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毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 职称 教授 从事专业 车辆工程 是否外聘 是 否 题目名称 东风 汽车分动器的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 在近百年中，汽车设计技术也经历了由经验设计发展到以科学实验和技术分析为基础的的设计阶段。20 世纪 60 年代中期，在设计中引入电子计算机后又形成了计算机辅助设计（ ） 等新方法，使设计逐步实 现半自动化和自动化。经验设计是以已有产品的经验数据为依据，运用一些带有经验常数或安全系数的经验公式进行设计计算的一种传统的设计方法。这种设计由于缺乏精确的设计数据和科学的计算方法，使所设计的产品不是过于笨重就是可靠性差。一种新车型的开发，往往要经过设计 试制 实验 改进设计 试制 实验等二次或多次循环。反复修改图纸，完善设计后才能定型，设计周期长，质量差，消耗大。电子计算机的出现和在工程设计中的推广应用，使汽车设计技术飞跃发展，设计过程完全改观。汽车结构参数及性能参数等的优化选择与匹配，零部件的强度核算与寿命预测。产品有关方面的模拟计算或仿真分析，都在计算机上进行。这种利用计算机及其外部设备进行产品设计的方法，统称计算机辅助设计。 20 世纪 50 年代在美国诞生第一台计算机绘图系统，开始出现具有简单绘图输出功能的被动式的计算机辅助设计技术。 60 年代初期出现了 曲面片技术，中期推出商品化的计算机绘图设备。 70 年代，完整的 统开始形成，后期出现了能产生逼真图形的光栅扫描显示器，推出了手动游标、图形输入板等多种形式的图形输入设备 ,促进了 术的发展。 80 年代，随着强有力的超大规模集成电路制成的微 处理器和存储器件的出现，工程工作站问世， 术在中小型企业逐步普及。 80 年代中期以来，术向标准化、集成化、智能化方向发展。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出，为 件的移植和数据共享起了重要的促进作用；系统构造由过去的单一功能变成综合功能，出现了计算机辅助设计与辅助制联成一体的计算机集成制造系统；固化技术、网络技术、多处理机和并行处理技术在 的应用，极大地提高了 统的性能；人工智能和专家系统技术引入 现了智能 术，使 统的问题求解能力大为增强 ，设计过程更自动化。现在， 在电子和电气、科学研究、机械设计、软件开发、机器人、服装业、出版社、工厂自动化、土木建筑、地质、计算机艺术等各个领域得到广泛应用。 本课题运用 辅助工具对东风系列 越野汽车分动器进行零件图与装配图的绘制。 汽车的使用条件非常复杂，经常在无路或环路条件下工作的越野汽车，需要利用汽车的总质量，使每一个承受负载的车轮都产生牵引力。因此必须用全轮驱动。也就是必须将变速器传出的扭矩分配给汽车的各驱动轮，负担这一任务的机构就是分动器。 今天， 来越为人们所知。 关键技术也就是四轮驱动（ 4术， 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。第一代分动器基本上为分体结构，直齿轮传动，双换挡轴操作铸铁壳体。第二代的分动器虽然也是分体结构，但已改为全斜齿齿轮传动，单换挡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 挡、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进行中换挡的功能。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，从而优化了换挡及大大提高了传动效率和性能。目前，国产 越野车所用的分动器大部分属于第三代或第四代产品。体现当代最高科技成果的第五代分动器为联体结构，行星齿轮加链传动，带同步器和差速机构，单换挡轴操作，铝合金壳体。与其它四代分动器相比，其优点是扭矩分配，进而提高了整车性能。最高档次的世界级 大切诺基、奔驰 马 车型的四轮 驱动系统都具有相同或类似的功能 。 轻型汽车的分动器可分为三种：分时四驱（ 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；全时四驱（ 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；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。 汽车分动器就是主宰各驱动的核心，其功能是将变速器输出的动力，分配到各驱动桥，最后将动力传输至各个车轮。 分动器类型及其特点 ， 从结构和功能来看，分动器可分为两大类 ： 1、一般齿轮式分动器，驱动前、后桥的两根输出轴，在接合前驱动啮合套时为刚性连接。这类分动 器结构简单，其缺点是不能保证前、后轮的地面速度相等。一般齿轮式分动器分配给前、后桥的转矩比例不定（随两桥所受附着力的比例而变）。这样虽然会增加附着条件较好驱动桥的驱动力，但可能使该桥因超载而损坏。 2、带轴间差速器的分动器，带轴间差速器的分动器在前、后输出轴之间有一个行星齿轮式轴间差速器。两根输出轴可以不同的转速旋转。并按一定的比例将转矩分配给前、后驱动桥，即可使前桥经常处于驱动状态，又可保证各种车轮运动协调，所以不需另设接离前桥驱动的装置。 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。 东风 汽车是在 型的基础上，对提高整车安全性、可靠性、舒适性等方面采取了重大改进后开发的车型。提高了军用汽车的战术性能，进而提高部队的战斗力本车型的分动器选用机械式分动器。