【车辆工程类】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】【毕业论文说明书】
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【车辆工程类】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】【毕业论文说明书】,车辆,工程,轻型,越野车,自动,时分,分析,设计,汽车,22,cad,图纸,毕业论文,说明书,仿单
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轻型越野车自动分时分动器的分析与设计 车辆工程 指导教师： 内容摘要 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。 通过对分动器及传动系统知识的系统的学习和搜集资料，本文着重对分动器的机构设计做出分析及设计。 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。 本文尽可能多地搜集了有关分动器的知识系统体现在其结构设计中，对于分时分动器的进一步设计与研究提供一定的理论依据。 目 录 第 1章 绪论 研究课题的学术背景及其理论与实际意义 动器分析与设计的学术背景 动器设计理论及实际意义 内外文献综述 研究课题主要研究内容 第 2章 自动分时分动器的组成及其工作原理 动分时分动器的组成 动分时分动器的工作原理 章小结 第 3章 自动分时分动器的结构设计 动分时分动器结构方案 动分时分动器的轴及齿轮型式 档机构 承形式 动分时分动器的壳体 滑及密封 动分时分动器的齿轮参数设计 星轮系的类型选择（ 星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择 星轮系的均载（ of 动器的齿轮尺寸初选 星齿轮尺寸参数计算 动器齿轮的强度计算与材料选择 动器的轴与轴承 动器的轴 速器轴承 步器的选用 章小结 正 文 调研 选题目的： 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 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 。 图为特拉卡 背景介绍 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 正 文 相关概念介绍： 四轮驱动（ 4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（ 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 4 2或 4 4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（ 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（ 动器在 4 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： 吉普自由人采用的是 方代号为 本上在 1992年时已经问世，不过与大切诺基所使用的 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， 2式，分动器将转矩前后50： 50分配。但是需要注意的是 4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。 4须在时速 88千米 /时以下操作。与通常的越野车不同， （ 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。 4入 4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 进入4速必须在 时与 时之间，否则的话会损毁变速箱。 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， 分动器会迅速且静谧地坐出反应。 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。 4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 ，转模式与 相同。此外， 模式。 H、 4H、 是双后轮驱动。从 2车速度必须低于 88千米 /时。前后轮转矩分配是 50： 50，同 4模式完全相同。 入要求也相同。 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， 分动器会迅速且静谧地坐出反应。 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。 4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 ，转模式与 相同。此外， 模式。 是在 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。 使大切诺基有过人的越野能力，它将第 2代 现了一个完美的4轮驱动系统。 能保证汽车前行。普通驾驶时， 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。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， 防止车子打滑。 大切诺基装备的 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 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。 正 文 对自动分时分动器的设计 在学习了分动器的结构组成 、 工作原理之后 ， 参照手动分时分动器的设计内容 ，对自动分时分动器的研究如下： 图为博格华纳 1371型分动器 ， S” 系列中的越野车车型，它们装用博格华纳 137 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。其布置如图所示： 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： 4 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。 接合套处于空位置，同步器脱离与后桥输出轴花键的接合。 4 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。 2 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。 自动分时分动器结构方案 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。 自动分时分动器的齿轮参数设计 1 行星轮系的类型选择（ 2 行星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择 3 行星轮系的均载（ of 4 分动器的齿轮尺寸初选 5 行星齿轮尺寸参数计算 6 分动器齿轮的强度计算与材料选择 附 件 附图 分动器装配图 分动器零件图 致 谢 本文是在导师姜立标教授的悉心指导下完成的，导师严谨的治学作风和无私的敬业精神是我学习的典范。对导师在学业上的指导和生活上的关心表示衷心的感谢和崇高的敬意。 在作论文期间，得到了黄博，赵立军，王剑锋，王大方，崔令智等老师的关心和指点，在此向车辆工程教研室的各位老师表示由衷的感谢。 本文的完成还得到了钮效敬，李鑫，宋旸，高毅，张启超，柴志坤，安丰磊，杨青，王玉睦，丁志虎等同学的大力支持和帮助，向他们表示感谢。 还要感谢在我的大学本科四年之间，无数关心我，教导我的各位老师，帮助我，照顾我的各位同学再次表示深深的感谢。 哈尔滨工业大学本科 毕业论文（设计） I 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 哈尔滨工业大学本科 毕业论文（设计） F he is to to its s by or to by on or of of By of or on of of WD Its in as of 尔滨工业大学本科 毕业论文（设计） 目 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 题研究的目的和意义 . 1 内外文献综述 . 5 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 动分时分动器的组成 . 12 动分时分动器的工作原理 . 24 章小结 . 25 第 3 章 自动分时分动器的结构设计 . 26 动分时分动器结构方案 . 27 动分时分动器的轴及齿轮型式 . 27 档机构 . 28 承形式 . 28 动分时分动器的壳体 . 28 滑及密封 . 28 动分时分动器的齿轮参数设计 . 29 星轮系的类型选择 . 29 星轮系各轮齿数和行星轮数目的选择 . 30 星轮系的均载 . 31 动器的齿轮尺寸初选 . 31 星齿轮尺寸参数计算 . 32 动器齿轮的强度计算与材料选择 . 35 动器的轴与轴承 . 39 动器的轴 . 39 速器轴承 . 39 步器的选用 . 39 章小结 . 40 哈尔滨工业大学本科 毕业论文（设计） 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文 献 . 43 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 1 第 1章 绪论 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（ 司以及 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哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 2 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 km/h）。高档为直接档或亦为减速档。 图 1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 2图 1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 1b）及图 1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。但轴间哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 3 差速器降低了汽车的抗滑能力，常需加差速锁 ，见 图 1b）及图 1 图 1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 1a）及图 1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。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 4 1， 3 2， 4， 6二轴和中间轴； 5图 1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 1c）（ 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。分动器多采用飞溅哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 5 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 =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。 国内外文献综述 图 1拉卡 切诺基 国内市场近几年兴起 ，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 有独衷。 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，他们哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 6 把越野当作一种运动。