内也就是近几年才兴起用这个词，实际上在国外这个概念的历史也不超过20年。过去我们就把这类车叫越野车，还有人管它们叫吉普。越野车，在那些生活和工作在道路条件比较差的地区的人们把它视为车辆的一种实用功能；还有一类追求极限、喜欢刺激、勇于挑战的人群，他们把越野当作一种运动。后来的SUV则在传统越野车的基础上加入了轿车化的舒适性，从而吸引更多买主，本质还是一样的，只是适应范围更广而已。为了实用性的人，可以在平时面对良好路况时享受到接近甚至不逊于轿车的舒适性，而有要应付坏路或无路的情况时，SUV的越野能力也可以派上用场，所以像新疆这类地区SUV的保有量就非常大；那些生活在城市中的人，偶尔需要刺激和放松的时候，可以就用自己平日的坐驾开到郊外，到野地里撒个欢儿，这个任务也要SUV来完成。但对于众多SUV来说，越野只能算是一种业余生活，尽管空有一身本领，却只是成天在城市丛林中穿梭，与那些轿车为伍，其实挺没劲的。所以在SUV的发展过程中，专业化和细分化是趋势。影响SUV性能的因素基本可以归入三个坐标中，一个是越野能力，一个是舒适性，还有就是价格。其中前两项是互相制约的，可以说是此消彼长，越野性能越强，舒适性就越差，当越野性能超强时，比如悍马H1，根本不能谈什么舒适性，也就算不上是SUV了。而价格因素则决定了产品在市场中所处的档次。按照这个标准来衡量，可以划分出越野型SUV和城市型SUV，当然还有中庸派，这里就不单算一类了。对于同为四驱的SUV们来说，一款车究竟偏向于哪类，很多时候需要深入体会，才能了解车辆的一些性能特点。不过有一些结构特点可以帮助我们很快地作出判断，主要有以下三点：是否有大梁、是否有加力箱、是否有差速锁。其中三样都有无疑是越野型，缺一、两样还要具体情况具体分析，而三样都没有的当然就是城市型了。四轮驱动（4WD）技术的诞生显然延伸了汽车运动的极限空间，而汽车分动器则是主宰四轮驱动的核心。其功能是将变速器输出的动力。分配到两个驱动桥，最后将动力传输至四个车轮。汽车分动器的型式大致有三种：分时（PART TIME）分动器：同时具有两轮驱动和四轮驱动档位的分动器，其四轮驱动高档无轴问差速器机构。这种分动器需要驾驶者自己根据汽车行驶路况。手工切换42或44驱动方式。全时分时分动器：同时具有两轮驱动和四轮驱动档位。其四轮驱动高档带轴间差速器机构。这种分动器在分时基础上增加了全时的功能。虽然可以自动切换驱动方式，但在扭力分配上是个定值。因而具有局限性。全时（FULL TIME）分动器：只具有四轮驱动档位的分动器。其四轮驱动高档带轴间差速器机构。此分动器依靠轴间差速器机构，自动切换为实际行驶时的两轮驱动或四轮驱动。并进行合理的扭力分配。又称为永久四轮驱动。永久四轮驱动概念全时（FULL TIME）分动器在4 ALL TIME驱动模式时。是全自动地用于所有路面。例如冰雪路面。砂石路面。沙滩和干燥路面。吉普是四驱的王者，在吉普车的传动系分动器系列里，有以下经典：Selec-Trac中央差速器吉普自由人采用的是Selec-Trac中央差速器，厂方代号为NV242，基本上在1992年时已经问世，不过与大切诺基所使用的QuadraTrac有所不同。SelecTrac平时采用2WD驱动模式，前轮自由转动，转矩全部输送到后轮。待需要在雪地和泥地穿行时，2WD驱动模式变成4PT（Part Time）模式，分动器将转矩前后50：50分配。但是需要注意的是4PT模式不能用在干燥路面。4PT模式切入4FT（Full Time）模式后，越野车便可以适合干燥和泥泞两种路面。此时的前后转矩分配是48：52，中央差速器允许前后轴的转速不同。4PT变成4FT时，必须在时速88千米/时以下操作。与通常的越野车不同，SelecTrac提供N（neutral）模式，它可以切断动力输出让四轮滑行，而不需要将驱动轴断开。4LO模式是低速高转矩模式，切入4LO模式必须先进入N模式，这种模式是真正的越野模式。这种降速增扭的做法可以将转矩提升2.72倍。要进入4LO模式，车速必须在3.2千米/时与4.8千米/时之间，否则的话会损毁变速箱。Command-Trac中央差速器Command-Trac拥有2H、4H、N和4L四种驱动模式。Command-Trac的2H驱动模式与SelecTrac的2WD驱动模式相同，都是双后轮驱动。从2H切入4H模式，行车速度必须低于88千米/时。前后轮转矩分配是50：50，同SelecTrac的4PT模式相同，4H也只能在华的或者松软的土地上行驶。Command-Trac与SelecTrac的N模式完全相同。Command-Trac的4L模式等同于SelecTrac的4LO模式，切入要求也相同。Quadra-Trac I中央差速器这是一个只能的牵引系统。当遇到积雪、高低不平的路面以及砂石，车子出现打滑时，Quadra-Trac I分动器会迅速且静谧地坐出反应。Command-Trac中的转子耦合器可感受到速度的变化，并自动将扭矩分配到前后桥中最有牵引力的一个，这一切都不用司机进行操作。Quadra-Trac II中央差速器此四轮系统带有低速模式（4LO），专为恶劣的越野路面而设计。险恶的条件下，它可提供增强的转矩输出，而在一般的驾驶条件下则可使操纵更加平顺。在正常驾驶条件（4 ALL TIME）下，Quadra-Trac II噪音更小，运转模式与Quadra-Trac I相同。