CR-V轿车分动器设计【9张图/16000字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-分时四驱分动器.dwg

A2-零件图-8张.dwg

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关键词：: cr 轿车分动器设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。33页。16000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共9张，如下所示
A0-分时四驱分动器.dwg
A2-零件图-8张.dwg

目　　录

摘要 ………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章绪论 ……………………………………………………………………………1
1.1 选题背景 ………………………………………………………………………3
1.2 分动器简介 ……………………………………………………………………3
1.2.1 分动器的类型………………………………………………………………6
1.2.2分动器的构造和原理………………………………………………………4
1.3 分动器的设计思想 ……………………………………………………………… 4
1.4 本设计主要完成的内容 ………………………………………………………… 5
第2章分动器设计的总体方案 ……………………………………………………6
2.1 分动器结构方案的选择…………………………………………………………6
2.1.1 传动机构布置方案分析…………………………………………………6
2.1.2 零部件结构方案分析………………………………………………………6
2.2设计依据 …………………………………………………………………………8
2.2.1 挡数的确定 ………………………………………………………………9
2.2.2 传动比的确定 ……………………………………………………………9
2.2.3 分动器中心距的确定 ……………………………………………………11
2.3 本章小结 ………………………………………………………………………11
第3章主要零部件的设计及计算 ………………………………………………13
3.1 齿轮的设计及校核 ……………………………………………………………13
3.1.1 齿轮参数确定及高低挡齿轮齿数分配 …………………………………13
3.1.2 轮齿强度计算……………………………………………………………15
3.1.3 分动器齿轮的材料及热处理……………………………………………17
3.2 轴的设计及校核…………………………………………………………………18
3.2.1 轴的失效形式及设计准则………………………………………………18
3.2.2 轴的设计…………………………………………………………………18
3.2.3 轴的校核…………………………………………………………………19
3.3 轴承的选用及校核………………………………………………………………22
3.3.1 分动器轴承型式的选择…………………………………………………22
3.3.2 轴承的校核………………………………………………………………22
3.3.3 轴承的润滑和密封………………………………………………………24
3.4本章小结………………………………………………………………………24
第4章分动器其他零件及机构的设计 …………………………………………25
4.1 同步器的设计及计算……………………………………………………………25
4.2 惯性式同步器 ………………………………………………………………… 25
4.2.1锁环式同步器的结构 …………………………………………………… 25
4.2.2锁环式同步器的工作原理 ……………………………………………… 25
4.2.3锁环式同步器主要尺寸的确定 ………………………………………… 27
4.3主要参数的确定 …………………………………………………………………28
4.3.1摩擦因数f …………………………………………………………………28
4.3.2同步环主要尺寸的确定 ………………………………………………… 28
4.3.3锁止角 ………………………………………………………………… 29
4.3.4同步时间 ………………………………………………………………… 30
4.3.5转动惯量的计算 ………………………………………………………… 30
4.4 本章小结………………………………………………………………………… 30
结论 ………………………………………………………………………………………31
参考文献………………………………………………………………………………… 32
致谢 ………………………………………………………………………………………33
附录 ………………………………………………………………………………………34

摘要

汽车若在冰雪路面或无路的情况下行驶时，就要求增加驱动车轮的数目，以充分利用汽车的重量来增加车轮与道路间的附着力。分动器的主要功用是将发动机输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩；其另一个功用是兼起副变速器的作用。分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与分动器的输出轴用万向传动装置连接，分动器的输出轴有若干根，分别经万向传动装置与各驱动桥相连。
本设计根据匹配车型的使用条件和车辆参数选择分动器的结构形式，并按照分动器总成的设计步骤和要求，对其主要零部件，如齿轮、轴进行了相关的设计工作和校核工作。并根据汽车设计、汽车理论、机械设计、机械设计课程等参考资料提供的相关知识，对计算出的分动器具体参数进行检验，并论证设计的合理性。最终，用AutoCAD软件完成分动器二维装配图和零件图的绘制。

关键词：分动器；分时；中心距；齿轮；轴；结合套

ABSTRACT

If car drive in snow and ice road or no way under the condition of the road, it’s to ask for an increase in the number of driver wheels，To take full advantage of the weight of the car to increase the wheels and the adhesion between road，The main function is to thansfer engine output power distribution to the driving axle, and further increase torque, the other a function is and the deputy variable speed.Thansfer is also a gear transmission system, it alone in frames, the fixed input shaft and thansfer output shaft with universal transmission devices connected, thansfer output shaft several root, the universal respectively with each drive transmission device connected.
This design according to the conditions of use and matching model vehicle parameter selection of structure form, and thansfer according to the design procedures of the assembly thansfer and requirement, for its main parts, such as gear, the shaft related design work and check work. And according to the car design, car theory, mechanical design, mechanical design courses provide reference information for the relevant knowledge, calculated from the concrete parameters for inspection, thansfer and demonstrates the rationality of the design. Finally, with AutoCAD software thansfer 2 d assembly drawings and component drawing.

