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SY-025-BY-4 畢業(yè)設計（論文）指導記錄 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： 日期 地點 指導方式 指導記錄 （指導內容、存在問題及解決思路） 學生（記錄人）簽名： 指導教師簽名： SY-025-BY-1 畢業(yè)設計（論文）題目審定表 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 課題適用專業(yè) 車輛工程 課題類型 Z 課題簡介：（主要內容、意義、現有條件、預期成果及表現形式。） 1、主要內容 （1）分動器傳動機構方案確定；（2）分動器檔位傳動比的分配確定； （3）分動器齒輪參數的選擇；（4）分動器齒輪齒數的分配； （5）分動器齒輪的設計計算；（6）分動器軸和軸承的設計計算； （7）分動器操縱機構的設計；（8）利用CAD畫裝配圖、零件圖。 2、意義 分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干個，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。分動器一般都設有高低檔，以進一步擴大在困難地區(qū)行駛時的傳動比及排擋數目。分動器對于提高汽車通過性至關重要，是越野汽車重要總成，影響汽車的使用性能。 3、現有條件 汽車構造實驗室；微機；AUTOCAD軟件。 4、預期成果及表現形式： 0號圖紙（折合）3張；設計說明書1.5萬字以上。 指導教師簽字： 年 月 日 教 研 室 意 見 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度 □好 □較好 □一般 □較差 2 對學生能力培養(yǎng)及全面訓練的程度 □好 □較好 □一般 □較差 3 選題與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 □好 □較好 □一般 □較差 4 論文選題的理論意義或實際價值 □好 □較好 □一般 □較差 5 課題預計工作量 □較大 □適中 □較小 6 課題預計難易程度 □較難 □一般 □較易 教研室主任簽字： 年 月 日 系（部）教學指導委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日 注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產（社會）實際；Y.實驗室建設；Z.其它。 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 楊天威 系部 汽車與交通工程 學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06-8 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 一、設計（論文）目的、意義 東風EQ2080越野汽車作為我國較先進的軍用和民用汽車，有著廣泛的用途和重要的作用，在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干個，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。分動器一般都設有高低檔，以進一步擴大在困難地區(qū)行駛時的傳動比及排擋數目。越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎磨損，一般要切斷通前橋動力。在越野行駛時，根據需要接合前橋并采用低速檔，增加驅動輪數和驅動力。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 1、設計的主要內容 （1）分動器傳動機構方案確定； （2）分動器檔位傳動比的分配確定； （3）分動器齒輪參數的選擇； （4）分動器齒輪齒數的分配； （5）分動器齒輪的設計計算； （6）分動器軸和軸承的設計計算； （7）分動器操縱機構的設計； （8）利用CAD畫裝配圖、零件圖。 2、技術要求（研究方法） （1）通過文獻資料，熟悉汽車前橋及轉向系設計和CAD的相關知識，掌握汽車前橋及轉向系設計計算方法。 （2）調研，掌握汽車前橋及轉向系設計過程。 （3）確定汽車前橋及轉向系各項參數，計算確定各元件的參數和尺寸，完成CAD圖紙。 （4）畢業(yè)設計說明書格式規(guī)范，設計思路清晰，方案選擇合理，具有可行性，圖紙繪制符合制圖標準,結構合理，滿足設計要求。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 折合0號圖紙3張； 設計說明書達到1.5萬字以上。 四、設計（論文）進度安排 （1）資料收集、調研，完成開題報告 第1~2周（3月1日~3月14日） （2）掌握分動器參數，掌握設計方法及過程 第3周（3月15日~3月21日） （3）分動器設計方案確定 第4~5周（3月22日~4月4日） （4）設計參數的選擇、設計、計算 第6~8周（4月5日~4月25日） （5）設計說明書定稿，完成圖紙繪制 第9~12周（4月26日~5月23日） （6）設計審核、修改 第13~16周（5月24日~6月20日） （7）準備答辯 第17周（6月21日~6月27日） 五、主要參考資料 [1] 劉惟信.汽車設計[M].北京:清華大學出版社,2001. [2] 王望予.汽車設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. [3] 陳家瑞.汽車構造[M].北京:人民交通出版社，2001. [4]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊[M].北京:人民交通出版社,2001. [5] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. [6] 張洪欣.汽車底盤設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998. [7] 成大先．機械設計手冊[M]．北京:化學工業(yè)出版社，2004. 六、備注 指導教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 楊天威 系部 汽車與交通 工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06-8 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 一、課題研究現狀,選題的目的、依據和意義 1、研究現狀 越野車經常在不良道路或無路情況下行駛，尤其是軍用車輛的行駛條件更為惡劣，這就要求增加車輛驅動輪的數目，因此，越野車多采用多軸驅動。例如，如果一輛單軸驅動車輛的兩驅動輪陷入溝中(這種情況在不良路面上經常會遇到)，那么車輛就無法通過車輪與地面的摩擦產生驅動力而繼續(xù)前進。如果車輛是多軸驅動，即使部分驅動車輪無法正常驅動，其余驅動車輪仍可正常工作，車輛能夠繼續(xù)行駛。在多軸驅動車輛上，為了將輸出的動力分配給各驅動軸都設有分動器。 分動器又稱為分動箱，其基本結構和變速箱相似，是一個齒輪傳動系統。大多數分動器由于要起到降速增扭的作用而比變速箱的負荷大，所以分動器中的常嚙齒輪均為斜齒輪，軸承采用圓錐滾子軸承。