此外，Quadra-Trac II带有N模式。Rock-Trac中央差速器Rock-Trac与Command-Trac基本相同，只是在4L模式下它的齿轮比达到4：1。它的转矩输出及其强大，适合攀爬陡峭悬崖。这种分动器只用在牧马人上。Quadra-Drive系统：Quadra-Drive系统位于业界的领导地位，这使大切诺基有过人的越野能力，它将第2代Quadra-Trac II分动器及Vari-Lok前后轴差速器结合起来，展现了一个完美的4轮驱动系统。Quadra-Drive系统有能力在只有一个前轮有牵引力时，仍能保证汽车前行。普通驾驶时，Quadra-Trac II分动器将更多的动力分配到后轮。在此期间如果有一个轮胎失去了牵引力，在前轴与后轴之间便形成了一个速度差异，致使内齿轮油泵在多片离合器包施以液压将动力传送到前轴。该系统将会始终保持车辆的牵引能力。Vari-Lok差速器的主要作用便是在现有四驱系统中将车轮的牵引力做一个比较，再进行调整。比如当车子的两个前轮同时位于摩擦力完全不同的同一个地面时，Vari-Lok将给于在更高摩擦力表面上的那个轮胎更多的转矩，以防止车子打滑。图1-2 Magna Powertrain 公司的分动器产品至今轻型汽车所用分动器已经发展到了第五代产品。分动器的设计结构与传动系统基本决定了它的性能、档次。第一代的分动器基本上为分体结构。直齿轮传动，双换档轴操作，铸铁壳体。第二代分动器虽然也是分体结构。但已改为全斜齿齿轮传动。单换档轴操作和铝合金壳体：因而。在一定程度上提高了传动效率、简便了换档、降低了噪音与油耗。第三代分动器在上代的基础上增加了同步器。使四轮驱动系统具备汽车在行进中换档的功能。第四代分动器的重大变化在于采用了联体结构以及行星齿轮加链传动。从而优化了换档及大大提高了传动效率和性能。目前。国产上市的SUV和越野车所用的分动器大部分属于第三代或第四代产品。大切诺基采用的是体现当代最高科技成果的第五代分动器（NV247分动器），为联体结构。行星齿轮加链传动，带同步器和差速机构，单换档轴操作。铝合金壳体。与其它四代分动器相比，其优点是扭矩容量大、重量轻、传动效率高、噪音小、换档轻便准确。大大改善了四轮扭矩分配。进而提高了整车性能与大切诺基同属的最高档次的世界级SUV如奔驰M320、宝马X5等车型的四轮驱动系统都具有相同或类似的功能.大切诺基装备的NV247分动器是目前世界上最先进的分动器之一。NV247分动器是总部设在底特律的美国NVG公司的产品。该公司为戴姆勒一克莱斯勒公司和通用汽车公司台资经营。也是世界最大的全时、分时四轮驱动分动器的设计和制造公司之一。在北美这一全球最大的SUV。越野车市场上。其系列产品的性能、质量和价格一直处于领先地位。图1-3 NVG公司的分动器产品大切诺基的NV247分动器设有三个挡位：1).4 ALL TIME永久四轮驱动高档用于所有路面：例如冰雪路面、砂石路面、沙滩和干燥路面。分动器在4 ALL TIME驱动模式时是全自动的。在正常行驶状况下4 ALL TIME驱动模式将扭力传输至后桥。就像一辆由后轮驱动的汽车。当前后驱动轴的转速相差过高时。发动机的大部分扭矩能够传输至前驱动轴上。2).N（Neutral）空档使前后桥与动力传动系统分离。用于被其他车辆拖拽。3).4 L0四轮驱动低档即低速四轮驱动当需要额外驱动力和最大驱动力时，它将前、后驱动轴锁定在一起。并使前。后车轮在相同的速度下转动。一般用于松软、光滑路面.顶级大切诺基永久四轮驱动系统的高速档上拥有自动扭力分配和差速机构，所装备的轴间差速器带有改进型转子泵液力耦合器。它根据车轮附着条件的变化自动选择4 x 2或4 x 4驱动方式。并且能够非常精确地自动调节车轮间的扭矩分配。此外，与第五代分动器相匹配，在车桥上具有两套限滑差速器装置不仅能将发动机的扭力迅速而宁静地传送到前、后车轴和车轮，也能够完成左。右车轮间的扭力分配与切换。这样。当其中任伺车轮打滑时。都可以将扭力集中传递到其它仍具有附着力的车轮。甚至将扭力近乎100地分配到一个负荷最大的轮子。使汽车即使只有一个轮子有驱动力时也具有拖拽能力。作为吉普60年来发展典范的顶级产品。大切诺基无疑继承了“无所不能、无往不至”的越野真谛。同时它又是集各种高科技的人性化设计的整体。大切诺基卓越的四轮驱动系统与4。7升发动机提供的175Kw的最大功率和400Nm的最大扭矩、5速自动变速器及先进悬挂系统等相匹配使得大切诺基成为征服各种路面的英雄。特别是由于大切诺基在无路地区的杰出表现。因此被美国一家著名出版物赋予了“峡谷雕刻家”的美誉。在汽车驱动方式频繁的互换过程中，在向前、后桥传送扭矩时。大切诺基分动器配合得天衣无缝。而这一点也正是汽车能始终保持前进动力的关键。权威的美国汽车周刊评论：“迄今为止。我们还无法在路上或者越野中找到能困扰吉普大切诺基Quadra-Trac II四轮驱动系统的情况。”“驾驶员根本不必去调节任何开关或按钮。整个系统会自动工作。在必要时Quadra-Trac II系统就绝不会存在像其它电子系统有时会出现的错误执行命令的可能。假如我们驾车驶过一个大水坑我们感觉就像让许多轮子又推又拽地开过去”。这也正是大切诺基四轮驱动系统技术领先于同类产品非常重要的一点。也正是因为大切诺基的四轮驱动系统能全自动切换2轮高速和四轮高速的驱动方式。有人戏称它是“傻瓜越野车”。