Key words:Thansfer; points; center distance;Gear；Axis；Meshing sets

题目名称 CR-V轿车分动器设计
一、设计（论文）目的、意义
现代多轴驱动车辆（如越野汽车）越来越受到人们的欢迎，使之得到广泛的普及。而分动器是多轴驱动车辆传动系统中的关键部件，其质量和性能直接影响到传动效果和整车的动力性能。因此要使多轴驱动车辆有较强的综合性能就要对其匹配传动性能好的分动器。本项目研究的基本思路是根据所给的参数设计出基本结构和转矩分配比合理，传动性能和散热性能较好的分时四驱分动器，并对其进行检测。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
设计内容:
1、分动器结构方案的设计：能够实现传动方案合理、齿轮安排紧凑、换挡形式简单的结构。
2、分动器主要参数的选择：选择即能使结构紧凑又能符合传动性能的中心距和分配合理的
转矩。
3、分动器齿轮参数的设计：设计齿轮各参数合理、各档齿轮齿数分配合理的分动器齿轮，
使之能够实现换挡平顺。
4、分动器的检测：是所设计的分动器能够符合所给的参数并实际检测合格。
5、撰写设计说明书。
研究方法:
通过对收集到得各种有关分时分动器的参考资料的查阅，首先要掌握分动器的功用、主要
结构形式和工作原理等。然后根据所给参数设计分动器的结构和主要参数并根据实际情况对其进行检测。
三、设计（论文）完成后应提交的成果：
1、设计说明部分：
（1）毕业设计计算说明书（15000字）
2、设计图纸：
CAD零件图和装配图（折合零号图至少三张）

CR-V轿车分动器设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书学生姓名刘娜院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程指导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称车分动器设计一、设计（论文）目的、意义现代多轴驱动车辆（如越野汽车）越来越受到人们的欢迎，使之得到广泛的普及。而分动器是多轴驱动车辆传动系统中的关键部件，其质量和性能直接影响到传动效果和整车的动力性能。因此要使多轴驱动车辆有较强的综合性能就要对其匹配传动性能好的分动器。本项目研究的基本思路是根据所给的参数设计出基本结构和转矩分配比合理，传动性能和散热性能较好的分时四驱分动器，并对其进行检测。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容 : 1、分动器结构方案的设计：能够实现传动方案合理、齿轮安排紧凑、换挡形式简单的结构。 2、分动器主要参数的选择：选择即能使结构紧凑又能符合传动性能的中心距和分配合理的转矩。 3、分动器齿轮参数的设计：设计齿轮各参数合理、各档齿轮齿数分配合理的分动器齿轮，使之能够实现换挡平顺。 4、分动器的检测：是所设计的分动器能够符合所给的参数并实际检测合格。 5、撰写设计说明书。研究方法 : 通过对收集到得各种有关分时分动器的参考资料的查阅，首先要掌握分动器的功用、主要结构形式和工作原理等。然后根据所给参数设计分动器的结构和主要参数并根据实际情况对其进行检测。三、设计（论文）完成后应提交的成果： 1、设计说明部分：（ 1）毕业设计计算说明书（ 15000 字） 2、设计图纸：件图和装配图（折合零号图至少三张）四、设计（论文）进度安排：（ 1）第 1 周 ( 2 月 28 日 3 月 6 日 )：查阅参考资料，收集相关技术资料，确定设计分动器主要技术参数，了解分动器的功能、主要结构形式和工作原理。（ 2）第 2 周 ( 3 月 7 日 3 月 13 日 )：结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。（ 3）第 3 周 (3 月 14 日 3 月 20 日 )：查找相关设计资料或手册，分析并确定分时四驱分动器的具体结构形式，主要零部件及相互位置关系。（ 4）第 4 周 ( 3 月 21 日 3 月 27 日 )：根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配。（ 5）第 5 周 (3 月 28 日 4 月 3 日 )：绘制二维装配图。 6）第 6 周 (4 月 4 日 4 月 10 日 )：继续绘制二维装配图。要求设计完整正确，图纸能够完整表达所设计总成或零部件的结构特点（ 7）第 7 周 (4 月 11 日 4 月 17 日 )：绘制二维部分零件图（ 8）第 8 周 (4 月 18 日 4 月 24 日 )：接受中期检查。（ 9）第 9 周 (4 月 25 日 5 月 1 日 )：对中期检查的不足之处进行修改。（ 10）第 10 周 (5 月 2 日 5 月 8 日 )：对设计草图进行修改，绘制三维零件图并进行装配（ 11）第 11 周 (5 月 9 日 5 月 15 日 )：进行相关校核。（ 12）第 12 周 ( 5 月 16 日 5 月 22 日 )：完成设计图纸及说明书初稿。（ 13）第 13 周 ( 5 月 23 日 5 月 29 日 )：说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。（ 14）第 14 周 ( 5 月 30 日 6 月 5 日 )：预答辩。（ 15）第 15 周 ( 6 月 6 日 6 月 12 日 )：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（ 16）第 16 周 ( 6 月 13 日 6 月 19 日 )：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（ 17）第 17 周 ( 6 月 20 日 6 月 26 日 )：答辩。五、主要参考资料 1 洪福生国外越野车发展新动态汽车与配件， 1996 24 2 庄继德汽车系统工程北京机械工程出版社， 1997 3 吴修义从国际汽车展览会看分动器发展趋势上海汽车， 1997(2) 4 严欣贤，李成刚，胡于进，易建军多轴驱动车辆的扭矩优化分配汽车技术， 2000 5 越野史话湖南现代道路交通， 2002(2) 6 高阳四轮驱动汽车扭矩分配电子控制系统研究硕士学位论文吉林：吉林大学， 2007 6 六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 附录所谓分动箱，就是将发动机的动力进行分配，分别输出给前轴和后轴的装置。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。最早的四驱技术，是基于提高车辆的通过性开发的，我们把它称作越野四驱。这类车型的鼻祖威利斯吉普，就是二战美军为了加强前线步兵和指挥官作战的机动性开发出来的。它采用的分动箱是最基本的分时四驱分动箱，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，前后轴是刚性连接的，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，就是基于它这个特点。下面我们就来看看这种分动箱的基本结构和原理。在此类车型的分动箱挡把上，我们会看到 2H、 4H、 N、和 4挂 2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 4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 4须经过一个时变速箱会将动力与每个传动轴分开，而挂上 4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 2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 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 2全可以在行车中进行，不需要停车切换。但到了 4况就完全不同了。