分動器的種類繁多，具體結構也各種各樣，不同的車輛使用的分動器各不相同，不同的廠家生產的分動器也各不相同 分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。分動器一般都設有高低檔，以進一步擴大在困難地區(qū)行駛時的傳動比及排擋數目。越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎磨損，一般要切斷通前橋動力。在越野行駛時，根據需要接合前橋并采用低速檔，增加驅動輪數和驅動力。 至今，分動器已經發(fā)展到第五代：第一代的分動器基本上為分體結構，直齒輪傳動、雙換檔軸操作、鑄鐵殼體；第二代分動器雖然也是分體結構，但已改為全斜齒齒輪傳動、單換檔軸操作和鋁合金殼體，一定程度上提高了傳動效率、簡便了換檔、降低了噪音與油耗；第三代分動器增加了同步器，使多軸驅動車輛具備在行進中換檔的功能；第四代分動器的重大變化在于采用了聯體結構以及行星齒輪加鏈傳動，從而優(yōu)化了換檔及大大提高了傳動效率和性能；第五代分動器殼體采用壓鑄鋁合金材料、齒型鏈傳動輸出，其低擋位采用行星斜齒輪機構，使其輕便可靠、傳動效率高、操縱簡單、結構緊湊、噪音更低。分動器的結構特點是前輸出軸傳動系統皆采用低噪聲的多排鏈條傳動。鏈傳動相對齒輪傳動的優(yōu)點有傳動平穩(wěn)、嗓聲小、中心距誤差要求低、軸承負荷較小及防止共振。分動器功能上的特點是轉矩容量大、重量輕、傳動效率高、噪音小、換擋輕便準確，大大改善了多驅動車輛的轉矩分配，進而提高了整車性能。 2、目的、依據和意義 分動器是越野車重要的組成部分，在設計的過程中可以詳細了解到它的功用，掌握了齒輪、軸和操縱機構的設計方法，以及正確運用國家標準和技術語言闡述理論和技術問題。 由于現代車輛發(fā)動機輸出的轉矩比較大，即使在高速運轉時仍可輸出較大的轉矩，加上變速箱的傳動比變化范圍較大，能夠很好地滿足車輛的使用要求，因此，依據越野車的的主要技術指標、發(fā)動機功率、轉速和車輛行駛條件，來確定分動器的結構型式的選擇、設計參數的選取及各大零部件的設計計算。 通過綜合運用所學知識和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內的工程技術問題；建立正確的設計思想；掌握工程設計的一般程序和方法。通過畢業(yè)設計的進行工程實踐能力的綜合訓練，使我們走上工作崗位時基本具備應用技術解決工程實際問題的能力。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內容 （1）分動器的傳動機構； （2）分動器檔位傳動比的分配； （3）分動器齒輪參數的選擇； （4）分動器齒輪齒數的分配； （5）分動器齒輪的設計； （6）分動器軸和軸承的設計 （7）分動器的操縱機構； （8）利用CAD畫裝配圖、零件圖 2、擬解決的主要問題 （1）分動器各參數的確定； （2）分動器齒輪的設計、計算及校核； （3）分動器軸的設計、計算及校核 （4）分動器軸承的設計、計算及校核 （5）操縱機構及箱體的設計； 三、技術路線（研究方法） 調查研究 分動器的結構分析及其方案的選擇 分動器零部件的設計 分動器主要參數的選擇 根據相關數據進行計算 操縱機構的設計 其他零件的校核 軸、軸承和齒輪的校核 繪制CAD裝配圖、零件圖 形成研究成果 四、進度安排 （1）資料收集、調研，完成開題報告 第1~2周（3月1日~3月14日） （2）掌握分動器參數，掌握設計方法及過程 第3周（3月15日~3月21日） （3）分動器設計方案確定 第4~5周（3月22日~4月4日） （4）設計參數的選擇、設計、計算 第6~8周（4月5日~4月25日） （5）設計說明書定稿，完成圖紙繪制 第9~12周（4月26日~5月23日） （6）設計審核、修改 第13~16周（5月24日~6月20日） （7）準備答辯 第17周（6月21日~6月27日） 五、參考文獻 [1] 余志生. 汽車理論[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000. [2] 劉惟信. 汽車設計[M].北京:清華大學出版社,2001. [3]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊[M].北京:人民交通出版社,2001. [4] 史建鵬, 孫慶合. 分動器轉矩分配比確定理論研究[J]. 汽車工程 , 2007,10 [5] 張興業(yè). 我國汽車和零部件發(fā)展趨勢[J]. 機械工程師, 2008 [6] 吳修義. 從國際汽車展覽會看分動器發(fā)展趨勢[J]. 上海汽車 , 1997,2 [7] 楊筑仁. 斯達－斯太爾汽車VG1200型分動器[J]. 重型汽車 , 1995,2 [8] 劉豫徽, 吳社強. 帶軸間差速器的分動器特性分析[J]. 專用汽車 , 2000,2 [9] 虞至正. 透視全球汽車變速器技術(上) [J]. 現代零部件 , 2007,8 . [10] 伏喜勝. 汽車變速器發(fā)展及其對變速器油的性能要求[J]. 石油商技,2009,3 [11] 王紅. 越野車的設計概念[J] .汽車時代 , 2004,11 [12] 舒聯. 東風沙漠越野車系列介紹[J]. 商用汽車 , 2004,3 [13] 高敬. 汽車變速器變速傳動機構可靠性分析[J]. 科技創(chuàng)新導報 , 2009 [14] Leitermann. Modern manual transmissions-innovative solutions for a mature technology.[VDI-Berichte Nr.1943 Germany] 2006 [15]FriedrichEhrlinger.MANUFACTURING TECHNOLOGY & MACHINE TOOL , 2007 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2010年 4 月 18 日 迄今已進行 8 周剩余 8 周 學生姓名 楊天威 系部 汽車與交通 工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06-8 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 1．資料相關收集 調查研究 2．分動器的結構分析和方案的選取 3．具體的數據計算 （1）傳動比的計算及選取 （2）中心距的計算及選取 （3）中心距的修正 （4）各檔齒輪的相關數據計算 （5）齒輪的強度校核 （6）軸的初步設計及數據選取 （7）花鍵的初步設計 （8）操縱機構的設計 （1）軸及其軸承的具體計算選取　 （2）殼體的確定 （3）繪制齒輪、軸的CAD零件圖 （4）繪制CAD裝配圖 存在問題及努力方向 存在問題：部分數據的選取不是很明確，影響了計算的進度 努力方向；加快速度完成數據計算，繪制CAD圖紙 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-6 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 楊天威 系部 汽車與交通工程 學院 專業(yè)、班級 車輛工程B06-8 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 從事 專業(yè) 汽車運用 是否外聘 □是√否 題目名稱 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數據運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　 　 　 　 　 　　 