实际上这正是一种高科技支持的人性化设计。它不仅仅满足了人们使用四驱的需求使它的操作简单化。关键还在于人们在某些方面使用电脑控制更科学、准确、及时。这就是大切诺基四驱系统与其它一些靠手工操纵的四驱系统的显著区别。如果需要使用四驱而没使用。那么必然会造成行车的障碍。至少是费事误时。一旦遇到变化复杂路面、连续急转弯。爬破等情况便很容易失去控制而危及人车安全。反之如果不需要使用四驱而使用势必会导致前桥与相关部件磨损加快、油耗提高。但在这方面。大切诺基全自动的四轮驱动系统就像司机身边的一位“看不见的副驾驶员”。瞬间就把人们所需要的一切安排得精精确确。可以说，大切诺基的四轮驱动系统将用户所需要的越野性、安全性、操纵稳定性和燃油经济性紧密地结合成一个整体。1.3 本研究课题主要研究内容本课题来源于分动器的引进及自主生产，威海市荣成的华泰特拉卡是引进韩国现代汽车公司Terracan。在这款车型系列中，基本配置中就使用了自动分时分动器，它采用了电子旋钮的方式来控制分动器的档位选择。论文对分时分动器从工作原理、结构设计和参数设计等方面进行了系统分析，为此，论文做了如下的工作：1.通过对分时分动器产品结构和工作原理的分析，了解其优点和不足的地方，探讨了分时分动器的结构型式及特点。2.对分时分动器进行了设计。第2章自动分时分动器的组成及其工作原理2.1 自动分时分动器的组成在多轴驱动的汽车上，其变速器后加装了分动器，亦将变速器输出的动力按照需要分配到各驱动桥。分动器也是一个齿轮传动装置，且大多数分动器都有两个档位，所以它还兼起副变速器的作用。分动器一般单独按装在车架上，其输入轴直接通过万向传动装置与变速器第二轴相连，其输出轴则有若干个，分别经万向传动装置与各驱动桥连接。分动器与变速器一样，也有传动机构和操纵机构两部分组成。（1）传动机构对于多轴驱动的越野汽车，在坏路或无路情况下行驶或爬陡坡时，为了提高汽车的牵引力，则应使前敲参加驱动，可使用分动器低速档；在良好路面上行驶时，应以后桥驱动为主，尽量不用前桥参与驱动，并且要尽量使用分动器的高速档，以减少功率损耗、减轻轮胎及传动系零件的磨损。因此，为了能够根据需要接合或摘除前桥驱动，通常在前桥输出轴与中桥或后桥输出轴之间装有接合套进行控制。1-输入轴；2-分动器壳；3、5、6、9、13、15-齿轮；4-换档接合套；7-分动器盖；8-通往后驱动桥的输出轴；11-中间轴；12-通往那个中驱动桥的输出轴；14-换档拨叉轴；16-前桥接合套；17-通往前驱动桥的输出轴图2-1 东风EQ2080型越野汽车分动器图2-1所示为东风EQ2080型三轴越野汽车的两挡分动器。输入轴1通过万向传动装置与变速器第二轴相连。三根输出轴8、12和17也通过万向传动装置分别与后、中、前驱动桥连接。后桥输出铂8和中桥输出轴12上的齿轮6和13齿数相等，都与中间轴传动齿轮10常啮合，因此后桥与中桥同时保持等速驱动。通往前桥的输出轴17和通往中桥的输出轴12之间装有接合套16，用来控制前桥驱动的接合与摘除。将接合套16右移使轴17与12刚性连接，则前桥参与驱动；否则，前桥作为从动桥不参与驱动。分动器高低挡的变换通过接合套4来实现。欲挂入高速挡，将接合套向左移动使之与齿轮15的接合齿圈相接合，动力经输入轴1、高速挡齿轮3、15和接合套传至中间轴11，再经齿轮10、6和13分别传给后桥输出轴8和中桥输出轴12，如果此时接合套16与轴12相接合，则动力还同时由轴12传给前桥输出轴17，使前桥参与驱动。分动器的这一挡位为最高挡，传动比为1.08。当分动器要挂入低速挡时，必须先使接合套16与轴12接合，使前桥参加驱动，再向右移动接合套4与齿轮9的接合齿圈相接合，此时分动器即为低速挡。动力经输入轴1、低速挡齿轮5、9、接合套4传至中间轴11和齿轮10，然后再分别传给输出轴8、12和17，使三个驱动桥同时驱动。这一档位为低速挡，传动比为205。1-凸缘盘；2-主动齿轮；3-输入轴；4-中间轴小齿轮；5-后桥输出轴；6-前桥接合套；7-花键齿轮；8-前桥输出轴；9-常啮高档齿轮；10-变速滑动齿轮；11-中间轴大齿轮图2-2 北京BJ2020两轴越野汽车分动器图2-2所示为北京BJ2020型两轴驱动越野汽车的两挡分动器。其输入轴3通过万向传动装置与变速器第二轴相连，输出轴8和5分别经万向传动装置通往前、后驱动桥。在前桥输出轴8与后桥输出轴5之间装有接合套6，用来控制前桥驱动的接合与摘除。通过拨动滑动齿轮10来实现分动器高低挡的变换。欲挂人高速挡，将滑动齿轮10向左移动，使内花键齿与齿轮9右端的接合齿圈相接合，则动力经输入轴1、齿轮2、11、9和齿轮10 的内花键齿轮传至后桥输出轴5；当要挂人低速挡，须先向左拨动前桥接合套6，使前桥参与驱动，再向右拨动滑动齿轮10，使外齿轮与齿轮4相啮合，则动力经输入轴1，齿轮2、11、4和10传至后桥输出轴5，并由前桥接合套6传至前桥输出轴8，前后驱动桥同时处于低挡驱动。切诺基吉普车使用的分动器有87A-K型和231型（1990年以前车型用87A-K型，1991年以后的车型用231型）。87A-K到分动器为普通齿轮传动分动器，231则分动器为行星齿轮链式传动分功器。23l型分动器主要由壳体、传动机构和操纵机构三大部分组成，如图2-3所示。