从 4H 切换到 4要先将分动箱切换为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 驱模式黑龙江工程学院本科生毕业设计仅是在沙石路面以及此采用这种分动箱的四驱车一般都是硬派越野车，它在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。随着四驱技术的发展，人们已经不能仅仅满足于只能越野的四驱车。在公路上，采用四驱技术的车辆能提供更好的驱动力和操控性能，因此全时四驱诞生了。硬轴连接的四驱车不能实现公路四驱驾驶的最主要的原因，是它无法在公路上高速转弯。因为在转弯的时候，每个车轮所压过的弧线长度不一样，这就意味着每个车轮的转速都不能一样。事实上，前轮的转速是会高于后轮的，如果刚性地把发动机的动力通过传动轴分配给前后车轮的话，那么前后车轮的转速就必须保持一致，这个矛盾将导致前后车轮在转向的时候发生转向干涉。这在附着力低的沙石路面可以通过轮胎与地面的滑动摩擦解决，而在干燥路面则会产生一个制动力，让车不能前进，这就是我们常说的转向制动。为了解决这个矛盾，工程师在分动器中加入了一个差速器，这就是我们现在常说的中央差速器。这个差速器是开放式差速器，结构与前后轴的差速器一样，变速箱的输出轴通过行星齿轮组将动力分配给前后轴。根据开放式差速器的原理，它可以调整转速差。这样的结构是不是就算是全时四驱了呢？早期全时四驱的雏形确实是这样的，但我们会发现，这样的四驱系统对于提高通过性来说毫无意义。我们知道，开放式差速器的功能是把发动机动力分配给受阻力小的车轮，如果一台车上使用了三个开放式差速器（前后轴各还有一个差速器）来调节转速差的话，那么如果有一个车轮受阻力最小，动力就会 100%地传递给这个车轮。显然这种四驱是毫无意义的。为了解决这个问题，不同的工程师采用了两种不同的方案。一种是差动限制器。我们已经知道，开放式差速器会将动力传递给受阻力较小的车轮，那如果我们给这辆车人为施加一个阻力，动力自然就能传递给没有打滑（仍然有抓地力）的车轮了。它的基本结构是一种类似于离合器的装置，只不过它有很多组，我们把它称作多片离合器式差动限制器。在差速器壳体和两个输出轴各有一组钢片，它们相互交错，正常情况下互相之间是分离的。如果此时前轮打滑，它会将与前轴的离合器片压合，从而将动力更多地传递给后轮，后轮打滑的道理是一样的。这种差动限制器的种类有很多，有通过硅油实现的机械式（关于硅油的原理后文会详述），也有通过电子控制离合器开合的电子式。在比较高档的车型上，它的差动限制器不仅解决车轮打滑的问题，还能起到主动分配动力的作用，甚至可以实现让动力从 0间在前后轴自由分配。另一种则是中央差速锁。它实际上相当于在需要提高通过性的时候，可以将前后轴实现硬轴连接，动力按照 50 50 分配给前后轴。它的基本结构是，在前后轴之间装有摩擦钢片，当前轮或者后轮打滑时，机械装置会通过电磁阀的控制将二者咬合实现 50 50的固定动力分配。还有一种全时四驱的分动器结构，那就是著名的奥迪主要是通过蜗杆行星齿轮来实现的，结构很复杂，这里就不再详述了。它这种结构能解决转速差的问题，起到开放式差速器的作用，同时又能自动将动力分配给受阻力最大的问题，起到差动限制器的作用。它可以实现动力25% 75%之间的自由分配，而所有这些，都是通过它核心的托森差速器来实现的，更为神奇的是，黑龙江工程学院本科生毕业设计个托森差速器没有用到任何电磁装置，是纯机械式的。无论多先进的电子设备都有响应滞后的问题，因此与其他厂家的技术相比，纯机械的响应速度方面是无人能及的。当然它也有弊端结构复杂、造价高、动力传递损失大是它无法跨越的硬伤。与全时四驱匹配的还有电子差速制动，主要是用来调整左右车轮的转速差的，相当于前差速锁和后差速锁。与差动限制器相比，它的能量损耗较大，一般不用来实现前后车轮的动力分配。在此之后，有些厂家的工程师们发现，并不是所有路况都需要四驱系统的，例如在正常公路巡航驾驶的时候，只通过两轮驱动就完全能满足所有的驾驶需求了。此时如果仍采用全时四驱，既不经济，也没有必要。因此，在多数情况下只是两轮驱动，而在必要的时候自动变为四驱的适时四驱诞生了。适时四驱也有两种解决方案，一种是以本田代表的通过粘性连轴节实现；一种是以上一代的 4们虽然都能达到正常时两轮驱动，驱动轮打滑时自动接通四驱的效果，但结构和功能还是有区别的。是基于前横置发动机前轮驱动的技术平台，在两驱方面，与之前的轿车平台完全一样。在此基础上，工程师在变速箱上引出一根通往后轴的输出轴，与后桥差速器之间，采用粘性连轴节连接。在这个连轴节里充满了硅油，它的特点是温度升高以后粘度也会迅速升高。在连轴节的输出端和输入端，都装有一个叶片，就类似于液力变矩器的结构。当正常行驶前轮没有打滑的时候，前后轮之间是没有轮速差的，这个粘性连轴节里的两根轴相互之间也就没有转速差。此时动力是不会传递给后轴的。当前轮打滑的时候，前轮的转速将大于后轮，此时粘性连轴节里的输入端转速会超过输出端，就如同液力变矩器一般，能够将动力传递给后轴。不仅如此，由于转速差能导致硅油升温而变粘稠，从而进一步增加对动力的传递，驱动后轮。通过这个结构我们会发现，它的响应速度是比较慢的，而且动力传递也很有限，很难将 50%的动力分配给后轴。但它的结构简单、成本低，对于以城市道路驾驶的本能满足其需求。上一代 4构比粘性连轴节的适时四驱要复杂一些，与前面所说的中央差速锁有些类似，它是通过电磁离合器来实现四驱接通的。它同样是基于两驱平台开发出来的四驱系统，在变速箱的一端通过盆型齿轮引出一根传动轴将动力传递给前轮，之间靠多片离合器连接。它的接通与断开的原理与之前说的中央差速锁的原理类似，这里就不赘述了。它的好处是结构比全时四驱简单，响应速度和动力分配比粘性连轴节要好。随着结构的四驱技术的进一步发展，现在有些车型已经可以实现动力的自由分配了，很多的官方宣传把这种四驱也称作全时四驱，事实上是不准确的。与具备中央差速锁的真正全时四驱相比，这种靠多片离合器实现动力分配的所谓全时四驱，最多只能将动力的 50%分配给从动轮，而且在转弯时的动力分配等方面，都无法达到真正全时四驱的水平。从本质上说，这类四驱仍然只能称作适时四驱，例如大众的 4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。而它黑龙江工程学院本科生毕业设计供的 4 4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4 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 4 is of to of of is a is in is on we it of is 计 V or of in to of of of is is a of up is 0: 0 to it to in is a of by is on of s a at In of on we H,4H,N L H, is a of a to is in to an to Of is to it In it is of of it is to of of is no it is is so in to of be is of L In up a We 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UV,it A a of of is it is to It is on is in of in to by Its to is no is of of of of a of as in is is to on of 0% of in of In of be a is be as to it is it is H,be in to of it LC is of at it of H L is is in of is in t in it to to 毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 :本田动器设计院系名称 : 汽车与交通工程学院专业班级 : 车辆工程学生姓名 : 刘娜导师姓名 : 鲍宇开题时间 : 指导委员会审查意见：签字：年月日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的和意义； 2. 