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。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的 主要问题 1 掌握汽车分动器结构 越野车需要经常在坏路和无路情况下行驶，尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣。这就要求增加汽车驱动轮的数目，因此，越野车都采用多轴驱动。 在多轴驱动的汽车上，为了将变速器输出的动力分配到各个驱动桥，均装有分动器。 2 确定主要零部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。 （ 1）输入轴，中间轴，通过后驱动桥的输出轴和通往前驱动桥的输出轴的基本参数的计算及强度计算。 （ 2）分动器壳等其他零部件的参数计算。 3 确定零部件结构尺寸。 对各个零件尺寸进行计算强度校核完成后，对个别尺寸进行修改。 4 使用 成工程图纸。 5 编写设计说明书。 拟解决的主要问题：分动器结构方案的选择，分动器主要参数的选择，传动比的分配，各档传动比的分配和各档齿轮齿数的分配。 三、技术路线（研究方法） ， 四、进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 4 周 （ 3 月 24 日 3 月 30 日） （ 2）参数选择方向确定，列文稿大纲 第 5 周 （ 4 月 1 日 4 月 7 日） （ 3）设计计算 第 6、 7 周 （ 4 月 8 日 4 月 21 日） （ 4）完成设计说明书，完成图纸绘制 第 8、 13 周 （ 4 月 22 日 6 月 1 日） （ 5）交稿，预答辩 第 14 周 （ 6 月 2 日 6 月 8 日） （ 6）毕业设计（论文）审核、修改 第 15、 16 周 （ 6 月 9 日 6 月 22 日） （ 7）毕业设计（论文）答 辩准备及答辩 第 17 周 （ 6 月 23 日 6 月 29 日） 确定设计方案 编写设计说明书 分动器主要参数的选择 绘制 齿轮参数的计算 轴承参数的计算 各结构元件的计算 操纵机构的计算 五、 参考文献 1孙桓，陈作模，葛文杰 M2006,5. 2濮良贵，纪名刚 M2006,5. 3张为春 M2003,10. 4王之栎，王大康 M2007,8. 5刘鸿文 M2004,1. 6卜炎 册） M社， 1999,4. 7卜炎 册） M1999,4. 8大连理工大学工程画教研室 M2003,8. 9余志生 M机械工业出版社 ,2000. 10刘惟信 M清华大学出版社 ,2001. 11王望予 M机械工业出版社 ,2000. 12陈家瑞 M人民交通出版社， 2001. 13张洪欣 M机械工业出版社 ,1998. 14成大先 M化学工业出版社， 2004. 15臧杰，阎岩，汽车构造 M北京：机械工业出版社 2005. 16史建鹏 , 孙庆合 J. 汽车工程 , 2007,10. 17舒联 J, 2004,3. 18高敬 J, 2009. 19 a 2006 20 2007 六、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 I 摘 要 东风 汽车作为我国较先进的军用和民用汽车，有着广泛的用途和重要的作用。在多轴驱动的汽车上，为了将输出的动力合理的分配给各驱动桥，设有分动器。分动器的功用就是将 变速 器输出的动力分配到个驱动桥，并且进一步增大扭矩。分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输出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。越野汽车在良好的道路行驶时，为减少功率消耗及传动系机件和轮胎磨损，一般要切断通向前桥的动力。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。 本文概述了分动器的现状和发展趋势，介绍了分动器领域的最新发展状况，对工作原理做了阐述。本设计选用机械式分动器，其具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点。主要说明了三轴式分动器的设计和计算过程，选择合理的结构方案进行设计，对分动器高低档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算，对一些标准件进行了选型以及壳体得设计 。 关键词 ： 分动器 ； 三轴式 ； 高低档 ； 校核 ；齿轮传动。 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 In to to we in of is to T he is a It is on by in to by on it to in to of to in to of of It a to a to of of in a of 龙江工程学院本科 生毕业设计 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 述 . 1 动器类型和发展 . 1 动器的功用及意义 . 2 计内容 . 3 第 2 章 分动器结构的确定及主要参数的计算 . 4 计所依据的主要技术参数 . 4 . 4 动器结构方案的选择 . 4 动方案 . 5 轮的安排 . 5 挡结构形式 . 6 . 6 . 7 动比的计算 . 7 心距 . 8 章小结 . 9 第 3 章 分动器的齿轮设计 . 10 数的确定 . 10 形压力角及螺旋角 . 10 宽 . 11 档齿轮齿数的确定 . 11 速档齿轮副齿数的确定 . 