1-前万向节叉、锁紧螺母、密封垫圈油封；2-定位螺塞弹簧和销；3-前轴承座和密封；4-前壳体；5-真空开关和密封；6-通风管总成；7-输入齿轮轴承和卡环；8-低速挡齿轮止推垫圈；9-输入齿轮保持架；10-低速挡齿轮止推垫圈；11-输入齿轮；12-输入齿轮导轴承；13-行星架总成；14-换挡拔叉轴套；15-同步器毂卡环；16-同步器毂弹簧；17-同步器毂和滑块；18-同步器啮合套；19-同步齿环；20-卡环；21-输出轴前轴承；22-前输出轴；23-主动链轮；24-传动链；25-主动链轮轴承；26-输出轴后轴承；27-后输出轴；20-油封；29-油泵总成；30-后输出轴后轴承；31-卡环；32-后壳体；33-注油塞及衬垫；34-放油塞和衬垫；35-后轴承座；36-凸缘罩；37-衬垫；38-油封；39-机油滤网；40-油管接头；41-油管；42-袖管O形密封圈；43-磁铁；44-外换挡臂螺母和垫圈；45-外换挡臂；46-齿扇O形环和密封圈；47-齿扇；48-选挡弹簧；49-换挡拨叉；50-换档拨叉垫块；51-驱动型拨叉垫块；52-驱动型拨叉衬套；53-驱动型拨叉；54-衬套图2-3 231型分动器的组成231型分动器的壳为中间对开式，前壳体上装有一齿板，它可与行星齿轮总成的齿圈相啮合。分动器输人轴以输入齿轮轴承支承在壳体上，并以内花键和变速器输出轴相连，输入齿轮为直齿，可与三个行星齿轮及行星架上的啮合齿相啮合。后输出轴一端以轴承支承在输入轴后端孔内，另端以轴承支承在箱体后部输出轴轴承座上，以外花键与传动轴相连。后输出轴以花键与行星架齿毂配合，齿毂上设有拨叉槽，以便与换档拨叉配合，齿毂在拨叉的拨动下，带着行星齿轮总成在后输出轴上轴向滑动。后输出轴上还装有惯性同步器。四轮驱动链轮以轴承支承在后输出轴上。前输出轴及其齿轮制成一体，两端用两轴承分别支承在前、后壳体上，前端以花键与前传动轴相连。四轮驱动键轮与前输出轴齿轮以传动键相连，两齿轮等速运转。231型分动器为了进一步改善分动器的润滑，在分动器后壳体后输出轴孔处装设了转子式油泵。1-前输出轴；2-驱动拨叉轴套；3-输入轴；4-行星齿轮总成；5-同步器；6-主动链轮；7-后输出轴；8-油泵；9-传动链；10-被动链轮图2-4 231型分动器“2H”挡动力传动示意图当汽车分动器挂入空挡时，各传动部件位置如图2-4所示。此时，后输出轴上行星齿轮啮合套啮合齿不与任何齿轮接触，输入轴转动时，输出轴不转动，汽车不能行驶。当分动器挂入“2H”挡时，行星齿轮啮合套向前运动与输入轴啮合。此时输入轴与后输出轴成为一体旋转，同步器与四轮驱动主动链轮处于非结合状态，只后输出轴输出动力，故汽车以两轮驱动。此时，分动器内传动路线如图2-4所示。当分动器拄“4H”挡时，齿轮机构仍为上述状态，只有同步器与四轮驱动主动链轮啮合，此时，分动器前、后输出轴都输出动力，汽车以四轮驱动。1-前输出轴；2-驱动型拨叉轴套；3-输入轴；4-行星齿轮总成；5-同步器；6-主动链轮；7-后输出轴；8-油泵；9-传动链；10-被动链轮图2-5 231型分动器“4L”挡动力传动示意图当分动器佳“4L”挡时，四轮驱动主动链轮继续与同步器接合，而行星齿轮啮合套向后运动，经过“N”挡位置后与行星架进行啮合。此时，由于齿圈是固定不动的，行星齿轮在输入轴齿轮的带动下绕自身轴线转动，并带动行星架绕自身轴线运动。行星架的转动方向与主动链轮转动方向相同，但转速较慢，传动比为1：2.72，汽车以较慢速度四轮驱动。分动器动力传动路线如图2-5所示。图2-6 博格华纳1371型分动器NJ2045和NJ2046是依维柯“S”系列中的越野车车型，它们装用的博格华纳137l型分动器，如图2-6所示。在137l型分动器箱体和壳盖内，装有从变速器输出至后桥的齿轮轴组件，另装有通过金属传动链传递动力的前桥齿轮轴组件。此外，还有内部换档机构及压力润滑装置等。主要的组成件及装配关系，如图2-7所示。1、3-螺栓；2-分动器盖；4-后端盖；5-后凸缘；6-自锁螺母；7-后桥输出轴；8-油封；9-里程表驱动齿轮；10-滚珠轴承；11-后桥齿毂；12-拨叉套内齿毂；13-拨叉套；14-传动拨又；15-后桥分动链轮；16-油泵；17-弹簧；18-换档拨叉轴；19-前桥分动链轮；20-前桥输出轴；21-传动链；22-滚珠轴承；23-油封；24-垫片；25-自锁螺母；26-前凸缘；27-拨轴；28-换档拨叉；29-扇形支承板；30-分动器传感器；31-行星齿轮；32-传动齿毂；33-前板；34-中心轮；35-油封；36-滚珠轴承；37-齿圈；38-分动器壳体；39-后板；40-弹性止动挡圈图2-7 博格华纳1371型分动器结构1)从变速器输出至后桥的齿轮轴组件构成a在齿轮轴组件前端，装有单排内啮式行星齿轮减速机构。其中，图2-7中34所示的为中心轮，它前端中空的花键套，可接收变速器输出法兰盘通过花键轴接头输来的动力。中心轮通过滚珠轴承36支撑在分动器箱体上。中心轮后端外斜齿（齿数为50），与行星齿轮架前后板33、39内的四个行星齿轮31相啮合。中心轮后端的内直齿，可与能被拨叉控制的传动齿毂32相啮合或脱开。1-连结锁；2-前板；3-行星齿轮；4-后板图2-8 行星齿轮架组合件行星齿轮架组件由前板、后板、行星齿轮、连接销等零件组成，如图2-8所示。成四角分布的四只行星齿轮，内与中心轮外斜齿轮啮合，外与齿圈斜齿轮相啮合，它们被前、后板及连接销铆合成一体。行星齿轮架后板上还具有内直齿，可与能被拨叉控制的传动齿毂32相啮合或脱开。