文献综述（课题研究现状及分析）； 3. 基本内容、拟解决的主要问题； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。毕业设计（论文）开题报告学生姓名刘娜院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程导教师姓名鲍宇职称高级实验师从事专业汽车运用是否外聘是否题目名称本田时四驱分动器设计一、课题研究现状、选题目的和意义 1、课题研究现状：越野车经常在不良道路或无路情况下行驶，尤其是军用车辆的行驶条件更为恶劣，这就要求增加车辆驱动轮的数目，因此，越野车多采用多轴驱动。例如，如果一辆单轴驱动车辆的两驱动轮陷入沟中 (这种情况在不良路面上经常会遇到 )，那么车辆就无法通过车轮与地面的摩擦产生驱动力而继续前进。如果车辆是多轴驱动，即使部分驱动车轮无法正常驱动，其余驱动车轮仍可正常工作，车辆能够继续行驶。在多轴驱动车辆上，为了将输出的动力分配给各驱动轴都设有分动器。分动器又称为分动箱，其基本结构和变速箱相似，是一个齿轮传动系统。大多数分动器由于要起到降速增扭的作用而比变速箱的负荷大，所以分动器中的常啮齿轮均为斜齿轮，轴承采用圆锥滚子轴承。分动器的种类繁多，具体结构也各种各样，不同的车辆使用的分动器各不相同，不同的厂家生产的分动器也各不相同。分动器具体分类 : （ 1）分时四驱 ( 这是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式，这也是一般越野车或四驱常见的驱动模式。最显著的优点是可根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。（ 2）全时四驱 (这种传动系统不需要驾驶人选择操作，前后车轮永远维持四轮驱动模式，行驶时将发动机输出扭矩按 50： 50 设定在前后轮上，使前后排车轮保持等量的扭矩。全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性，有了全时四驱系统，就可以在铺覆路面上顺利驾驶。但其缺点也很明显，那就是比较废油，经济性不够好。而且，车辆没有任何装置来控制轮胎转速的差异，一旦一个轮胎离开地面，往往会使车辆停滞在那里，不能前进。（ 3）适时驱动 (采用适时驱动系统的车辆可以通过电脑来控制选择适合当下情况的驱动模式。在正常的路面，车辆一般会采用后轮驱动的方式。而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况，电脑会自动检测并立即将发动机输出扭矩分配给前排的两个车轮，自然切换到四轮驱动状态，免除了驾驶人的判断和手动操作，应用更加简单。不过，电脑与人脑相比，反应毕竟较慢，而且这样一来，也缺少了那种一切尽在掌握的征服感和驾驶乐趣。分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。在多轴驱动的汽车上，为了将输出的动力分配给各驱动桥设有分动器。分动器一般都设有高低档，以进一步扩大在困难地区行驶时的传动比及排挡数目。越野汽车在良好道路行驶时，为减小功率消耗及传动系机件和轮胎磨损，一般要切断通前桥动力。在越野行驶时，根据需要接合前桥并采用低速档，增加驱动轮数和驱动力。目前分动器已经发展到第五代：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，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；第三代分动器增加了同步器，使多轴驱动车辆具备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；第五代分动器壳体采用压铸铝合金材料、齿型链传动输出，其低挡位采用行星斜齿轮机构，使其轻便可靠、传动效率高、操纵简单、结构紧凑、噪音更低。分动器的结构特点是前输出轴传动系统皆采用低噪声的多排链条传动。链传动相对齿轮传动的优点有传动平稳、嗓声小、中心距误差要求低、轴承负荷较小及防止共振。分动器功能上的特点是转矩容量大、重量轻、传动效率高、噪音小、换挡轻便准确，大大改善了多驱动车辆的转矩分配，进而提高了整车性能。下图为国内外产品供给结构 2003国分动器市场需求总量分析如下下图为 2010 国分动器产品产量预测下图为我国分动器产品需求预测 2、选题目的及意义：（ 1）目的：本项目研究的主要目的是根据所给的参数设计出基本结构和转矩分配比合理，传动性能和散热性能较好的全时四驱分动器，并对其进行检测。（ 2）意义：现代多轴驱动车辆（如越野汽车）越来越受到人们的欢迎，使之得到广泛的普及。而分动器是多轴驱动车辆传动系统中的关键部件，其质量和性能直接影响到传动效果和整车的动力性能。因此要使多轴驱动车辆有较强的综合性能就要对其匹配传动性能好的分动器。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、本设计的主要内容 : （ 1）分动器结构方案的设计：能够实现传动方案合理、齿轮安排紧凑、换挡形式简单的结构。（ 2）分动器主要参数的选择：选择即能使结构紧凑又能符合传动性能的中心距和分配合理的转矩。（ 3）分动器齿轮参数的设计：设计齿轮各参数合理、各档齿轮齿数分配合理的分动器齿轮，使之能够实现换挡平顺。（ 4）分动器的检测：是所设计的分动器能够符合所给的参数并实际检测合格。 2、拟解决的主要问题 : （ 1）设计一个符合所给参数的全时分动器；（ 2）对分动器的内部结构进行合理的布局；（ 3）尽量使所设计的分动器有较好的传动性能；（ 4）对所设计分动器进行检测时要得到合理的实验数据；（ 5）打破传动分动器的不足之处。三、技术路线（研究方法）四、进度安排（ 1）第 1 周 ( 2 月 28 日 3 月 6 日 )：查阅参考资料，收集相关技术资料，确定设计分动器主要技术参数，了解分动器的功能、主要结构形式和工作原理。（ 2）第 2 周 ( 3 月 7 日 3 月 13 日 )：结合任务书制定设计方案，撰写开题报告。（ 3）第 3 周 (3 月 14 日 3 月 20 日 )：查找相关设计资料或手册，分析并确定分时四驱分动器的具体结构形式，主要零部件及相互位置关系。（ 4）第 4 周 ( 3 月 21 日 3 月 27 日 )：根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配。（ 5）第 5 周 (3 月 28 日 4 月 3 日 )：绘制二维装配图。（ 6）第 6 周 (4 月 4 日 4 月 10 日 )：继续绘制二维装配图。要求设计完整正确，图纸能够完整表达所设计总成或零部件的结构特点（ 7）第 7 周 (4 月 11 日 4 月 17 日 )：绘制二维部分零件图（ 8）第 8 周 (4 月 18 日 4 月 24 日 )：接受中期检查。（ 9）第 9 周 (4 月 25 日 5 月 1 日 )：对中期检查的不足之处进行修改。（ 10）第 10 周 (5 月 2 日 5 月 8 日 )：对设计草图进行修改，绘制三维零件图并进行装配（ 11）第 11 周 (5 月 9 日 5 月 15 日 )：进行相关校核。（ 12）第 12 周 ( 5 月 16 日 5 月 22 日 )：完成设计图纸及说明书初稿。（ 13）第 13 周 ( 5 月 23 日 5 月 29 日 )：说明书及图纸送审，根据审阅老师意见进行修改。分动器主要参数的选择根据相关数据进行计算绘制配图、零件图分动器的结构分析及其方案的选择其他零件的校核操纵机构的设计轴、轴承和齿轮的校核调查研究课题相关资料分动器零部件的设计形成研究成果（ 14）第 14 周 ( 5 月 30 日 6 月 5 日 )：预答辩。（ 15）第 15 周 ( 6 月 6 日 6 月 12 日 )：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（ 16）第 16 周 ( 6 月 13 日 6 月 19 日 )：修改预答辩中发现的问题准备答辩。（ 17）第 17 周 ( 6 月 20 日 6 月 26 日 )：答辩。