BJ20某两轴越野汽车分动器设计及及设计说明书

1、毕 业 论 文 （设 计）设计题目：BJ2020两轴越野汽车分动器设计本科生毕业论设计评语（一）姓名总成绩毕业设计题目： BJ2020两轴越野汽车分动器设计答辩委员会评语答辩成绩主任签字： 年 月 日答辩委员会成员签字学部毕业设计领导小组意见组长签字： 年 月 日 学部公章姓名毕业设计题目：BJ2020两轴越野汽车分动器设计指导教师评语指导教师成绩于云雷同学认真查询了国内外相关资料，对目前越野车现状和发展趋势有了一定了解，并在此基础上进行了BJ2020两轴越野汽车分动器设计工作，在整个毕业设计的过程当中，态度端正，学习也比较认真，虚心的接受导师的意见，时间安排的较为合理，能基本在每个阶段完成相

2、应的任务，做到时间上前紧后松，该同学查阅文献的能力较强，能全面的收集关于越野汽车分动器的相关资料，全面的分析了两轴越野汽车分动器的设计问题，综合运用知识的能力较强。能够主动地联系指导教师，将自己的设计思路汇报给指导教师。在毕业设计中，该同学能够刻苦地钻研相关的专业理论，将专业理论付诸实践，同时能够与指导教师沟通毕业设计的进展情况，及时地获得教师的指导。在毕业设计末期，该同学主动地向指导教师展示自己的毕业设计成果，同时虚心地听取指导教师提出的意见；此外，该同学还将自己毕业论文的提纲提交给指导教师，听取老师对其毕业论文的意见。于云雷同学能够按照进度计划要求完成相应各阶段工作，毕业设计期间态度认真，

3、肯于动脑，能够与老师积极沟通，同意于云雷同学参加答辩。指导教师签字： 年 月 日本科生毕业设计评语（二）本科生毕业设计评语（三）姓名于云雷学号0专业班级机械设计制造及其自动化2008级机械电子工程方向2班毕业设计题目：BJ2020两轴越野汽车分动器设计评阅教师评语评阅教师成绩该同学论文选题合理，符合专业培养目标，能够达到综合训练的要求，题目难度较高，工作量较大，选题具有较高的参考价值和较大的实践指导意义。在毕业设计初期，该同学积极地查阅相关资料，全面的收集了关于汽车分动器的问题，综合运用知识能力强，文章篇幅符合学院的规定，内容完整，层次结构安排科学，主要观点突出，逻辑关系清楚，有一定的个人见解

4、，论点突出，论述紧扣主题，语言表达流畅，格式完全符合规定要求，参考了内容丰富的文献资料。该同学设计论文章节编排紧凑，内容基本完整，图表较为规范，文字叙述通顺，格式基本符合论文撰写要求。工程图绘制符合国家标准。论文存在个别错别字问题。设计表现出较高的综合知识运用能力和创新能力，研究成果有一定的实际价值。纵观全文，设计选题正确，逻辑结构严谨，层次清晰，文字简练，符合本科毕业论文的规范要求。评阅教师签字： 年 月 日本科生毕业设计任务书姓名毕业设计题目：BJ2020两轴越野汽车分动器设计毕业设计的立题依据由于越野车对动力的要求很高，而分动器是增大扭矩的重要部件，所以在越野车上安装符合要求的分动器是非

5、常重要的。由于北京BJ2020越野车为轻型越野车，所以其安装两轴分动器是比较合理的。主要内容及要求分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速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。大多数分动器由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。进度安排 2月28日 选题 2月28日3月2日 接受指导老师的指导 3月3 日3月9日 拟定论文大纲 3月10日3月16日 搜集、查阅、整理相关资料 3月1日4月8日 初稿形成 4月9日4月15日 初稿审定 4月16日4月29日 第一

6、次修改 4月30日5月6日 第一次审定 5月7日5月9日 第二次修改 5月10日5月13日 定稿5月14日5月25日 论文评阅小组评审设计 5月26日 毕业设计答辩学生签字：指导教师签字：年 月 日BJ2020两轴越野汽车分动器设计摘 要越野车需要经常在坏路情况下行驶，尤其是军用汽车的条件更为恶劣。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。分动器的功用就是将变速箱输出的动力分配到各驱动桥，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，其输入轴与变速箱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。本文主要说明了越野车分