1-行星架齿轮；2-弹性止动挡圈；3-齿圈；4-分动器箱件图2-9 齿圈位置齿圈37是行星齿轮减速机构中三个元件之一，如图2-9中3所示。它以外宽直直齿嵌装在分动器箱体上，并被弹性止动挡圈40固定，处在被制动状态。齿圈内斜齿齿数为82齿，故齿圈齿数与中心轮齿数之比，a= / =8250 =164。b后桥输出轴7是轴线的主轴，前端支撑在中心轮内腔的滚针轴承内，后端通过滚珠轴承10支撑在分动器盖上。后桥输出轴前端钻有一定长度的中心油道和径向油道，以便安装在其中部油泵产生的压力油流向各摩擦副。后桥输出轴上制有三段外花键，前端花键由传动齿毂32在其上滑动，中段花键由后桥齿毂11在其上传递动力，后端花键套装有分动器输出法兰盘，可将动力传输至后桥，请参见图2-7所示。1-顶柱及弹簧；2-前端盖；3-磁性定位极；4-过滤器；5-油管；6-箱体；7-油泵泵体图2-10 油泵体位置及组成c油泵泵体组合件安装在后桥输出轴的中部位置。它由图2-10所示的泵体、顶柱（及弹簧）、前、后端盖、垫板、油管、过滤器、磁性定位板等组成。装配时，先在后桥输出轴上套人前端盖，再将顶柱弹簧及两个顶柱装人轴的径向孔中，压迫顶柱，装上油泵泵体带油管及过滤器总成，使过滤器由磁性板定位在箱体的凹槽内，最后再套装上后端盖及垫板，并用螺栓拧紧之。图2-10中未能显示后端盖及垫板。1-后桥输出轴；2-后桥分动齿轮；3-前桥输出轴；4-前桥分动齿轮；5-金属传动链图2-11 前、后桥分动齿轮及金属传动链d在油泵组合件的后部，套装有分动齿轮15。其外沿链齿可通过金避传动链将动力传递给前桥分动齿轮，如图2-11所示。后桥分动齿轮上还有花键齿轴，拨叉套13、拨叉套内齿毂12可在其上滑动。e在后桥输出轴中段花键上，套装有后桥齿毂11，当与拨叉内齿毂12啮合后，便可将后桥输出轴动力传给后桥分动齿轮，再经过金属传动链21，实现前后桥的同时驱动。2)前桥齿轮轴组件构成由图2-7可知，前桥齿轮轴组件的构成，显然要简单得多。主要由前桥分动链轮19、前桥输出轴20、滚珠轴承22、分动器输出法兰盘26等组成。前桥输出轴20，通过滚珠轴承22支撑在分动器箱体38和分动器盖2内。其前端花键轴通过自锁螺母25和垫片24，压装有分动器输出法兰盘（前）26。其后部花键上装有前桥分动齿轮19，并以弹性止动卡簧相固定。前桥分动齿轮与后桥分动齿轮相类似，齿数相等。不同点在于它仅有内花键，而无外花键短轴。由金属传动链传来的动力，将通过前桥分动齿轮，带动前桥输出轴一齐转动，从而驱动前桥。（2）操纵机构为实现该分时分动器的自动化，对分动器换档机构进行动作的操纵机构采用电子控制的方式，由真空开关和电机提供操纵动力。其布置如图2-12所示。图2-12 分时分动器电子控制元件位置图2.2 自动分时分动器的工作原理分动器高、低档的变换由单排内啮合式行星齿轮完成，该行星轮系齿圈固定，中心轮为主动轮，行星轮为被动轮，传动比由中心轮与齿圈的齿数比确定。分动器前桥驱动的挂和与摘离由分动器后桥输出轴上的分动齿轮旁的同步器来完成。这样在驱动方式转换时的扭矩冲击会少很多。各挡位接合套与同步器动作如下：4LO档接合套与行星架接合，同步器与后桥输出轴上的花键接合，带动前桥同时输出动力。N档接合套处于空位置，同步器脱离与后桥输出轴花键的接合。4H档接合套与中心轮接合，同步器与后桥输出轴上的花键接合，带动前桥同时输出动力。2H档接合套与中心轮接合，同步器脱离与后桥输出轴花键的接合。分时分动器的自动控制由中央控制单元（微机）完成，在收集到发动机，变速器，分动器，以及轮胎等部件的相关参数后，微机根据已经设定好的程序判定车辆所处的路面状况以及车辆的工作状况，并作出相应的动作，操纵分动器进行挡位的选择。2.3 本章小结本章对分时分动器的结构进行了简要分析，简单介绍了以行星齿轮变速、金属链传动的分动器主要组成部件的结构和功能以及如何实现动力的分配合传送；介绍了分时分动器的结构和传动机理；针对自动分时分动器的工作状况，阐述了自动分时分动器的控制原理和控制系统。第3章自动分时分动器的结构设计对轻型越野车的自动分时分动器的具体参数进行设计，所需外部数据见表3-1，表中给出了轻型越野车的车身参数，发动机参数，底盘参数等。表3-1 轻型越野车参数车身参数长宽高(mm)4710/1860/1790、4710/1860/1795轴距(mm)2750轮距前/后(mm)1500/1500、1530/1530内部宽度(mm)1500内部高度(mm)1245最小离地间距(mm)216接近角/离去角（）30/25最小转弯半径(m)5.9行李箱容积(L)(最小/最大)1180/2000油箱容积(L)75前悬/后悬（mm）830/1130发动机系统缸径行程(mm x mm)97.1*98排气量(mL)2902最大功率(Km/rpm)110/3800最大扭矩(Nm/rpm)333/2000底盘参数驱动方式（选择：4*4/4*2）4*4分动箱型式（分时/全时）分时变速箱（选择：手动、自动、手自一体）五速手动底盘传动系具体参数如下：变速器各档传动比为：1档 3.915， 2档 2.126， 3档 1.338，4档 1.000， 5档 0.801，倒档 4.27主减速器的减速比为：4.625分时分动器传动比为：高档 1:1, 低档 2.48:13.1 自动分时分动器结构方案在参考当前分动器设计的最新结构型式的考虑下，自动分时分动器的壳为中间对开式，前壳体上装有一齿板，它可与行星齿轮总成的齿圈相啮合。