11 中心距进行修正 . 12 定其他齿轮的齿数 . 13 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 轮损坏的原因和形式 . 14 轮的材料选择 . 15 轮的强度计算 . 16 齿的弯曲应力 . 16 齿 触应 接力 . 19 章小结 . 22 第 4 章 轴的设计 . 23 . 23 的结构设计 . 23 键的形式和尺寸 . 26 承的设计 . 26 . 28 的强度校核 . 30 章小结 . 33 结 论 . 34 参考文献 . 35 致 谢 . 36 附 录 . 37 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 述 东风 汽车作为我国较先进的军用和民用汽车，有着广泛的用途和重要的作用 17。越野车需要经常在坏路和无路的情况下行驶，尤其是军用汽车的行驶条件更为恶劣，这就要求增加汽车驱动轮的数目，因此越野车都采用多轴驱动 15。例如，如果一辆两驱驱动的汽车两个轮子都陷入沟中，那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的摩擦产生驱动力而继续前进。而假如这辆车的四个轮子都能产生驱动力的话，那么还有两个没陷入沟中的车轮能正常工作，使汽 车继续行驶。在多轴驱动的汽车上，为了将输出的动力合理的分配给各驱动桥，设有分动器。 分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到 驱动桥，并且增大扭矩。分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速器的输出轴 相 连接，分动器的输出轴有若干 个 ，分别经万向传动装置与各驱动桥相连 15。 此 分动器设有高低档，以进一步扩大在困难地区行驶时的传动比。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。 动器 类型 和发展 （ 1） 分时 驱动 ( 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 驱动 (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 2 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 。 本设计为 汽车 手动三轴式分动器的设计，驾驶者可以在 4 驱和 6 驱之间进行手动选择。 东风 汽车是在 型的基础上，对提高整车安全性、可靠性、舒适性等方面采取了重大改进后开发的车型 17。提高了军用汽车的战术性能，进而提高部队的战斗力本车型的分动器选用机械式分动器。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10。 动器的功用及意义 分动器的功用就是将分动器输出的动力分配到驱动桥，并且增大扭矩 。 分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与分动器的输出轴 相 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 3。 由于 越野 车辆发动机输出的转矩比较大，即使在高速运转时仍可输出较大的转矩，加上变速箱的传动比变化范围较大，能够很好地满足车辆的使用要求， 因此，依据越野车的的主要技术指标、发动机功率、转速和车辆行驶条件，来确定 分动器的结构型式的选择、设计参数的选取及各大零部件的设计计算。 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 3 计 内容 本次设计主要是依据 东风 汽车的 有关参数，通过 分动器 各部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的 三轴式分动器 。本 设计 主要完成下面一些主要工作： (1)掌握汽车分动器结构及工作原理，绘出 结构原理简图。 (2)确定主要零部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。 (3)确定零部件结构尺寸。 (4)使用 (5)编写设计说明书 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 4 第 2 章 分动器结构的确定及主要参数的计算 计所依据的主要技术参数 本设计是根据 东风 手动三轴式分动器 而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型 ，具体参数如下 所示 ： 最大输入转速： 3000r/ 最小输入转速： 600r/ 发动机最大转 矩 353N m 最高车速 90km/h 轮胎规格 备质量 4310大载重 5000减速器传动比 动器高挡传动比 挡传动比 入最大转矩 m 分动器的主要参数（中心距、齿轮模数、轴径等）选择可按照变速器的参数选择计算公式进行 。 动器的设计要求 分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与分动器的输出轴 相连接，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。汽车全轮驱动，可在冰雪、泥沙和无路的 地区地面行驶。 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； 动器结构方案的选择 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 5 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。