7、动器的设计计算过程，并且较详细的叙述了分动器的设计过程，选择结构方案、主要参数、齿轮设计、轴设计、计算校核、其他结构部件的设计。关键词：越野车分动器；齿轮；轴；啮合套The design of BJ2020 two suvs thansfer Abstract The need for off-road vehicles often have no bad roads and traffic situations, especially military vehicles driving conditions even worse. This requires increasing the n

8、umber of motor vehicle wheel, therefore, off-road vehicle use multi-axis drive. Sub-actuator function is the allocation of transmission power output to the drive axle, and further increase the torque. Actuator is also a sub-gear drive system, which separately fixed on the vehicle chassis, the transm

9、ission input shaft and output shaft gear connected with universal joints, sub-actuator output shaft of a number of roots, respectively, by the universal gear with the bridge driver. This article describes the sub-terrain vehicle actuator design calculations, design and technology is divided into two

10、 major parts. The design of some of the more detailed description of the sub-actuator design process, select the structure of the program, the main parameters, gear design, shaft design, calculation verification, the design of other structural components.Key words: Actuator sub-terrain vehicle；Gear；

11、Axis；Meshing sets目 录 TOC o 1-3 h z u BJ2020两轴越野汽车分动器设计 第1章 绪论 分动器的功用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，是越野车汽车传动系中不可缺少的传动部件，它的前部与汽车变速箱联接，将其输出的动力经适当变速后同时传给汽车的前桥和后桥，此时汽车全轮驱动，可在坏境恶劣的地区地面行驶。分动器也是一个齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速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。大多数分动器由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

12、为斜齿轮，轴承也采用圆锥滚子轴承支承。 国内外研究现状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。例如，如果一辆前轮驱动的汽车两前轮都陷入沟中(这种情况在坏路上经常会遇到)，那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的磨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，为了将输出的动力分配给各驱动桥设有分动器。由于越野车对动力的要求很高，而分动器是增大扭矩的重要部件，所以在越野车上安装符合要求的分动器是非常重要的。由于

13、北京BJ2020越野车为轻型越野车，所以其安装两轴分动器是比较合理的。北京BJ2020型汽车为轻型越野车，主要有两大系列产品，即北京BJ2020N系列产品和北京BJ2020S系列产品，这两系列越野车所用分动器为两轴分动器。两轴分动器在国际上的应用也是非常普遍的，国际上一些知名品牌的轻型越野车大多数都是应用的两轴分动器，例如：本田CR-V等。北京BJ2020型越野汽车可四轮同时驱动，具有良好的越野性能。它可以再较深的泥泞、沙土、积雪路面上行驶，又可爬越较陡的坡道；可装载一定量的货物，又可拖带挂车。对分动器的研究也具有很重要的意义，配备分动器的汽车可以最大可能地增加其越野性能，可以使汽车适应多种路

14、况，同时也减少了汽车其他一些零部件的磨损，曾加了汽车的使用寿命。分动器对于越野车来说是除了发动机以外的另一个心脏，只有在它的驱使下，越野汽车才会发挥出其惊人的动力，所以说，分动器已经成为了越野汽车上不可或缺的一部分。 研究方法及内容本次设计主要对BJ2020越野汽车分动器的各个零部件进行数据的计算与校核，其中着重设计的是分动器的传动齿轮与输入轴、输出轴。通过计算校核确定各零部件的尺寸参数，然后利用CAD绘制零件图与总装配图。对分动器的设计要求应该满足一下几点：便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑；保证汽车必要的动力性和经济性；换挡迅速、省力、方便；工作可靠，不得有跳档冲击等现象发生；分动器

15、应有高的工作效率。第2章 分动器结构方案的选择 传动方案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2-1所示。图2-1 分动器传动示意图 齿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）整车总布置根据整车的总布置，对分动器输入

16、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。第3章 分动器主要参数的选择 传动比的分配高速级传动比：；低速级传动比：。 中心距的计算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，

17、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，从布置轴承的可能与方便和不影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。根据经验公式： （3-1）式中 为分动器中心距（mm）；KA中心距系数，取KA=12；Temax输入最大扭矩（N m）；i低低速档传动比；分动器传动效率，取96%。可确定中心距： （3-2）为检测方便，圆整中心距A=130mm。 轴的结构轴的结构形状应保证齿轮、啮合套及轴承等安装、固定，并与工艺要求有密切关系。本设计中，输入轴和低速档齿轮做成一体，前端通过矩形花键安装半联