分动器输人轴以输入齿轮轴承支承在壳体上，并以内花键和变速器输出轴相连。后输出轴一端以轴承支承在输入轴后端孔内，另端以轴承支承在箱体后部输出轴轴承座上，以外花键与传动轴相连。后输出轴以花键上的啮合套与行星架齿毂配合，接合套在拨叉的拨动下，可以与中心轮和行星架齿毂上的接合齿相啮合。后输出轴上还装有惯性同步器。四轮驱动链轮以轴承支承在后输出轴上。前输出轴两端用两轴承分别支承在前、后壳体上，前端以花键与前传动轴相连。图3-1 自动分时分动器传动方案3.2 自动分时分动器的轴及齿轮型式为简化结构，降低尺寸的限制，自动分时分动器输入轴采用齿轮轴的形式。其余的轴均与齿轮以花键配合。齿轮主要采用渐开线斜齿圆柱齿轮，它具有啮合性能好，重合系数恰当，强度高，噪音小等优点。3.3 换档机构换档机构型式主要有：滑动齿轮式、啮合套式、和同步器式三种。在此自动分时分动器中，高、低档的切换采用啮合套式，两驱和四驱之间的切换采用同步器式。啮合套是配合斜齿轮传动使用。斜齿轮传动较直齿轮有较多优点，传动平稳，冲击小，噪音低，使用寿命长。但斜齿轮不能轴向移动而分开，应处于长啮合状态，故采用了啮合套换档形式。啮合套分为内齿接合式和外齿接合式，在这里采用外齿接合式。同步器可有效地消除换档冲击，提高齿轮的使用寿命，换档操纵轻便、顺利、换挡力小。可以提高换档速度，易于实现自动操纵。因此，可以使整车的加速性、经济性、行驶安全性得以提高。3.4 轴承形式在自动分时分动器中，轴的支承主要采用球轴承。齿轮在轴上的支承形式由于受到机构限制，要求径向结构紧凑、重量降低，多采用滚针轴承。在低速齿轮上也有采用滑动轴承的。滚针轴承径向尺寸小，轴向尺寸较大，承载面接触线绞成，承载能力较高，设用寿命出那个，可靠性好，滚针轴承间隙可以调整，这样可以有效地控制噪音，并且滚针轴承便于装置，调整方便。3.5 自动分时分动器的壳体自动分时分动器齿轮是闭式传动，因此其齿轮必须在封闭的壳体内工作。为使分动器的尺寸、型式得到控制，分动器壳体采用对开式。3.6 润滑及密封由于分动器的传动件在高转速下工作，齿轮和轴承需要良好的润滑，从而保证分动器工作正常，齿轮和轴承有足够的使用寿命。润滑方式主要有压力式和溅油式。自动分时分动器采用压力式和溅油式的复合形式。一般为保证轴承的润滑，在壳体的轴承部位开有油孔及油沟，以便润滑油能顺利流入。在内孔装有滚针轴承的齿轮上通常设有径向油孔，或在齿轮端面开有油槽，以利润滑油能进入孔内润滑轴承。分动器需要密封，壳体与壳体之间可采用密封垫或密封胶密封，轴承盖与输入、输出州之间用密封圈密封或设回油槽。为保证油温升高导致壳体气压增大时不致造成润滑油渗漏，在分动器的合适位置应设有通气塞。3.7 自动分时分动器的齿轮参数设计行星轮系的设计（Design of Planetary Gear Train）3.7.1 行星轮系的类型选择在选择行星轮系的类型时，应考虑以下几个因素：传动比的要求、传动的效率、外廓结构尺寸和制造及装配工艺等。 3.7.1.1 传动比选择轮系的类型时，首先应考虑满足传动比的要求。 a)b)c)d)e)图3-2 行星齿轮类型如图3-2所示，a)型的传动比实用范围为2.813；b)型的传动比实用范围为1.141.56；c)型的传动比实用范围为816；d)型的传动比为2；e)型是正号机构，其速比变化范围较大，但效率较低。 3.7.1.2 效率从机械效率的角度看，不管是增速传动还是减速传动，负号机构的效率一般总比正号机构的效率高。正号机构一般用在传动比大、而对效率没有较高要求的场合。3.7.2 行星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择设计行星轮系时，其各轮齿数和行星轮数目的选择必须满足下列四个条件才能装配起来，正常运转并实现预定的传动比。3.7.2.1 传动比条件行星轮系必须满足给定的传动比：（3-1）即（3-2）3.7.2.2 同心条件即系杆的回转轴线应与中心轮的轴线相重合。若采用标准齿轮或高度变位齿轮传动，则同心条件为：（3-3）即（3-4）上式表明两中心轮的齿数应同时为奇数或偶数。若采用角度变位齿轮传动，则同心条件按节圆半径计算：（3-5）3.7.2.3 装配条件为使各个行星轮都能均匀分布地装入两个中心轮之间，行星轮的数目k与各轮齿数之间必须满足以下关系：（3-6）式中：N 为正整数，即两中心轮齿数之和应能被行星轮个数整除。3.7.2.4 邻接条件为保证相邻两行星轮不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于行星轮齿顶圆直径：即（3-7）由以上四个条件列出方程组为：（3-8）解得，太阳轮齿数=71，齿圈齿数=105，行星轮齿数=17。其中，行星轮数目为=4。3.7.3 行星轮系的均载3.7.3.1 柔性浮动自位的均载方法柔性浮动自位是靠中心轮、行星轮或行星架三个构件之一或之二浮动，并且通常还使中心轮具有足够的柔性来保证行星轮间的载荷均布。3.7.3.2 采用弹性结构的均载方法靠齿轮本身弹性变形均载；采用弹性衬套均载。3.7.4 分动器的齿轮尺寸初选3.7.4.1 按齿面接触强度初定分度圆直径、中心距按下式确定小轮的分度圆直径。