指導教師簽字： 年 月 日 SY-025-BY-7 畢業(yè)設計評閱人評分表 學生 姓名 楊天威 專業(yè) 班級 車輛工程B06-8 指導教 師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 題目 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數據運算與處理能力）；外文應用能力 25 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經濟分析能力） 15 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 　 　　 　 　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 評閱人簽字 ： 年 月 日 SY-025-BY-8 畢業(yè)設計答辯評分表 學生 姓名 楊天威 專業(yè) 班級 車輛工程B06-8 指導 教師 王瑛璞 職 稱 高級實驗師 題目 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 答辯 時間 月 日 時 答辯組 成員姓名 出席 人數 序號 評 審 指 標 滿 分 得 分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況，題目難易度、工作量、與實際的結合程度 10 2 設計（實驗）能力、對實驗結果的分析能力、計算能力、綜合運用知識能力 10 3 應用文獻資料、計算機、外文的能力 10 4 設計說明書撰寫水平、圖紙質量，設計的規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等）、實用性、科學性和創(chuàng)新性 15 5 畢業(yè)設計答辯準備情況 5 6 畢業(yè)設計自述情況 20 7 畢業(yè)設計答辯回答問題情況 30 總 分 Z= 答辯過程記錄、評語： 　 　 　 　 　 　 　 　 　 答辯組長簽字： 年 月 日 SY-025-BY-9 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 楊天威 性別 男 系部 汽車與交通工程 學院 專業(yè) 車輛工程 班級 B06-8 設計（論文）題目 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 指導教師姓名 王瑛璞 職稱 高級實驗師 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 注：1、指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 東風EQ2080越野汽車三軸式分動器設計 類別 Z 學生姓名 楊天威 系、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學院，車輛工程B06-8 指導教師 王瑛璞 職 稱 高級實驗師 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 系部公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設計 本科學生畢業(yè)設計 東風EQ2080越野車 三軸式分動器設計 院部名稱： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B06-8班 學生姓名： 楊天威 指導教師： 王瑛璞 職 稱： 高級實驗師 黑 龍 江 工 程 學 院 二○一○年六月  The Graduation Design for Bachelor's Degree Three-axles actuator sub design for all-terrain vehicle of Dongfeng 's EQ2080 Candidate：YangTianwei Specialty ：Vehicel Engineering Class ：B06-8 Supervisor：Senior experimentalist WangYingpu Heilongjiang Institute of Technology 2010-06·Harbin 畢業(yè)設計（論文）過程管理材料 題 目 東風EQ2080越野車 三軸式分動器設計 學生姓名 楊天威 系部名稱 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級 車輛工程B06-8 指導教師 王瑛璞 職 稱 高級實驗師 教研室 車輛工程 起止時間 2010年3月1日～2010年6月25日 教 務 處 制 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 東風EQ2080越野汽車作為我國較先進的軍用和民用汽車，有著廣泛的用途和重要的作用，在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎磨損，一般要切斷通前橋動力。在越野行駛時，根據需要接合前橋并采用低速檔，增加驅動輪數和驅動力。 分動器的功用就是將分動器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與分動器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。 本設計主要說明了越野車三軸式分動器的設計和計算過程，設計部分較詳細的敘述了分動器的設計過程，選擇結構方案、主要參數、齒輪設計、軸設計、操縱機構及其殼體的設計。計算部分分為中心距，傳動比的計算，齒輪和軸的校核。 關鍵詞：三軸式；分動器；校核；高低檔；齒輪傳動。 ABSTRACT Dongfeng EQ2080 off-road vehicle as advanced military and civilian cars, has wide usage and important role in the drive shaft, car, in order to be allocated to each of the output power drive with thansfer. Off-road vehicle in good roads, to reduce the power consumption of the transmission parts and tire wear, general to cut through front axle. On a cross-country driving, front axle and adopted according to the jointing, increase speed and driving wheel drive. Thansfer function will be assigned to the power output thansfer every thing, and increase torque. Thansfer is also a gear transmission system, it alone, its frame fixed in the input shaft and the output shaft with