本设计采用的结构方案如图 图 分动器传动示意图 动方案 分动器的设计类比于变速器和减速器的设计。现在汽车大多数都采用中间轴式变速器，由汽车构造中汽车分动器的结构图，采用输入轴与后轮输出轴同轴的形式，输入轴的后端经轴承在后轮输出轴的轴孔内，后轮输出要经过两对齿轮副的传递，因此传动效率有所降低 15。 轮的安排 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 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 6 根据整车的总布置，对分动器输入轴与输出轴的相对位置和分动器的轮廓形状以及换挡机构提出要求 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 各挡位齿轮在分动器中的位置安排，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 。 挡结构形式 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）啮合套换挡 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，用来与啮合套相啮合。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，由啮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，所以啮合套和接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。 动器壳体 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 7 壳体采用灰铸铁铸造工艺。 壳体壁厚取 10体侧面的内壁与转动齿轮齿顶之间留有 5 8间隙；齿轮齿顶到分动器底部之间留有不小于 15间隙。 为了注油和放油，在分动器上设计有注油孔和放油孔。注油孔位置位于 壳体的中部，它的作用是加油和油面检视用。放油孔设计在壳体的最低处，放油螺塞采用永恒磁性螺塞，可以吸住存留于润滑油内的金属颗粒。为了保持分动器内部为大气压力，在分动器顶部装有通气塞。 动器的操纵机构设计 分动器的操纵机构为机械式，其高低档的变换和前桥驱动桥的接合、分离都采用啮合套和换挡叉式结构，换挡轻便灵活。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摩擦，一般均切断通前桥动力。在越野行驶时，若需低速档动力，则为了防止后桥及中桥超载，应使低速档动力由所有驱动桥分担。为此，对分动器操纵机构 有如下特殊要求：非先接上前桥，不得挂上低速档；非先退出低速档，不得摘下前桥。 动比的计算 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。 选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 根据驱动车轮与路面的附着条件 ，档数和传动比 （ 式中 ： i r 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 （ 式中 ： 算时取 =0.6 m 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 8 g 34 8 1 0D 1 （ 式中 ： i 器传动比 1低分i 故 41 KD ii 分 根据设计要求 分i 发动机最大扭矩为 353N m， 齿轮传动效率为 99%，离合器传动效率为 99%，轴承传动效率为 96%故 6%99353m a 离发 k6%承 k 6% 823 齿承 心距 A 确定 将中间轴与第二轴之间的距离称为中心距 A。它是一个基本参数，其大小不仅对分动器的外形尺寸、体积个质量大小，而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小，齿轮的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。分动器的轴经轴承安装在壳体上， 从布置 分动器 的可能与方便和不因同一垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。还有， 分动器 中心取得过小，会使 分动器 长度增加，并因此使轴的刚 度被削弱黑龙江工程学院本科 生毕业设计 9 和使齿轮的啮合状态变坏 。 。 根据经验公式： 3ge m a x i 低（ 式中 ： 为分动器中心距（ 中心距系数，取 12； 输入最大扭矩（ N m）； i 低 为低速档传动比；g为分动器传动效率，取 96%。 可确定中心距： ）（）（A 为检测方便，圆整中心距 A=130 章小结 本章主要 阐述了分动器方案的选择 ，根据各换 挡结构形式的优缺点选择换挡形式，通过齿轮的形式确定了传动的形式，说明了壳体和操纵机构的设计。 根据本车的主要参数，通过计算确定了输入转矩和中心距，为齿轮的齿数分配及轴的选择提供了依据。 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 10 第 3 章 分动器的齿轮设计 数的确定 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、载荷等。 决定齿轮模数的因素很多，其中最主要的是载荷的大小。由于高档齿轮和低档齿轮载荷不同，股高速挡和低速档的模数不宜相同。从加工 工艺及维修观点考虑，同一齿轮机械中的齿轮模数不宜过多。 