18、轴器，其后端通过滚针轴承安装在后桥输出轴齿轮内腔里。高速档齿轮通过普通平键固定在输入轴上。中间轴有旋转式和固定式两种，本设计中采用旋转式中间轴。中间轴与啮合套的齿座做成一体，两端通过圆锥滚子轴承支撑。高、低速档齿轮均用滚针轴承安装在轴上，常啮合齿轮通过花键固定在轴上。中间轴两端做有螺纹，用来定位轴承，螺纹不应淬硬。后桥输出轴与其上齿轮做成一体，齿轮做有内腔以安装输入轴，齿轮悬臂布置，采用两个圆锥滚子轴承支撑。中桥输出轴上的齿轮用平键固定在轴上，与前桥输出轴对接处做有渐开线花键，通过啮合套可以与前桥输出轴上的渐开线花键联接，用以接上、断开前桥输出。各档齿轮与轴之间有相对旋转运动的，无论装滚针轴承

19、、衬套(滑动轴承)还是钢件对钢件直接接触，轴的表面粗糙度均要求很高，不低于，表面硬度不低于HRC58-63。各截面尺寸避免相差悬殊。 轴的设计在已经确定了中心距A 后，第二轴和中间轴中部直径可以初步确定，d=130mm=。在草图设计过程中，将最大直径确定为如下数值：输入轴dmax=60，中间轴dmax=60mm，输出轴dmax=70mm。1）输入轴（图3-1） A B C D E F G图3-1 输入轴示意图输入轴的最小直径在安装联轴器的花键处，联轴器的计算转矩，取KA=，则： （3-3）查机械设计综合课程设计手册表6-97，选用YL11型凸缘联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径为45mm，故

20、取mm，AB后半段装有圆锥滚子轴承，查机械设计综合课程设计表6-67选孔径为45mm的30210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm，BC段设计为花键，固定齿轮，故取，花键大径花键宽D=10mm，CD段，DE段，EF段，FG段装有圆锥滚子轴承，查机械设计综合课程设计表6-67选孔径为50mm的30210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为dDTBCa=50mm90mm20mm17mm20mm，故取。2）中间轴（图3-2） A B C D图3-2 中间轴示意图本设计中的中间轴是固定在分动器壳体上的，AB段为嵌入壳体的部分，BC段通过滚针轴承与中间轴齿轮连

21、接，由于只承受弯矩故可取，三个滚针轴承尺寸dDC=404527，CD段通过挡板和螺栓与壳体固定，挡板槽宽L=20mm，深H=10mm。3）前桥输出轴（图3-3） A B C图3-3 前桥输出轴示意图BC段齿轮分度圆直径，AB段安装联轴器，取，AB后半段装有圆锥滚子轴承，查机械设计综合课程设计表6-67选孔径为45mm的30210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm。4）前桥输出轴（图3-4） A B C D E F G H图3-4 后桥输出轴示意图AB段齿轮分度圆直径，BC段安装圆锥滚子轴承，查机械设计综合课程设计表6-67选孔径为50mm的30

22、210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为dDTBCa=50mm90mm20mm17mm20mm，CD段为光轴，与长啮齿轮空套配合，DE段为花键，EF段，FG段，装有圆锥滚子轴承，查机械设计综合课程设计表6-67选孔径为45mm的30210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm，GH段安装联轴器，取 花键的形式和尺寸输入轴的花键部分直径可按下式初选，式中 K经验系数，K=；Temax最大输入转矩（Nm）。d=，根据机械设计综合课程设计表6-58，取输入轴矩形花键尺寸： （3-4）其中 N键数，d小径，D大径，B键宽其他各花键的形式和尺寸根据轴的结构和尺寸

23、确定，具体参数列为下。后桥输出轴矩形花键： （3-5） （3-6）前桥输出轴矩形花键： （3-7） 轴承的选用分动器的轴经轴承安装在壳体的轴承孔内，常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承等。轴承的选用受到结构的限制，并随所承受载荷的特点不同而不同，在此设计中选用圆锥滚子轴承装于壳体上，轴承的直径根据根据分动器中心距和轴的直径确定，保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于6mm。在齿轮与轴不是固定联接，并要求两者有相对运动的地方，采用滚针轴承。 齿轮参数的确定 模数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

24、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。根据国家标准GB135778的规定，选取各齿轮副模数如下：常啮合齿轮：mn=4mm；低速档：mn=4mm，高速挡：mn=3mm。啮合套采用渐开线齿形，取m=3mm。 压力角压力角较小时，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，所以分动器齿轮采用的压力角为。 螺旋角