universal thansfer transmission device connected, thansfer output shaft several root, the universal transmission device connected with each thing. This design mainly explains the suv triaxial type thansfer design, detail design part describes the design process, choose thansfer structure scheme, main parameters and gear axle design, the design, the design of the control and its shell. The computation part into the center distance ratio of calculation, and gear shaft of checking. Keywords: Three axis；Thansfer；Checking；High garde；Gear. I 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 分動器類型 1 1.3 分動器功用及意義 3 1.4 分動器發(fā)展 3 1.5 設計內容 3 第2章 分動器結構的確定及主要參數的計算 5 2.1 設計所依據的主要技術參數 5 2.2 零部件結構方案分析 5 2.2.1 齒輪形式 5 2.2.2 傳動機構形式 5 2.3 各檔位傳動比計算 6 2.4 中心距A確定 8 2.5 本章小結 9 第3章 分動器的齒輪設計 10 3.1 模數的確定 10 3.2 齒形、壓力角及螺旋角 11 3.3 齒寬 11 3.4 各檔齒輪齒數的確定 12 3.4.1 低速檔齒輪副齒數的確定 12 3.4.2 對中心距進行修正 12 3.4.3 確定其他齒輪的齒數 13 3.5 齒輪損壞的原因和形式 14 3.6 齒輪的材料選擇 14 3.7 齒輪的強度計算 15 3.7.1 輪齒的彎曲應力 16 3.7.2 輪齒接觸應力 18 3.8 本章小結 20 第4章 軸的設計 21 4.1 軸的尺寸初選 21 4.2 軸的結構設計 21 4.3 花鍵的形式和尺寸 24 4.4 軸承的設計 25 4.5 齒輪和軸上的受力計算 26 4.6 軸的強度校核 27 4.7 本章小結 30 第5章 分動器操縱機構及其殼體的設計 31 5.1 分動器的操縱機構設計 31 5.2 分動器殼體 31 5.3 總成的裝配 31 5.4 本章小結 32 結論 33 參考文獻 34 致謝 35 附錄 36 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 東風EQ2080越野汽車作為我國較先進的軍用和民用汽車，有著廣泛的用途和重要的作用，在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎磨損，一般要切斷通前橋動力。在越野行駛時，根據需要接合前橋并采用低速檔，增加驅動輪數和驅動力。 分動器的功用就是將分動器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與分動器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。 本設計主要說明了越野車三軸式分動器的設計和計算過程，設計部分較詳細的敘述了分動器的設計過程，選擇結構方案、主要參數、齒輪設計、軸設計、操縱機構及其殼體的設計。計算部分分為中心距，傳動比的計算，齒輪和軸的校核。 關鍵詞：三軸式；分動器；校核；高低檔；齒輪傳動。 ABSTRACT Dongfeng EQ2080 off-road vehicle as advanced military and civilian cars, has wide usage and important role in the drive shaft, car, in order to be allocated to each of the output power drive with thansfer. Off-road vehicle in good roads, to reduce the power consumption of the transmission parts and tire wear, general to cut through front axle. On a cross-country driving, front axle and adopted according to the jointing, increase speed and driving wheel drive. Thansfer function will be assigned to the power output thansfer every thing, and increase torque. Thansfer is also a gear transmission system, it alone, its frame fixed in the input shaft and the output shaft with universal thansfer transmission device connected, thansfer output shaft several root, the universal transmission device connected with each thing. This design mainly explains the suv triaxial type thansfer design, detail design part describes the design process, choose thansfer structure scheme, main parameters and gear axle design, the design, the design of the control and its shell. The computation part into the center distance ratio of calculation, and gear shaft of checking. Keywords: Three axis；Thansfer；Checking；High garde；Gear. II 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 分動器類型 1 1.3 分動器功用及意義 3 1.4 分動器發(fā)展 3 1.5 設計內容 3 第2章 分動器結構的確定及主要參數的計算 5 2.1 設計所依據的主要技術參數 5 2.2 零部件結構方案分析 5 2.2.1 齒輪形式 5 2.2.2 傳動機構形式 5 2.3 各檔位傳動比計算 6 2.4 中心距A確定 8 2.5 本章小結 9 第3章 分動器的齒輪設計 10 3.1 模數的確定 10 3.2 齒形、壓力角及螺旋角 11 3.3 齒寬 11 3.4 各檔齒輪齒數的確定 12 3.4.1 低速檔齒輪副齒數的確定 12 3.4.2 對中心距進行修正 12 3.4.3 確定其他齒輪的齒數 13 3.5 齒輪損壞的原因和形式 14 3.6 齒輪的材料選擇 14 3.7 齒輪的強度計算 15 3.7.1 輪齒的彎曲應力 16 3.7.2 輪齒接觸應力 18 3.8 本章小結 20 第4章 軸的設計 21 4.1 軸的尺寸初選 21 4.2 軸的結構設計 21 4.3 花鍵的形式和尺寸 24 4.4 軸承的設計 25 4.5 齒輪和軸上的受力計算 26 4.6 軸的強度校核 27 4.7 本章小結 30 第5章 分動器操縱機構及其殼體的設計 31 5.1 分動器的操縱機構設計 31 5.2 分動器殼體 31 5.3 總成的裝配 31 5.4 本章小結 32 結論 33 參考文獻 34 致謝 35 附錄 36 第1章 緒 論 1.1 概述 東風EQ2080越野汽車作為我國較先進的軍用和民用汽車，有著廣泛的用途和重要的作用，在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干個，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。