确定后可按几何关系确定中心距。（3-9）(mm)“+”号用干外啮合，“-”号用于内啮合。式中算式系数，对于一般钢制齿轮，直齿传动768，斜齿传动720，人字齿传动695；使用系数；计算接触强度行星轮齿间载荷分配不均衡系数；综合系数；单对啮合副中小齿轮名义转距（N*m）；齿数比（为大轮齿数，为小轮齿数）；试验齿轮的接触疲劳极限（MPa）齿宽系数。3.7.4.2 按齿面弯曲强度初定齿轮模数（3-10）3式中算式系数，对于直齿传动175，斜齿传动165，人字齿传动14.5；弯曲强度计算的行星轮齿间载荷分配不均匀系数；综合系数；试验齿轮的弯曲疲劳极限（MPa）。3.7.5 行星齿轮尺寸参数计算汽车变速器齿轮均为渐开线齿轮。渐开线齿轮除了能满足传动平稳、传动比恒定不变等传动的基本要求外，还有互换性好、中心距具有可分离性及切齿刀具制造容易等优点。渐开线齿轮的正确啮合条件是：两齿轮的模数、分度圆压力角必须分别相等，两斜齿轮的螺旋角必须相等而方向相反。渐开线圆柱齿轮的基准齿形（GB1356-78）见表3-2及图3-2。图3-3 基准齿形表3-2 渐开线圆柱齿轮基准齿形基本要素名称代号标准齿短齿增大齿形角齿形角a齿顶高系数1.00.81.0径向间隙系数c0.25(0.35)m0.30m0.2m齿根圆角半径r0.38(0.25)m0.46m0.35m*考虑某些工艺要求，径向间隙允许增大至0.35m，齿根圆角半径允许减小至0.25m。初选齿轮模数渐开线齿廓压力角斜齿轮螺旋角斜齿轮齿宽(mm)齿顶高系数径向间隙系数齿根圆角半径斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算：表3-3给出了渐开线斜齿非变位和高度变位圆柱齿轮的几何尺寸计算公式。表中的为法面模数；，分别为齿数和变位系数，计算时应分别计算主、被动齿轮的有关项目，主、被动齿轮有关项目的下标分别为“1”和“2”。表中的，c，a见表3-2。表3-3 渐开线斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算用表序号计算项目计算公式非变位齿轮高度变为齿轮（1）变位系数=0=-=（2）端面模数（3）端面压力角（4）分度圆直径（5）齿顶高（6）齿根高（7）齿全高（8）齿顶圆直径（9）齿根圆直径（10）中心距（11）法向基节（12）基圆直径（13）法面分度圆弧齿厚（14）当量齿数变位系数=0端面模数端面压力角其余数据计算如表3-3：表3-3 行星齿轮尺寸计算数据中心轮齿圈行星轮分度圆直径（mm）21331551齿顶高（mm）333齿根高（mm）5.255.255.25齿全高（mm）8.258.258.25齿顶圆直径（mm）21930957齿根圆直径（mm）202.5325.540.5中心距（mm）131.5131.5131.5法向基节（mm）8.868.868.86基圆直径（mm）20131949法面分度圆弧齿厚（mm）4.714.714.71当量齿数8311355由于分度圆弧齿厚的弧长不便测量，故常以分度圆弦齿厚代替。测量时以齿顶圆为定位基准按相应的弦齿高去测量弦齿厚。分度圆弦齿厚及弦齿高的计算如下：（3-11）（3-12）上式用于斜齿圆柱齿轮时，用当量齿数代替，其他参数均为法面参数。由于分度圆弦齿高是以齿顶圆定位，故对齿顶圆直径及其径向跳动以及分度圆弦齿厚都规定了严格的公差和极限偏差，可查JBl79-8l“渐开线圆柱齿轮精度制”。测量公法线长度也是控制齿厚的一种方法，这时不以齿顶圆为基准，故其公差可放宽。对于无法测量公法线长度的内齿轮、窄斜齿轮及精度要求较高的齿轮，可采用跨棒距及其偏差来检验、控制齿厚。在大批量生产的汽车工业中，测量齿厚的高效率方法，是利用被测齿轮与理想精确的且与之配对的所谓测量齿轮紧密啮合时度量中心距的极限偏差，来控制被测齿轮的齿厚。3.7.6 分动器齿轮的强度计算与材料选择1齿轮损坏的原因及形式齿轮在啮合过程中，轮齿根部产生弯曲应力，过渡圆角处又有应力集中，故当齿轮受到足够大的载荷作用，其根部的弯曲应力超过材料的许用应力时，轮齿就会断裂。这种由于强度不够而产生的断裂，其断面为一次性断裂所呈现的粗粒状表面。在汽车分动器中这种破坏情况很少发生。而常见的断裂则是由于在重复载荷作用下使齿根受拉面的最大应力区出现疲劳裂缝而逐渐扩展到一定深度后产生的折断，其破坏断面在疲劳裂缝部分呈光滑表面，而突然断裂部分呈粗粒状表面。分动器低档小齿轮由于载荷大而齿数少、齿根较弱，其主要破坏形式就是这种弯曲疲劳断裂。齿面点蚀是常用的高档齿轮齿面接触疲劳的破坏形式。齿面长期在脉动的接触应力作用下，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。啮合时由于齿面的相互挤压，使充满了润滑油的裂缝处油压增高，导致裂缝的扩展，最后产生剥落，使齿面上形成大量的扇形小麻点，即所谓点蚀。点蚀使齿形误差加大而产生动载荷，甚至可能引起轮齿折断。通常是靠近节圆根部齿面处的点蚀较靠近节圆顶部齿面处的点蚀严重；主动小齿轮较被动大齿轮严重。对于高速重载齿轮，由于齿面相对滑动速度高、接触压力大且接触区产生高温而使齿面间的润滑油膜破坏，使齿面直接接触。在局部高温、高压下齿面互相熔焊粘连，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹的损坏形式称为齿面胶合。