五、参考文献 1 洪福生国外越野车发展新动态汽车与配件， 1996 24 2 庄继德汽车系统工程北京机械工程出版社， 1997 3 吴修义从国际汽车展览会看分动器发展趋势上海汽车， 1997(2) 4 严欣贤，李成刚，胡于进，易建军多轴驱动车辆的扭矩优化分配汽车技术， 2000 5 王忠仪，于翔，任存喜北京切诺基新型行星齿轮式分动器结构及工作原理分析 ) 6 史建鹏 , 孙庆合 . 分动器转矩分配比确定理论研究 J. 汽车工程 , 2007,10 7 夏定权，易建军，胡于进军用特种越野车多级分动与动力控制统研究 8 高敬 . 汽车变速器变速传动机构可靠性分析 J. 科技创新导报 , 2009 9 孟文阁 . 四轮驱动汽车的工作特性研究 J交通科技与经济 , 2006,(04) 10 武荫兰 . 北京吉普 (切诺基 )分动器总成及其操纵系统 J. 汽车与配件 , 1988, (07) . 11 王其东四轮驱动车辆牵引效率的计算与试验研究安徼工学院学报， 1995(14) 12 薛恒齿轮传动的主动摩擦学设计硕士学位论文山西：太原理工大学 2007 5 13 动器 J. 机电新产品导报 , 1995, ( 14 a 2006 15 A of 04，1997 16 622 17 on 200l， 39： 221、备注指导教师意见：签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论题背景在当今飞速发展的社会现况下，人们对生活用品的需求上不断的最求便捷和完美。汽车是我们日常生活中必不可少的代步工具之一，然而汽车对于人们来说已经不只是单纯的代步工具，更是享受生活的媒介，目前我国的人均经济条件已经允许我们不只是做朝九晚五的上班族，在工作之余大部分人们选择旅游，然而目前“自驾游”正值火热，这样我们就不能不预期沿途的路况，这时四驱和多驱车便受到大部分更关注汽车动力性能的消费者的青睐！虽然随着交通条件和道路条件的不断改善，民用越野车的用武之地越来越小但是由于其性能卓越，其依然被一些追求时尚、热衷享受生活的人们所追逐。所以目前多轴驱动车辆的民用形式主要为 “ 舒适且充满乐趣 ” 的越野车。目前分动器已经发展到第五代：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，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；第三代分动器增加了同步器，使多轴驱动车辆具备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；第五代分动器壳体采用压铸铝合金材料、齿型链传动输出，其低挡位采用行星斜齿轮机构，使其轻便可靠、传动效率高、操纵简单、结构紧凑、噪音更低。分动器的结构特点是前输出轴传动系统皆采用低噪声的多排链条传动。链传动相对齿轮传动的优点有传动平稳、嗓声小、中心距误差要求低、轴承负荷较小及防止共振。分动器功能上的特点是转矩容量大、重量轻、传动效率高、噪音小、换挡轻便准确，大大改善了多驱动车辆的转矩分配，进而提高了整车性能。进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国分动器总成行业保持了多年高速增长，并随着我国加入近年来，分动器总成行业的出口也形势喜人，2008 年，全球金融危机爆发，我国分动器总成行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，分动器总成行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面， 2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国分动器总成行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道。黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 进入 2010 年，全球经济复苏的前景面临波折，国内经济结构调整的呼声逐渐升温，贸易保护主义的抬头，分动器总成行业中技术含量低的人力密集型企业，缺乏品牌的出口导向型企业面临发展危机，而注重培养品牌和技术创新能力较强的企业将占得先机，分动器总成行业企业如何面对新的经济环境和政策环境，制定适合当前形势和自身特点的发展策略与竞争策略，是分动器总成行业企业在未来两年我国经济结构调整大潮中立于不败之地的关键。下图为来自中国行业经济信息网 2010 年度最新中国分动器后壳市场供需调查报告直观的了解分动器市场的部分信息：图 010我国分动器产品产量预测图 010分动器产品需求预测动器的简介在多轴驱动的汽车上，为了将输出的动力分配给各驱动桥设有分动器。分动器装于多桥驱动汽车的变速器后将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩。此时汽车全轮驱动，可在冰雪、泥沙和无路的地区地面行驶。大多数分动器由黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 于要起到降速增矩的作用而比变速箱的负荷大，所以分动器中的常啮齿轮均为斜齿轮，轴承也采用圆锥滚子轴承支承。分动器一般都设有高低档，以进一步扩大在困难地区行驶时的传动比及排挡数目。分动器还兼作副变速器之用。其低档又称为加力档，用于克服汽车在坏路面上和无路地区的较大行程阻力及获得最低稳定车速（在发动机最大转矩下一般为 5km/h）；高档为直接档或亦为减速档。（ 1）带轴间差速器的分动器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到各驱动桥。装有这种分动器的汽车，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。（ 2）不带轴间差速器的分动器各输出轴可以以相同的转速旋转，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系分离，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等的磨损。 (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。动器类型（ 1）分时四驱 ( 这是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式，这也是一般越野车或四驱常见的驱动模式。最显著的优点是可根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。（ 2）全时四驱 (这种传动系统不需要驾驶人选择操作，前后车轮永远维持四轮驱动模式，行驶时将发动机输出扭矩按 50： 50 设定在前后轮上，使前后排车轮保持等量的扭矩。全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性，有了全时四驱系统，就可以在铺覆路面上顺利驾驶。但其缺点也很明显，那就是比较废油，经济性不够好。而且，车辆没有任何装置来控制轮胎转速的差异，一旦一个轮胎离开地面，往往会使车辆停滞在那里，不能前进。（ 3）适时驱动 (黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 采用适时驱动系统的车辆可以通过电脑来控制选择适合当下情况的驱动模式。在正常的路面，车辆一般会采用后轮驱动的方式。而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况，电脑会自动检测并立即将发动机输出扭矩分配给前排的两个车轮，自然切换到四轮驱动状态，免除了驾驶人的判断和手动操作，应用更加简单。不过，电脑与人脑相比，反应毕竟较慢，而且这样一来，也缺少了那种一切尽在掌握的征服感和驾驶乐趣。动器的构造及原理分动器的输入轴与变速器的第二轴相连，输出轴有两个或两个以上，通过万向传动装置分别与各驱动桥相连。