所选模数应符合国家标准 1357 1987 的规定，。 接合齿和啮合套多采用渐开线齿形。由于工艺上的考虑，同 分动器 中的结合齿采用同一模数。选取较小模数并增多齿数有利于换挡。 选取各齿轮副模数如下： 常啮合齿轮： 低速档： 高速挡： 啮合套采用渐开线齿形，取 m=3形 压力角及螺旋角 齿形与分度圆交点的径向线与该点的齿形切线所夹的锐角被称为分度圆压力角 。一般所说的压力角 ,都是指分度圆压力角 。 汽车变速器的齿形、压力角及螺旋角按表 表 车分动器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 项目 车型 齿形 压力角 螺旋角 轿车 高齿并修形的齿形 15 ， 16 ， 25 45 一般货车 20 18 26 重型车 低挡、倒挡齿轮 25 小螺旋角 压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对于轿车，为加大重合度以降低噪声，应取用小些的压力角；对于货车，为提高齿轮承载能力， 应取用大些的压力角。 实际上，因国家规定的标准压力角为 20 ，所以分动器齿轮采用的压力角为 20 。 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 11 斜齿轮在 分动器 中得到广泛应用。选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、齿轮的强度和轴向力有影响。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。实验还证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。不过当螺旋角大于 时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用 过大的螺旋角，以 15 25 为宜；而从提高高挡齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应当选用较大的螺旋角。 但螺旋角太大，会使轴向力及轴承载荷过大。初选低速档啮合齿轮螺旋角 =20。 宽 齿轮宽度大，承载能力高。但齿轮受载后，由于齿向误差及轴的挠度变形等原因，沿齿宽方向受力不均匀，因而齿宽不宜太大。 通常可以根据齿轮模数来选择齿宽 b。 式中：齿宽系数，直齿轮取 ，斜齿轮取 ； 法面模数。 齿宽可根据下列公式初选：直齿轮 b=(.0)m,斜齿轮 b=(.6) 综合各个齿轮的情况，均为斜齿轮 : 设计 b=4 (28齿宽均选为 30 档齿轮齿数的确定 速档齿轮副齿数的确定 在初选中心距、齿 轮模数和螺旋角以后，可根据档数、传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。 齿数和： o o 1 圆整取 S=61 根据经验数值，一轴低速档齿轮齿数在 4 28 之间选取。 通过表 这 三个数值得出的参数进行比较。 表 同齿数时传动比对比 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 12 z1 3 低 24 37 35 26 5 36 36 25 6 35 37 24 7 34 38 23 8 33 39 22 过比较可以得出 5， 6时， i 低 =设计要求 接近。 所以： 5， 6 中心距进行修正 因为计算齿数和过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的 ，再以修正后的中心距 A 作为各挡齿轮齿数分配的依据，故中心距变为 （ 修正中心距，取 A=130。 重新确定螺旋角，其精确值应为 n下面根据方程组： o o 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 13 确定常啮合齿轮副齿数分别为 2536 z，。 重新确定螺旋角，其精确值为 n定其他齿轮的齿数 齿轮 5为中桥输出轴齿轮，因此齿轮 5与后桥 输出轴齿轮 3各参数应相同。 低速档齿轮 ： （ 根据， 0 3 2 53636)1(t a nt a 可以得出， 8463206 1 3 2 5 n 167 o o 776，取是可得， 。， ， 3547 精确值为 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 14 1653188 8 7 02823c o c o n齿轮 的设计参数如表 表 轮各参数数据 齿轮 高速档 低速档 常啮合 齿轮齿数 输入轴 齿轮 6 中间轴 齿轮 7 输入轴 齿轮 1 中间轴 齿轮 2 输出轴 齿轮 3 中间轴 齿轮 4 35 26 25 36 36 25 实际传动比 i 旋角 165318 912120 912120 法面模数 3 4 4 法面齿顶高系数 1 法面顶隙系数 度圆压力角 n 20 20 20 分度圆直径 d（ 心距 A（ 130 130 130 齿顶高 3 4 4 齿根高 5 齿全高 h（ 9 有效齿宽 b（ 30 30 30 当量齿数 轮损坏的原因和形式 齿轮在啮合过程中，轮齿根部产生弯曲应力，过渡转角处又有应力集中，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状颗粒面。在汽车分动器 中这种情况很少发生。而最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所产 生的折断，其疲劳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 14。 