25、螺旋角一般范围为1035。螺旋角增大使齿轮啮合系数增加、工作平稳、噪声降低、另外齿轮的强度也有所提高。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。关于螺旋角的方向，输入轴齿轮采用右旋，这样可使第一轴所受的轴向力直接经过轴承盖作用在分动器壳体上，避免了因轴向力一二两轴抱死的现象。中间轴齿轮全部采用左旋，因此中间轴上同时啮合的两对齿轮轴向力方向相反，轴向力可互相抵消一部分。 齿宽齿轮宽度大，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。齿宽可根据下列公式初选：直齿轮b=m,斜齿轮b=mn。综合各个齿轮的情况，均为斜齿

26、轮，齿宽选为30mm。 各档齿轮齿数的分配在初选中心距、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： （3-8）圆整取S=61根据经验数值，一轴低速档齿轮齿数在z1=2428之间选取。不妨通过下列关系对着三个数值得出的参数进行比较。表3-1不同齿数时传动比对比Z1ZZ3Z4I低2437352625363625263537242734382328333922通过比较可以得出z1=25，z2=36时，i低=，与设计要求最接近。下面以z1=25为例对计算过程进行说明：z1=25，z2=36 （3-9）修正中心距，取A=130。重新确定螺旋角，其精确值应为 （3-1

27、0）下面根据方程组： （3-11）确定常啮合齿轮副齿数分别为。重新确定螺旋角，其精确值为 （3-12）由于输入轴齿轮，中间轴大齿轮和常啮齿轮参数已经确定，所以一下将对中间轴小齿轮和变速滑动齿轮的参数进行确定。 （3-13）根据， （3-14）可以得出 （3-15） （3-16）于是可得， 重新确定螺旋角，其精确值为 （3-17） 啮合套的设计啮合套轮齿为直齿，其齿廓曲线为渐开线，啮合角为20，模数取3mm，齿顶高系数，其他参数与普通齿轮一样，齿数一般为3080。接前桥、断前桥啮合套，取z=16，则分度圆直径为d=316mm=48mm，结合套宽28mm。 壳体的设计壳体采用灰铸铁铸造工艺。壳体壁

28、厚取10mm；壳体侧面的内壁与转动齿轮齿顶之间留有58mm的间隙；齿轮齿顶到分动器底部之间留有不小于15mm的间隙。在壳体上设计有加强肋，一方面避免了在分动器壳体上出现不利于吸收齿轮的振动和噪声的大平面，另一方面增强了壳体的刚度。为了注油和放油，在分动器上设计有注油孔和放油孔。注油孔位置设立在润滑油所在的平面出，同时利用它作为检查油面高度的检查孔。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。第4章 零件的校核 轴的校核当挂上低速档时传递的转矩最大，因此只要校核低速档时的强度就可以了。挂上低速档时：输

29、入轴传递的转矩 （4-1）中间轴传递的转矩（4-2）后桥输出轴传递的转矩 （4-3）后桥输出轴齿轮受力分析： （4-4） （4-5） （4-6） 由结构可看出，后桥输出轴强度最弱，因此首先对其校核。根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于30214型圆锥滚子轴承，a=，因此作为悬臂梁的轴长L=15mm+10mm+=。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图（图4-1）。（a）（b）（c）（d）图4-1 轴的载荷分析（e）（f）图4-1 轴的载荷分析由轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出支点处截面是轴的危险截面。现将计算出的次截面处的MH、MV及M的值列于下

30、表。表4-1 载荷计算载荷水平面H垂直面V支反力FFNH=Ft=15368NFNV=Fr=5960N弯矩MMH= mmMV=138272N mm总弯矩M扭矩TT=1179000N mm按弯扭合成应力校核轴的强度，取=，轴的计算应力： （4-6）轴的材料为20Cr，渗碳淬火，由机械设计表15-1查得。因此，故安全 齿轮的校核对齿轮进行分析可知，后桥输出轴上的常啮合齿轮副受力最大。因此校核后桥输出轴上的齿轮副。 齿轮接触强度的校核齿轮材料选为20CrMnTi，渗碳淬火处理，齿面硬度5268HRC，7级精度（GB 10095-88）。齿面接触应力： （4-7）选=1. 3。 （4-8）b=30mm。d3=。由机械设计图10-26查得，则+=。u=i34=。由机械设计图10-30选取区域系数=。由机械设计表10-6查得材料的弹性影响系数=。由机械传动装置设计手册