图 7分动器图 7分动器动器的设计思想 1、对分动器的设计要求要满足以下几点： 1）便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑； 2）保证汽车必要的动力性和经济性； 3）换档迅速、省力、方便； 4）工作可靠。不得有跳档及换档冲击等现象发生； 5）分动器应有高的工作效率； 6）分动器的工作噪声低 2、具体研究方法：根据上述分动器设计要求参照相关参考资料对其进行设计研究。黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 设计主要完成的内容 1、传动机构布置方案分析 2、零部件结构方案分析 3、挡数、传动比、中心距的确定 4、齿轮的设计及校核 5、轴的设计及校核黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 第 2 章分动器设计的总体方案由于分动器可做副变速器使用，故分动器的设计总体方案参照变速器的设计过程进行。变速器是汽车传动系的重要组成部分，是连接发动机和整车之间的一个动力总成，起到将发动机的动力通过转换传到整车，以满足整车在不同工况的需求。所以整车和发动机的主要参数对变速器的总体方案均产生较大影响。动器结构方案的选择动机构布置方案分析分动器的结构形式是多种多样的，各种结构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随着主观和客观条件的变化而变化。因此在设计过程中我们应深入实际，收集资料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化，最后确定较合适的方案。机械式具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。固定轴式分动器中的两轴式和中间轴式应用广泛，其中，两轴式多用于发动机前置前轮驱动汽车上。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器因轴和轴承数少，所以结构简单，轮廓尺寸小和容易布置等有点，此外，各中间挡位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时工作噪声也低。因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高挡工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大、易损坏且受结构限制。由于本设计车型为发动机前置前驱型，故本设计中采用固定轴式两轴式分动器。部件结构方案分析分动器用的齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等有点，缺点是制造时稍微复杂，工作时有轴向力，这对轴承不利。本设计中的齿轮全部采用斜齿圆柱齿轮。各齿轮副的相对安装位置，对于整个分动器的结构布置有很大的影响，要考虑到以下几个方面的要求： 1）整车总布置； 2）驾驶员的使用习惯； 3）提高平均传动效率； 4）改善齿轮受载状况。黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 故本设计中采用的齿轮均为渐开线斜齿圆柱齿轮。考虑到齿轮的受载状况。承受载荷大的低挡齿轮，安置在离轴承较近的方，以减小铀的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。分动器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因此将高挡齿轮安排在离两支承较远处。该处因轴的变形而引起齿轮的偏转角较小，故齿轮的偏载也小。分动器齿轮的材料，一般都是 20碳淬火处理。这些齿轮都是 “满载 ”传动的。发动机齿轮并非 “满载 ”传动，一般用铸铁甚至尼龙材料的。目前用于齿轮传动中的换挡结构形式主要有三种： 1）滑动齿轮换挡通常是采用滑动直齿轮进行换挡，但也有采用滑动斜齿轮换挡的。滑动直齿轮换挡的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换挡时齿端面承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大。所以这种换挡方式，一般仅用在较低的档位上，例如变速器中的一挡和倒挡。采用滑动斜齿轮换挡，虽有工作平稳、承裁能力大、噪声小的优点，但它的换挡仍然避免不了齿端面承受冲击。 2）结合套换挡用啮合套换挡，可将构成某传动比的一对齿轮，制成常啮合的斜齿轮。而斜齿轮上另外有一部分做成直的接合齿，用来与结合套相啮合。这种结构既具有斜齿轮传动的优点，同时克服了滑动齿轮换挡时，冲击力集中在 1 2 个轮齿上的缺陷。因为在换挡时，由结合套以及相啮合的接合齿上所有的轮齿共同承担所受到的冲击，所以结合套和结合齿的轮齿所受的冲击损伤和磨损较小。它的缺点是增大了分动器的轴向尺寸，未能彻底消陈齿轮端面所受到的冲击。 3）同步器换挡现在大多数汽车的变速器都采用同步器。使用同步器可减轻接合齿在换挡时引起的冲击及零件的损坏。并且具有操纵轻便，经济性和缩短换挡时间等优点，从而改善了汽车的加速性、经济性和山区行驶的安全性。其缺点是零件增多，结构复杂，轴向尺寸增加，制造要求高，同步环磨损大，寿命低。但是近年来，由于同步器广泛使用，寿命问题已解决。比如在其工作表面上镀一层金属，不仅提高了耐腐性，而且提高了工作表面的摩擦系数。黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 故本设计中采用同步器换挡。作旋转运动的轴支承在壳体或其他部位的地方以及齿轮与轴不做固定连接处应感知轴承。圆锥滚子轴承因有直径较小，宽度较宽，因而容量大，可承受高负荷和通过对轴承预紧能消除轴向间隙及轴向窜动等有点，但当采用锥轴承时，要主意轴承的预紧，以免壳体受热膨胀后轴承出现间隙使中间轴歪斜，导致齿轮不能正确啮合而损坏。本设计的第一轴、第二轴均按直径系列选用中系列锥轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于 6 20 第二轴的齿轮与轴的配合使用滚针轴承。滚针轴承主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。滚针轴承有滚动摩擦损失小、传动效率高、径向配合间隙小、定位及转动精度高、有利于齿轮啮合等优点。由于尺寸较小，所以增大了轴径，可使轴的强度增加。结构方案简图如图示。齿轮 1 为输出轴低挡齿轮，齿轮 2 为输出轴低挡齿轮，齿轮 3 为输出轴高挡齿轮，齿轮 4 为输出轴高挡齿轮。输入轴和输出轴两端均采用圆锥滚子轴承固定，同步器放置在输出轴上，后桥输出轴和第二轴通过啮合套实现连接和断开，进而实现分时四驱的目的。图构方案简图黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 计依据随着消费者对汽车安全性、舒适性、经济性和动力性需求的提高，微型汽车的技术含量不断提高。本田适应市场发展的新需求而诞生的产品。为其设计分时四驱分动器，使其实现四驱功能。选择车型为本田行设计，基本性能参数如表表动器设计参数项目参数最高时速 180km/h 轮胎型号 225/6502T 发动机型号大扭矩 220大扭矩转速 4200大功率 125大功率转速 5800低稳定车速 5Km/h 最低稳定转速 980r/车整备质量 1630车满载质量 2479 分动器基本参数的确定数的确定为了增强汽车在不好道路的驱动力，目前，四驱车一般用 2 个档位的分动器，分为高档和低档个档位。动比的确定滚动阻力系数与径向载荷有一定关系，载荷增加使轮胎变形增加，加大迟滞损失，因而滚动阻力系数也增加，但影响很小。对滚动阻力系数影响最大的是路面的类型、表面状态和力学物理性质等。滚动阻力系数由试验确定。轿车轮胎的滚动阻力系数可用下式来估算 f = 0f + 1f (00)+ 4f (00)4 （式中，取 0f =1f =4f =入公式（，滚动阻力系数 f =龙江工程学院本科生毕业设计 10 车轮半径为： 2/ （式中 d 车轮自由半径 d =1725= 计算常数，子午线轮胎 F =公式（出车轮自由半径为 rr 据： m a x m a x 00 . 