分動器一般都設有高低檔，以進一步擴大在困難地區(qū)行駛時的傳動比及排擋數目。越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎磨損，一般要切斷通前橋動力。在越野行駛時，根據需要接合前橋并采用低速檔，增加驅動輪數和驅動力。 越野車需要經常在壞路和無路情況下行駛，尤其是軍用汽車的行駛條件更為惡劣，這就要求增加汽車驅動輪的數目，因此，越野車都采用多軸驅動。例如，如果一輛前輪驅動的汽車兩前輪都陷入溝中(這種情況在壞路上經常會遇到)，那汽車就無法將發(fā)動機的動力通過車輪與地面的磨擦產生驅動力而繼續(xù)前進。而假如這輛車的四個輪子都能產生驅動力的話，那么，還有兩個沒陷入溝中的車輪能正常工作，使汽車繼續(xù)行駛。在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。 1.2 分動器類型 （1）分時驅動(Part－time 4WD) 這是一種駕駛者可以在兩驅和四驅之間手動選擇的四輪驅動系統，由駕駛員根據路面情況，通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅動或四輪驅動模式，這也是一般越野車或四驅SUV最常見的驅動模式。最顯著的優(yōu)點是可根據實際情況來選取驅動模式，比較經濟。 （2）全時驅動(Full－time 4WD) 這種傳動系統不需要駕駛人選擇操作，前后車輪永遠維持四輪驅動模式，行駛時將發(fā)動機輸出扭矩按50：50設定在前后輪上，使前后排車輪保持等量的扭矩。全時驅動系統具有良好的駕駛操控性和行駛循跡性，有了全時四驅系統，就可以在鋪覆路面上順利駕駛。但其缺點也很明顯，那就是比較廢油，經濟性不夠好。而且，車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉速的差異，一旦一個輪胎離開地面，往往會使車輛停滯在那里，不能前進。 （3）適時驅動(Real－time 4WD) 采用適時驅動系統的車輛可以通過電腦來控制選擇適合當下情況的驅動模式。在正常的路面，車輛一般會采用后輪驅動的方式。而一旦遇到路面不良或驅動輪打滑的情況，電腦會自動檢測并立即將發(fā)動機輸出扭矩分配給前排的兩個車輪，自然切換到 四輪驅動狀態(tài)，免除了駕駛人的判斷和手動操作，應用更加簡單。不過，電腦與人腦相比，反應畢竟較慢，而且這樣一來，也缺少了那種一切盡在掌握的征服感和駕駛樂趣。 圖1.1 東風EQ2080越野車 本設計為東風EQ2080越野車手動三軸式分動器，駕駛者可以在4驅和6驅之間進行手動選擇，如圖1.1所示，此車為6×6或者4×4驅動。 1.3 分動器的功用及意義 分動器的功用就是將分動器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統，它單獨固定在車架上，其輸入軸與分動器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。汽車全輪驅動，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。 由于現代車輛發(fā)動機輸出的轉矩比較大，即使在高速運轉時仍可輸出較大的轉矩，加上變速箱的傳動比變化范圍較大，能夠很好地滿足車輛的使用要求，因此，依據越野車的的主要技術指標、發(fā)動機功率、轉速和車輛行駛條件，來確定分動器的結構型式的選擇、設計參數的選取及各大零部件的設計計算。 1.4 分動器發(fā)展 分動器已經發(fā)展到第五代：第一代的分動器基本上為分體結構，直齒輪傳動、雙換檔軸操作、鑄鐵殼體；第二代分動器雖然也是分體結構，但已改為全斜齒齒輪傳動、單換檔軸操作和鋁合金殼體，一定程度上提高了傳動效率、簡便了換檔、降低了噪音與油耗；第三代分動器增加了同步器，使多軸驅動車輛具備在行進中換檔的功能；第四代分動器的重大變化在于采用了聯體結構以及行星齒輪加鏈傳動，從而優(yōu)化了換檔及大大提高了傳動效率和性能；第五代分動器殼體采用壓鑄鋁合金材料、齒型鏈傳動輸出，其低擋位采用行星斜齒輪機構，使其輕便可靠、傳動效率高、操縱簡單、結構緊湊、噪音更低。分動器的結構特點是前輸出軸傳動系統皆采用低噪聲的多排鏈條傳動。鏈傳動相對齒輪傳動的優(yōu)點有傳動平穩(wěn)、嗓聲小、中心距誤差要求低、軸承負荷較小及防止共振。分動器功能上的特點是轉矩容量大、重量輕、傳動效率高、噪音小、換擋輕便準確，大大改善了多驅動車輛的轉矩分配，進而提高了整車性能。 1.5 設計內容 本次設計主要是依據東風EQ2080越野車的有關參數，通過分動器各部分參數的選擇和計算，設計出一種基本符合要求的三軸式分動器。本設計主要完成下面一些主要工作： 1、參數計算。包括分動器傳動比計算、中心距計算、齒輪參數計算、各擋齒輪齒數的分配； 2、分動器齒輪設計計算。分動器齒輪幾何尺寸計算；分動器齒輪的強度計算及材料選擇；計算各軸的扭矩和轉速；齒輪強度計算及檢驗； 3、分動器軸設計計算。包括各軸直徑及長度計算、軸的結構設計、軸的強度計算 4、分動器軸承的選擇及校核； 5、分動器操縱機構的設計選用； 6、分動器箱體的設計。 第2章 分動器結構的確定及主要參數的計算 2.1 設計所依據的主要技術參數 本設計是根據東風EQ2080越野車手動三軸式分動器而開展的，設計中所采用的相關參數均來源于此種車型，具體參數如下所示 最大輸入轉速：3000r/min； 最小輸入轉速：600r/min； 發(fā)動機最大轉矩 353N·m 分動器額定功率40kw 最高車速 80km/h 輪胎規(guī)格 9.00-18 整備質量 5320kg 最大載重 2500kg 分動器的主要參數（中心距、齒輪模數、軸徑等）選擇可按照變速器的參數選擇計算公式進行。 2.2 零部件結構方案分析 2.2.1 齒輪形式 齒輪分為直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍有復雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。分動器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。 2.2.2 傳動機構形式 分動器的設計類比于變速器和減速器的設計?，F在汽車大多數都采用中間軸式變速器，由《汽車構造》中EQ2080型汽車分動器的結構圖，采用輸入軸與后輪輸出軸同軸的形式，輸入軸的后端經軸承在后輪輸出軸的軸孔內，后輪輸出要經過兩對齒輪副的傳遞，因此傳動效率有所降低。 