分动器 低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。 齿面点蚀是常用的高挡齿轮齿面接触疲劳强度的形式。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，使黑龙江工程学院本科 生毕业设计 15 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，使齿面上产生大量的扇形小麻点，即是所谓点蚀。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 齿面出的点蚀严重；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成为齿面胶合。在一般汽车变速器中，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，都是提高轮齿弯曲疲劳强度的措施。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，提高齿面强度等，可 提高齿面的接触强度。采用黏度大、耐高温、耐高压的润滑油，提高油膜强度，提高齿面强度，选择适当的齿面表面处理方法和镀层等，是防止齿面胶合的措施。 轮的材料选择 1、齿轮材料的选择原则 (1)满足工作条件的要求 不同的工作条件，对齿轮传动有不同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。 (2)合理选择材料配对 如对硬度 350软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在 30 50 右。为提高抗胶合性能，大、小轮应采用不同钢号材料。 (3)考虑加工工艺及热处理工艺 大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁；中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常采用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢，经正火或调质处理后，再进行切削加工即可；硬齿面齿轮（硬度 350采用低碳合金钢切齿后再表面渗碳淬火或中碳钢（或中碳合金钢）切齿后表面淬火，以获得齿面、齿芯韧的金相组织，为消除热处理对已切轮齿造成的齿面变形需进行磨齿。但若采用渗氮处 理，其齿面变形小，可不磨齿，故可适用于内齿轮等无法磨齿的齿轮。 2、齿轮材料的选择 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 16 现代汽车 分动器 齿轮大都采用渗碳合金钢制造，使轮齿表面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其加工性能及制造成本。 国产汽车 分动器 齿轮的常用材料是 20有采用 202020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。 分动器 齿轮轮齿表面渗碳层深度的推荐范围 如下： 5.3 渗碳层深度 .55 渗碳层深度 渗碳层深度 碳齿轮在淬火、回火后，要求轮齿的表面硬度为 63，心部硬度为 8。 某些轻型以下的载货汽车和轿车等 分动器 的小模数（ ）齿轮，采用了 40 35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。 轮的强度计算 与其它机械设备用变速器比较，不同用途汽车的 分动器 齿轮使用条件是相似的。此外，汽车 分动器 齿轮用的材料、热处理方法、加工方法、精度级别、支撑方式也基本一致。如汽车 分动器 齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或磨齿精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于 7 级。因此，比用于通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较 为准确的结果。 齿的弯曲应力 （ 1）直齿轮弯曲应力公式为 1(式中：w弯曲应力 ( 1F 圆周力 (N)， ； 算载荷 (Nm) ； 黑龙江工程学院本科 生毕业设计 17 d 节圆直径 ( K应力集中系数，可近似取K= 擦力影响系数，主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力的影响也不同，主动齿轮动齿轮 b 齿宽 ( t 端面齿 距 ( ； m 模数； y 齿形系数，如图 图 形系数图 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 王皆琼 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 臧 杰 职称 教授 从事专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 东风 汽车分动器 的 设计 一、设计（论文）目的、意义 本课题运用 辅助工具对东风系列 车分动器进行零件图与装配图的绘制。汽车的使用条件非常复杂，经常在无路或环路条件下工作的越野汽车，需要利用汽车的总质量，使每一个承受负载的车轮都产生牵引力。因此必须用全轮驱动。也就是必须将变 速器传出的扭矩分配给汽车的各驱动轮，负担这一任务的机构就是分动器。汽车分动器就是主宰各驱动的核心，其功能是将变速器输出的动力，分配到各驱动桥，最后将动力传输至各个车轮。 分动器类型及其特点 ， 从结构和功能来看，分动器可分为两大类 ： 1、一般齿轮式分动