3 7 7 ra （式中最高车速， 180km/h； n 发动机最大功率下的转速， 5800r/ 变速器最高挡传动比， 0i 变速器主减速比。由公式（：汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有： m a xm a xm a a x )s o s( （则由最大爬坡度要求的变速器一挡传动比为： 0（式中 m 汽车总质量， 1630 g 重力加速度，道路最大阻力系数，为一般沥青或混凝土路面滚动阻力系数 f 和最大爬坡度 0030i ，所以为 r 驱动车轮滚动半径，发动机最大转矩， 220Nm； 0i 主减速比， T 汽车传动系的传动效率，选为黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 由公式（： i ；根据驱动车轮与路面的附着条件 210（求得变速器一挡传动比为： 0（式中 2G 汽车满载静止于水平路面时，驱动桥给地面的载荷，对于发动机前置后轮驱动的乘用车，满载时后轴占 50%55%，故取 2G =55% 道路的附着系数，计算时取 =选为 r ， 0i ， T 见式（说明。由公式（： i ；最终取 i 。 m i i n 00 . 3 7 7 i i 低（式中分动器抵挡传动比；发动机最低稳定转速， 980 r/ 汽车的最低稳定车速， 5 km/h。经计算得：动器中心距的确定对于分动器中心距的确定可参考变速器中心距的计算方法，初选中心距时，可根据下述经验公式计算： 3 低（式中中心距系数，乘用车：发动机最大转矩， 220 Nm；分动器低挡传动比， g 变速器传动效率，取 98%。由公式（： A 取 A=76章小结黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 本章主要通过分析整车、发动机和底盘参数，对分动器的总体方案进行确定。其中包括：分动器中心距的确定，挡位的设置，高低挡传动比的确定等。通过确定分动器的基本参数，进行其他零部件的设计选用，为下一步的设计计算奠定基础。黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 第 3 章主要零部件的设计及计算轮的设计及校核轮参数确定及高低挡齿轮齿数分配 m 齿轮模数是一个重要参数，并且影响它的选取因素又很多，如齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等。对于乘用车为了减少噪声应合理减小模数，货车为 m= 国家规定的标准压力角为 20o ，所以分动器齿轮普遍采用的压力角为 20o 。选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。螺旋角应选择适宜，太小时发挥不出斜齿轮的优越性，太大又会使轴向力过大。分动器齿轮的螺旋角的选择可参考轿车变速器齿轮螺旋角的选择，轿车变速器齿轮应采用较大螺旋角以提高运转平稳性，降低噪声。乘用车两轴式变速器 020 025 初选 022 b 齿宽的选择既要考虑变速器的质量小，轴向尺寸紧凑，又要保证轮齿的强度及工作平稳性的要求，通常是根据齿轮模数来确定齿宽 b， m ，其中齿宽系数。常啮合及其他挡位用斜齿圆柱齿轮故选分动器齿轮齿宽 b=20 齿顶高系数对重合度、轮齿强度、工作噪声、轮齿相对滑动速度、轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小、工作噪声大；但因轮齿受到的弯矩减少，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中作用到齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为短齿制齿轮。在齿轮加工精度提高以后，短齿制齿轮不再被采用，包括我国在内，规定齿顶高系数为分配齿数时应注意的是，各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 均匀。 (1)确定低挡齿轮的齿数由于低挡采用斜齿轮传动，所以齿数和为： 2 m （取7 取3z=17 4z =40 1）对中心距进行修正因为计算齿轮和，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的新计算中心距 A 作为各挡齿轮齿数分配的依据。修正中心距： 120 ()2 c o z （经计算取中心距 A=78）对螺旋角进行修正修正螺旋角： 02mz （经计算取乘用车两轴式分动器中心距 A 的取值范围为 60 80 乘用车两轴式分动器 020 025 所以修正后的中心距和螺旋角都符合要求。低挡齿轮参数如表示。（ 2）确定高挡的齿数由于 7 故取 34z 23 高档齿轮中心距的校核及变位同低档齿轮相同。高挡齿轮参数如表示。黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 表挡齿轮基本参数序号计算项目计算公式 1 齿数 171 z 402 z 2 当量齿数 o s 311 zz v o s 322 zz v 3 分度圆直径 /o s 11 n o s 22 n 4 齿顶高 / 5 齿根高 / *1 *2 齿高 / 2 fa fa 7 齿顶圆直径 / aa 42 222 aa 8 齿根圆直径 / ff 32 222 ff 9 齿宽 /0 c 10 基圆直径 / 挡齿轮基本参数序号计算项目计算公式 1 齿数 343 z 2 当量齿数 33 zz v o s 344 zz v 3 分度圆直径 /3 n s 44 n 4 齿顶高 / 根高 / *3 *4 齿高 / 2 fa fa 顶圆直径 / aa aa 根圆直径 / ff ff 选齿宽 /0 圆直径 /533 齿强度计算黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 分动器齿轮的损坏形式主要有：轮齿折断、齿面疲劳剥落（点蚀）、移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。轮齿折断发生在下述几种情况下：轮齿受到足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿在重复载荷作用下，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。前者在分动器中出现的极少，而后者出现的多些。分动器抵挡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挡的低档和倒挡齿轮，由于换档时两个进入啮合的齿轮存在角速度差，换挡瞬间在齿轮端部产生冲击载荷，并造成损坏。齿面点蚀是常用的高挡齿轮齿面接触疲劳的破坏形式。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点蚀较靠近节圆顶部齿面处的点蚀严重；主动小齿轮较从动大齿轮严重。斜齿轮弯曲应力 : 32 c o m y K K （式中计算载荷（ N 斜齿轮螺旋角 o（）； K 应力集中系数，可近似取 K= Z 齿数；法向模数（ y 齿形系数，可按当量齿数在图中查得；齿宽系数； K 重合度影响系数， K= 低档齿轮 1，查齿形系数图得 y=入得= 低档齿轮 2，查齿形系数图得 y=入得= 高档齿轮 3，查齿形系数图得 y=入得= 高档齿轮 4，查齿形系数图得 y=入得= 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 当计算载荷，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，许用应力在 180350围，所有斜齿轮满足，故弯曲强度足够。 110 . 