三軸分動器傳動結構如圖2.1 圖2.1 三軸式分動器結構示意圖 2.3 各檔位傳動比計算 主減速比的計算： （2.1） 根據驅動車輪與路面的附著條件，檔數和傳動比 （2.2） 為了增強汽車在不好道路的驅動力，目前，四驅車一般用2個檔位的分動器，分為高檔和低檔.本設計也采用2個檔位。 選擇最低檔傳動比時，應根據汽車最大爬坡度、驅動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 （2.3） 則由最大爬坡度要求的分動器低檔傳動比為 （2.4） 式中，----汽車總質量； ----重力加速度； ----道路最大阻力系數； ----驅動輪的滾動半徑； ----發(fā)動機最大轉矩； ----主減速比； ----汽車傳動系的傳 可求得變速器一擋傳動比為 （2.5） 式中，G2----汽車滿載靜止于水平路面時驅動橋給路面的載荷； φ----路面的附著系數，計算時取φ=0.7 通過以上計算可得到3.79＜＜11，在本設計中，取。 根據一檔傳動比可求得低檔傳動比 即 根據設計要求 2.4 中心距A確定 將中間軸與第二軸之間的距離稱為中心距A。它是一個基本參數，其大小不僅對分動器的外形尺寸、體積個質量大小，而且對輪齒的接觸強度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應當由保證輪齒有必要的接觸強度來確定。分動器的軸經軸承安裝在殼體上，從布置分動器的可能與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強度考慮，要求中心距取大些。還有，分動器中心取得過小，會使分動器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 根據經驗公式： （2.6） 式中，為分動器中心距（mm）；KAC為中心距系數，取KA=17～19.5；Temax為輸入最大扭矩（N m）。 可確定中心距： 為檢測方便，圓整中心距A=130mm。 2.5 本章小結 本章主要依據分動器的要求確定了齒輪的形式并通過結構確定了傳動的形式。根據車輛的主要技術參數，通過計算確定了傳動比和中心距，為齒輪的齒數分配及軸的選取提供了依據。 第3章 分動器的齒輪設計 各擋位齒輪在分動器中的位置安排，考慮到齒輪的受載狀況。承受載荷大的低擋齒輪，安置在離軸承較近的方，以減小鈾的變形，使齒輪的重疊系數不致下降過多。分動器齒輪主要是因接觸應力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高擋齒輪安排在離兩支承較遠處。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉角較小，故齒輪的偏載也小。 3.1 模數的確定 齒輪模數是一個重要參數，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強度、質量、噪聲、工藝要求、載荷等。 決定齒輪模數的因素很多，其中最主要的是載荷的大小。由于高檔齒輪和低檔齒輪載荷不同，股高速擋和低速檔的模數不宜相同。從加工工藝及維修觀點考慮，同一齒輪機械中的齒輪模數不宜過多。分動器齒輪模數的范圍如表3.1 表3.1 汽車變速器齒輪的法向模數 車 型 乘用車的發(fā)動機排量V/L 貨車的最大總質量/t 1.0＞V≤ 1.6 1.6＜V≤ 2.5 6.0＜≤14.0 ≥14.0 模數/mm 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00 所選模數應符合國家標準GB/T1357—1987的規(guī)定，。接合齒和嚙合套多采用漸開線齒形。由于工藝上的考慮，同分動器中的結合齒采用同一模數。其選取的范圍是：轎車及輕、中型貨車為2～3.5；重型貨車為3.5～5。選取較小模數并增多齒數有利于換擋。 選取各齒輪副模數如下： 常嚙合齒輪：mn=4mm； 低速檔：mn=4mm， 高速擋：mn=4mm。 3.2 齒形、壓力角及螺旋角 汽車變速器的齒形、壓力角及螺旋角按表3.2選取。 表3.2 汽車分動器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項目 車型 齒形 壓力角α 螺旋角β 轎車 高齒并修形的齒形 ，，， ～ 一般貨車 GB1356-78規(guī)定的標準齒形 ～ 重型車 GB1356-78規(guī)定的標準齒形 低擋、倒擋齒輪， 小螺旋角 壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對于轎車，為加大重合度以降低噪聲，應取用小些的壓力角；對于貨車，為提高齒輪承載能力，應取用大些的壓力角。 實際上，因國家規(guī)定的標準壓力角為，所以分動器齒輪采用的壓力角為。 斜齒輪在分動器中得到廣泛應用。選取斜齒輪的螺旋角，應該注意它對齒輪工作噪聲、齒輪的強度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。實驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應提高。不過當螺旋角大于 時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以 15°～25°為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強度和增加重合度著眼，應當選用較大的螺旋角。但螺旋角太大，會使軸向力及軸承載荷過大。初選低速檔嚙合齒輪螺旋角β=20°。 3.3 齒寬 齒輪寬度大，承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向受力不均勻，因而齒寬不宜太大。通?？梢愿鶕X輪模數來選擇齒寬b。 （3.1） 式中：－齒寬系數，直齒輪取，斜齒輪??； －法面模數。 齒寬可根據下列公式初選：直齒輪b=(4.5~8.0)m,斜齒輪b=(7.0~8.6)mn。 綜合各個齒輪的情況，均為斜齒輪: 設計b=4×(7.0~8.6)=28~34.4，齒寬均選為30mm。 3.4 各檔齒輪齒數的確定 3.4.1 低速檔齒輪副齒數的確定 在初選中心距、齒輪模數和螺旋角以后，可根據檔數、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數。 齒數和： （3.2） 圓整取S=61 根據經驗數值，一軸低速檔齒輪齒數在z1=24～28之間選取。不妨通過下列關系對著三個數值得出的參數進行比較。 通過比較可以得出z1=25，z2=36時，i低=2.074，與設計要求2.05最接近。 所以：z1=25，z2=36 3.4.2 對中心距進行修正 因為計算齒數和后，經過取整數使中心距有了變化，所以應根據取定的和齒輪變位系數重新計算中心距，再以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數分配的依據，故中心距變?yōu)? （3.3） 修正中心距，取A=130。 重新確定螺旋角β，其精確值應為 下面根據方程組： 確定常嚙合齒輪副齒數分別為。 重新確定螺旋角β，其精確值為 3.4.3 確定其他齒輪的齒數 齒輪5為中橋輸出軸齒輪，因此齒輪5與后橋輸出軸齒輪4各參數應相同。 