后来的 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， 越野能力也可以派上用场，所以像新疆这类地区 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 完成。但对于众多 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 发展过程中，专业化和细分化是趋势。 影响 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 本不能谈什么舒适性，也就算不上是 。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 城市型 然还有中庸派，这里就不单算一类了。对于同为四驱的 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 （ 4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 （ 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 （ 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，自动切换为实哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 7 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 （ 分动器在 4 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： 央差速器 吉普自由人采用的是 央差速器，厂方代号为 本上在 1992 年时已经问世，不过与大切诺基所使用的 所不同。 时采用 2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， 2动模式变成 4式，分动器将转矩前后 50： 50 分配。但是需要注意的是 4式不能用在干燥路面。 4式切入 4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。 4成 4，必须在时速 88 千米 /时以下操作。与通常的越野车不同， 供 N（ 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。 4式是低速高转矩模式，切入4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 。要进入 4式，车速必须在 米 /时与 米 /时之间，否则的话会损毁变速箱。 央差速器 有 2H、 4H、 N 和 4L 四种驱动模式。 H 驱动模式与 2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 4式相同， 4H 也只能在华的或者松软的土地上行驶。 N 模式完全相同。 4L 模式等同于 4式，切入要求也相同。 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， 分动器会迅速且静谧地坐出反应。 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。 I 中央差速器此四轮系统带有低速模式（ 4专为恶劣哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 8 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 ，I 噪音更小，运转模式与 相同。此外， I 带有 N 模式。 央差速器 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。 统 ： 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 I 分动器及 后轴差速器结合起来，展现了一个完美的 4 轮驱动系统。 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， I 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。 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， 防止车子打滑。 图 1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哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 9 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 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 （ 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 奔驰 马 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 动器是目前世界上最先进的分动器之一。动器是总部设在底特律的美国 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 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司的分动器产品 大切诺基的 动器设有三个挡位： 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 10 1)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 动模式时是全自动的。在正常行驶状况下 4 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)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)0 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 175最大功率和 400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 I 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I 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哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 11 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。 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 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： 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。 计 。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 12 第 2章 自动分时分动器的组成及其工作原理 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。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 13 123、 5、 6、 9、 13、 154781112141617图 2风 越野汽车分动器 图 2示为东风 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 当分动器要挂入低速挡时，必须先使接合套 16 与轴 12 接合，使前桥参哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 14 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 2 05。 123456 78出轴； 91011图 2北京 轴越野汽车分动器 图 2示为北京 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 来实现分动器高哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 15 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 87和 231 型 （ 1990 年以前车型用87， 1991 年以后的车型用 231 型 ） 。 87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 1紧螺母、密封垫圈油封； 235678910111213141516718192021尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 16 222324252627202930313233343536373839404142 形密封圈； 43444546 形环和密封圈； 474849051525354图 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。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 17 1234568910图 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。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 18 12345 678910图 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： 车以较慢速度四轮驱动。分动器动力传动路线如图 2示。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 19 图 2格华纳 1371 型分动器 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示。 哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 20 1、 32456781011121314151617181902122232425262728293031323334353637383940图 2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 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哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 21 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 1Z 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。 1234图 2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。 1234图 2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 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，处在被制哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计） 22 动状态。齿圈内斜齿齿数 2Z 为 82 齿，故齿圈齿数与中心轮齿数之比， a= 2Z / 1Z =82 50 =1 64。 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
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