4 1 8 ( )（式中 j 轮齿的接触应力 , F 齿面上的法向力， 1c o s c o ,N； 1F 圆周力（ N）， 1 2 计算载荷 ,N d 节圆直径 , 节点处压力角；齿轮螺旋角； E 齿轮材料的弹性模量，合金钢取 E=10 b 齿轮接触的实际宽度 , z、b 主、从动齿轮节点处的曲率半径（直齿轮 s i n , s i nz z b ，斜齿轮22s i ns i n ,c o s c o ； b 为主、从动齿轮的节圆半径（将上述有关参数代入式（并将作用在变速器第一轴上的载荷 2 作为计算载荷时，得出： M M p M p M 故所有齿轮满足j j，接触强度足够。动器齿轮的材料及热处理分动器齿轮的材料的选择参考变速器齿轮材料的选择。变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表层的高硬度与心部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。国内汽车变速器齿轮材料主要采用 20碳齿轮在淬火、回火后表面硬度为 5863部硬度为 3348 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 淬火的目的是大幅度提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。回火的作用在于提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定；消除内应力，以改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸；调整钢铁的力学性能以满足使用要求。故本设计中齿轮材料主要采用 20碳齿轮在淬火、回火后表面硬度为5863部硬度为 3348 的设计及校核的失效形式及设计准则轴的失效形式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：首先，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。；然后，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；最后，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。的设计 1. 输入轴直径初选与校核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 T =25 45 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。输入轴花键部分直径可按公式： 3 （式中 K 经验系数， K=T 发动机最大转矩 ,N m; 经计算得 0龙江工程学院本科生毕业设计 19 故本设计中取 30合强度要求。最小段符合要求，其它各段一定符合要求。在已知中心距时，第二轴中部直径 d 的最大直径 d 和支承间距离 L 的比值： d 的校核分动器在工作时，由于齿轮上有圆周力、径向力和轴向力作用，变速器的轴要承受转矩和弯矩，要求变速器的轴应有足够的刚度和强度。为了验证结构方案的合理性及变速器的可靠性需对轴进行校核。应当对每个挡位下的轴的刚度和强度都进行验算，因为挡位不同不仅齿轮的圆周力、径向力和轴向力不同，而且着力点也有变化。验算时可将轴看作是铰接支承的梁，第一轴的计算转矩为发动机最大转矩计算各挡齿轮啮合的圆周力径向力式中 d 齿轮的节圆直径，节圆处压力角；螺旋角；发动机最大转矩。低挡 d 代入（得： 1 d 代入（得：黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 （ 1）轴的强度计算应该校核在弯矩和转矩联合作用下的轴的强度。作用在齿轮上的径向力圆周力在弯矩和转矩联合作用下的轴应力 ()为： 332 （ 2 2 2c s M T （式中计算转矩， N d 轴在计算断面处的直径，花键处取内径，弯曲截面系数， 3 在计算断面处轴的垂向弯矩， N 在断面处轴的水平弯矩， N 许用应力，在抵挡工作时取 4 0 0 M p a ，除此之外，对轴上的花键，应验算齿面的挤压应力。第一轴低档工作时强度校核：求 H 面内支反力其中 a=b=带入数值得求 V 面内支反力22121 带入数值得222 = 222 22 = 33 d M (2)轴的刚度计算对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的挠度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距发生变化，破坏了齿轮的正确啮合；后者使齿轮相互歪斜，如图所示，致使沿齿长方向的压力分布不均匀。轴的挠度和转角可按材料力学的有关公式计算。计算时，仅计算齿轮所在位置处轴的挠度和转角。第一轴常啮合齿轮副，因距离支承点近，负荷又小，通常挠度不大，故可以不必计算。图的刚度轴的挠度和转角： 2222222133（式中 E 弹性模量（ ,E=105 惯性矩（于实心轴 I= 4 L 支座间距离（齿轮齿宽平面上的径向力（ N）齿轮齿宽平面上的圆周力（ N）带入上述数值计算所得结果满足，故轴满足刚度要求。黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 由于输出轴在运转的过程中所受的弯矩很小，可以忽略，可认为其只受扭矩。轴的扭转切应力： 639 . 5 5 1 00 . 2d n （式中轴的扭切应力， T 转矩， N 抗扭截面系数， 3对圆截面轴 3 30 ； P 传递的功率， n 轴的转速， r/ d 轴的直径，将上述参数代入式（经计算得： =表可知： 45 号钢许用扭切应力 3 0 4 0 M P a ，故符合强度要求。承的选用及校核速器轴承型式的选择变速器轴承多选用滚动轴承，即向心球轴承，向心短圆柱滚子轴承，滚针轴承以及圆锥滚子轴承。通常是根据变速器的结构选定，再验算其寿命 13 。输入轴及中间轴的两个轴承采用圆锥滚子轴承，输出轴的轴承采用深沟球轴承，它不仅承受径向负荷，而且承受向外的轴向负荷。齿轮内孔与轴的配合采用滚针轴承。承的校核 0206 查机械设计手册可知： r 1 . 6 , 0 . 3 7；圆锥滚子轴承受力如图图承受力图黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 1 ()p r aP f x F Y F （代入得： 1 1 2 3 2 8 2 5 3 6 3 轴承寿命用小时表示比较方便： 610 ()60 th f P （式中基本额定寿命， h；温度系数，轴承工作温度为 100 时，；载荷系数，无冲击或轻微冲击；中等冲击； C 基本额定动载荷， N； P 动载荷， N；寿命指数，对于球轴承 =3，对于滚子轴承 =103 ； n 轴的转速， r/ 取，4 5 0 0 / m ， 103代入（得： 43 1 0；平均车速m a 6 8 7 /a m k m h；行驶至大修前的总行驶里程 63 . 0 5 1 0h a V k m 。对汽车轴承寿命的要求是轿车 30 万该轴承满足使用要求。 0207 查机械设计手册可知： r ； 1 0 ；因为 e=114 ，所以 110 1 ； 221 ，所以 220 1 ；由公式（：1 1 1 0 5 0 2 4807 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 取 1, 1 ，324500 3 . 4 1 1 0 / m i ， 103 代入（得： 41 1 0，61 1 0S k m ，满足使用要求。承的润滑和密封滚动轴承的润滑方式具体选择可按速度因数来定。 d 代表轴承内径， r/ 间接地反映了轴颈的圆周速度，当5( 1 . 5 2 ) 1 0 / m i nd n m m r 时，一般滚动轴承可采用润滑脂润滑，超过这一范围宜采用润滑油润滑。由于 d=25n=6000r/ 51 . 5 1 0 / m i 采用润滑脂润滑。脂润滑因润滑脂不易流失，故便于密封和维护，且一次充填润滑脂可运转较长时间。采用密封圈对轴承进行密封，工作温度范围 00 。密封圈用皮革、塑料或耐油橡胶制成。章小结本章主要对分动器的主要零件进行设计和计算

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