低速檔齒輪： （3.4） 根據， 可以得出 于是可得，圓整取 重新確定螺旋角β，其精確值為 齒輪的設計參數如表3.3所示： 表3.3 齒輪各參數數據 齒輪 高速檔 低速檔 常嚙合 齒輪齒數 輸入軸 齒輪6 中間軸 齒輪7 輸入軸 齒輪1 中間軸 齒輪2 輸出軸 齒輪3 中間軸 齒輪4 35 26 25 36 36 25 實際傳動比i 0.745 1.44 1.44 螺旋角β 法面模數mn（mm） 4 4 4 法面齒頂高系數 1 1 1 法面頂隙系數 0.25 0.25 0.25 分度圓壓力角αn 20° 20° 20° 分度圓直徑d（mm） 149.02 110.68 106.56 153.44 153.44 106.56 中心距A（mm） 130 130 130 齒頂高ha（mm） 4 4 4 齒根高hf（mm） 5 5 5 齒全高h（mm） 9 9 9 有效齒寬b（mm） 30 30 30 當量齒數zv 42.36 31.45 30.25 43.56 43.56 30.25 3.5 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產生彎曲應力，過渡轉角處又有應力集中，故當齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應力超過材料的許用應力時，輪齒就會斷裂。這種由于強度不夠而產生的斷裂，其斷面為一次性斷裂所呈現的粗狀顆粒面。在汽車分動器中這種情況很少發(fā)生。而最常見的斷裂則是由于在重復載荷作用下使齒根受拉面的最大應力區(qū)出現疲勞裂縫而逐漸擴展到一定深度后所產生的折斷，其疲勞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒狀表面[14]。分動器低擋小齒輪由于載荷大而齒數少、齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。 齒面點蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞強度的形式。齒面長期在脈動的接觸應力作用下，會逐漸產生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時由于齒面的相互擠壓，使充滿了潤滑油的裂縫處油壓增高，導致裂縫的擴展，最后產生剝落，使齒面上產生大量的扇形小麻點，即是所謂點蝕。點蝕使齒形誤差加大而產生動載荷，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面出的點蝕嚴重；主動小齒輪較被動大齒輪嚴重。 對于高速重載齒輪，由于齒面相對滑動速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產生高溫而使齒面間的潤滑油膜破壞，使齒面直接接觸。在局部高溫、高壓下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡的損壞形式成為齒面膠合。在一般汽車變速器中，產生膠合損壞的情況較少。 增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時嚙合的輪齒對數，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質材料等，都是提高輪齒彎曲疲勞強度的措施。合理選擇齒輪參數及變位系數，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應力，提高齒面強度等，可提高齒面的接觸強度。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤滑油，提高油膜強度，提高齒面強度，選擇適當的齒面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。 3.6 齒輪的材料選擇 1、齒輪材料的選擇原則 (1)滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 (2)合理選擇材料配對 如對硬度≤ 350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在30～50HBS左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應采用不同鋼號材料。 (3)考慮加工工藝及熱處理工藝 大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵；中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常采用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時，可選用圓鋼作毛坯。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼，經正火或調質處理后，再進行切削加工即可；硬齒面齒輪（硬度>350HBS）常采用低碳合金鋼切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼（或中碳合金鋼）切齒后表面淬火，以獲得齒面、齒芯韌的金相組織，為消除熱處理對已切輪齒造成的齒面變形需進行磨齒。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒，故可適用于內齒輪等無法磨齒的齒輪。 2、齒輪材料的選擇 現代汽車分動器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造，使輪齒表面的高硬度與輪齒心部的高韌性相結合，以大大提高其接觸強度、彎曲強度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時也應考慮其加工性能及制造成本。 國產汽車分動器齒輪的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnCr5的。這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細化材料晶粒。為消除內應力，還要進行回火。 分動器齒輪輪齒表面滲碳層深度的推薦范圍如下： 滲碳層深度0.8～1.2mm 3.5＜＜5 滲碳層深度0.9～1.3mm 滲碳層深度1.0～1.6mm 滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為HRC58～63，心部硬度為HRC33～48。 某些輕型以下的載貨汽車和轎車等分動器的小模數（）齒輪，采用了40Cr或35Cr鋼并進行表面氰化處理。這種中碳鉻鋼具有滿意的鍛造性能及良好的強度指標，氰化鋼熱處理后變形小也是優(yōu)點。但由于氰化層較薄且鋼的含碳量又高，故接觸強度和承載能力均受到限制。 3.7 齒輪的強度計算 與其它機械設備用變速器比較，不同用途汽車的分動器齒輪使用條件是相似的。此外，汽車分動器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支撐方式也基本一致。如汽車分動器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或磨齒精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級。因此，比用于通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準確的結果。 