在一般的汽车变速器中，产生胶合损坏的情况较少。增大轮齿根部齿厚，加大齿根圆角半径，采用高齿，提高重合度，增多同时啮合的轮齿对数，提高轮齿柔度，采用优质材料等，都是提高轮齿弯曲强度的措施。合理选择齿轮参数及变位系数，增大齿廓曲率半径，降低接触应力，提高齿面硬度等，可提高齿面的接触强度。采用强度大、耐高温、耐高压的润滑油，提高油膜强度，提高齿面硬度，选择适当的齿面表面处理和镀层等，是防止齿面胶合的措施。齿轮的强度需经对轮齿应力的计算来检验。2圆柱齿轮强度的简化计算方法接触应力可按下式进行简化计算：（3-13）式中 F法面内基圆周切向力即齿面法向力，N；（3-14）端面内分度圆切向力即圆周力，N；（3-15）计算载荷，N*mm；节圆直径，mm；节点处压力角；螺旋角；齿轮材料的弹性模量，钢材取MPa；齿轮接触的实际宽度，斜齿轮用代替，mm；，主、被动齿轮节点处的齿廓曲率半径，mm，对斜齿轮：；，分别为主、被动齿轮的节圆半径，mm。计算得：太阳轮齿面接触应力765MPa；齿圈齿面接触应力547MPa；行星轮齿面接触应力533MPa，均在许用接触应力范围之内。斜齿圆柱齿轮的弯曲应力则需按下式反算求得。（3-16）式中应力集中系数，斜齿轮取=1.5；斜齿轮螺旋角；齿宽系数，斜齿轮取=7.08.6；重合度影响系数，取=2；齿形系数，按当量齿数查手册取得；弯曲应力，MPa；计算载荷，Nmm；齿轮齿数。（3-17）计算得：太阳轮齿轮轮齿弯曲应力315MPa；齿圈齿轮轮齿弯曲应力153MPa；行星轮齿轮轮齿弯曲应力136MPa，均在许用弯曲应力范围之内。3汽车分动器圆柱齿轮强度的计算方法则根据GB3480-83编制。4变速器齿轮的材料及热处理现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造，使轮齿表层的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合，以大大提高其接触强度、弯曲强度及耐磨性。在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑到其机械加工性能及制造成本。国产汽车变速器齿轮的常用材料是20CrMnTi（过去的钢号是18CrMnTi），也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnMoB的。对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMo，30CrNiMo，12Cr3A等钢材，这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶粒。为消除内应力，还要进行回火。某些轻型以下的载货汽车和轿车等变速器的小模数（）齿轮，采用了40Cr或35Cr钢并进行表面氰化处理。这种中碳铬钢具有满意的锻造性能及良好的强度指标，氰化钢热处理后变形小也是其优点。但由于氰化层较薄且钢的含碳量又高，故接触强度和承载能力均受到限制。对于氰化齿轮，氰化层深度一般为0.2-0.4mm，不应小于0.2mm，表面硬度为HRC48-53。3.8 分动器的轴与轴承3.8.1 分动器的轴分动器轴在工作中承受着转矩及来自齿轮啮合的圆周力、径向力和斜齿轮的轴向力引起的弯矩。刚度不足会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，产生过大的噪声，降低齿轮的强度、耐磨性及寿命。轴的径向及轴向尺寸对其刚度影响很大，且轴长与轴径应协调。分动器袖的最大直径d与支承间的距离l可按下列关系式初选：（3-16）初选的轴径还需根据分动器的结构布置和轴承与花键、弹性档圈等标准以及轴的刚度与强度验算结果进行修正。3.8.2 变速器轴承一般是根据结构布置并参考同类车型的相应轴承以后，按国家规定的轴承标准选定，再进行其使用寿命的验算。对汽车变速器滚动轴承耐久性的评价是以轴承滚动体与滚道表面的接触疲劳为依据，承受动载荷是其工作的基本特征。变速器轴承是在由传动系转矩变化曲线所决定的非稳定工况下工作，因此也保齿轮计算那样，作为变速器第一轴的计算转矩，应取发动机最大转矩和驱动车轮与地面的最大附着力矩的换算值两者中的较小者。计算载荷与轴承实际载荷之差异可由以轴承的当量转速代替实际转速来补偿。3.9 同步器的选用同步器使分动器换档轻便、迅速，无冲击，无噪声，且可延长齿轮寿命，提高汽车的加速性能并节油。要求其转矩容量较大，性能稳定、耐用。对于轻型越野车的分动器转矩需要，使用锁环式分动器。同步锥环多用铜基合金制造，轿车同步锥环较薄，宜用锻、精锻或冷挤压工艺加工；货车的同步锥环较厚，亦可采用压铸工艺。选用材料时既要考虑其摩擦系数又要考虑其耐磨性以及强度、加工性能等。铝青铜（含铝8.511.0）多用于压铸的同步锥环，亦可锻造，其强度高、耐磨性好、摩擦系数较大而锥面自锁的倾向较小。锰青铜（含锰3）锻造的同步锥环较多，其强度高、加工件好。硅锰青铜（含硅0.61.5，锰24）的性能均锰青铜类似，这种合金结构中的硅化锰使之具有极好的耐磨性。锻造同步锥环也常采用铅黄铜、黄铜的耐磨性常常优于青铜

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