3.7.1 輪齒的彎曲應力 （1）直齒輪彎曲應力公式為 (3.5) 式中：－彎曲應力(MPa)； －圓周力(N)，； －計算載荷(N·m)； －節(jié)圓直徑(mm)； －應力集中系數，可近似取=1.65； －摩擦力影響系數，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應力的影響也不同，主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9； －齒寬(mm)； －端面齒距(mm)，； －模數； －齒形系數，如圖3.1所示 圖3.1齒形系數圖 因為齒輪節(jié)圓直徑，式中為齒數，所以將上述有關參數代入式后得 (3.6) （2）斜齒輪的彎曲應力公式為 (3.7) 式中：－圓周力()，； －計算載荷(N·m)； －節(jié)圓直徑(mm)，，－法向模數(mm)，－齒數，－斜齒輪螺旋角()； －應力集中系數，； －齒面寬(mm)； －法向齒距(mm)，； －齒形系數，可按當量齒數在圖4.1中查得； －重合度影響系數，。 將上述有關參數代入公式后，可得到斜齒輪的彎曲應力公式為 (3.8) 當計算載荷取作用到分動器輸入軸上的最大轉矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應力在180～350MPa范圍，對貨車為100～250MPa范圍。 當掛上低速檔時傳遞的轉矩最大，因此只要校核低速檔時的彎曲應力就可以了。 掛上低速檔時： 輸入軸傳遞的轉矩 中間軸傳遞的轉矩 低速檔齒輪為斜齒輪，由齒輪的彎曲應力公式為 式中：－齒形系數。由圖4.1得，。 通過以上的計算，把各個參數代入公式后得 =168MPa100～250MPa =145MPa100～250Mpa 所以高低速檔的齒輪的彎曲強度均合格。 3.7.2 輪齒接觸應力 (3.9) 式中：－輪齒接觸應力(MPa)； －齒面上的法向力(N)，，為圓周力()，，為計算載荷(N·m)，為節(jié)圓直徑(mm)，為節(jié)點處壓力角()，為齒輪螺旋角()； －齒輪材料的彈性模量(MPa)，MPa； －齒輪接觸的實際寬度(mm)，斜齒輪用代替； 、－主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑(mm)，直齒輪、，斜齒輪、，、主、從動齒輪節(jié)圓半徑(mm)。 將作用在分動器輸入軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應力見表3.4。 表3.4 變速器齒輪的許用接觸應力 齒輪 /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900～2000 950～1000 常嚙合齒輪和高擋 1300～1400 650～700 低檔時受力分析 低檔時輸入軸受力分析： 低檔時中間軸受力分析： 齒輪的接觸應力公式為 將各參數代入公式后得 =1044,04MPa1900～2000MPa 高檔時受力分析： 中間軸傳遞的轉矩 高檔時輸入軸受力分析： 高檔時中間軸受力分析： 將各參數代入公式后得 =878.38MPa1300～1400MPa 所以高低檔齒輪的接觸強度都合格。 3.8 本章小結 本章主要是通過對齒輪的基本參數計算，確定了齒輪的齒形和齒數，在齒輪設計計算過程中，需要全面考慮，分清主次要方面，最大限度的平衡各方面關系，通過對齒輪的彎曲應力和強度校核，完成了對齒輪的設計 第4章 軸的設計 4.1軸的尺寸初選 分動器在工作時承受著轉矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會引起彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產生過大的噪聲，降低齒輪的強度、耐磨性及壽命。設計分動器軸時，其剛度大小應以能保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。軸的徑向及軸向尺寸對其剛度影響很大，且軸長與軸徑應協調。 分動器輸入軸與中間軸的最大直徑d可根據中心距按以下公式初選 (4.1) 在已經確定了中心距A 后，輸入軸和中間軸中部直徑可以初步確定，d=0.45A=0.45×130mm=58.5mm。在草圖設計過程中，將最大直徑確定為如下數值：輸入軸dmax=60，中間軸dmax=60mm，輸出軸dmax=70mm。 4.2 軸的結構設計 軸的結構形狀應保證齒輪、嚙合套及軸承等安裝、固定，并與工藝要求有密切關系。 本設計中，輸入軸和低速檔齒輪做成一體，前端通過矩形花鍵安裝半聯軸器，其后端通過滾針軸承安裝在后橋輸出軸齒輪內腔里。高速檔齒輪通過普通平鍵固定在輸入軸上。 中間軸有旋轉式和固定式兩種，本設計中采用旋轉式中間軸。中間軸與嚙合套的齒座做成一體，兩端通過圓錐滾子軸承支撐。高、低速檔齒輪均用滾針軸承安裝在軸上，常嚙合齒輪通過花鍵固定在軸上。中間軸兩端做有螺紋，用來定位軸承，螺紋不應淬硬。 后橋輸出軸與其上齒輪做成一體，齒輪做有內腔以安裝輸入軸，齒輪懸臂布置，采用兩個圓錐滾子軸承支撐。 中橋輸出軸上的齒輪用平鍵固定在軸上，與前橋輸出軸對接處做有漸開線花鍵，通過嚙合套可以與前橋輸出軸上的漸開線花鍵聯接，用以接上、斷開前橋輸出。 各檔齒輪與軸之間有相對旋轉運動的，無論裝滾針軸承、襯套(滑動軸承)還是鋼件對鋼件直接接觸，軸的表面粗糙度均要求很高，不低于0.8，表面硬度不低于HRC58-63。各截面尺寸避免相差懸殊。 （1）輸入軸（圖4.1） 圖4.1 輸入軸 輸入軸的最小直徑在安裝聯軸器的花鍵處，聯軸器的計算轉矩，取KA=1.3，則： 查《機械設計綜合課程設計》手冊表6-97，選用YL11型凸緣聯軸器，其公稱轉矩為。半聯軸器的孔徑為45mm，故取，，CD段裝有圓錐滾子軸承，查《機械設計綜合課程設計》表6-67選孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為d×D×T×B×C×a=50mm×90mm×21.75mm×20mm×17mm×20mm，故取DE段固定齒輪，故取，根據整體結構取FG處是齒輪軸上的紙輪6，分度圓直徑GH段安裝滾針軸承，由于只承受彎矩故可取，滾針軸承尺寸d×D×C=40×45×27。 （2）后橋輸出軸（圖4.2） 圖4.2 后橋輸出軸 為了防止兩軸研合到一起引起兩周對接卡死，輸入軸與后橋輸出軸間留有0.5mm的間隙，IK段是齒輪軸上的齒輪3，分度圓直徑KL段安裝軸承，查表取孔徑70mm的30214型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=70mm×125mm×26.25mm×24mm×21mm×25.8mm，故，LM段根據端蓋結構取，MN段安裝軸承，查表選取孔徑為65mm的30213型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=65mm×120mm×24.75mm×23mm×20mm×23.8mm取NO段安裝輸出軸聯軸器，取。 （3）中間軸（圖4.3） 圖4.3 中間軸 de段是嚙合套外齒輪8，分度圓直徑，，嚙合套齒輪8與兩邊的齒輪7、2各留有0.5mm的間隙，齒輪7、2的總齒寬為45mm，齒輪2、4間留有間隙5mm，所以，bc、fg段安裝軸承，取孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承，，ab、gh段做成螺紋用于軸的兩端固定，取。 （4）中橋輸出軸（圖4.4） 圖4.4 中橋輸出軸 ef段安裝齒輪5，取，bc、fg段安裝軸承，取孔徑為60mm的30212型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=60mm×110mm×23.75mm×22mm×19mm×22.3mm，，de、cd段根據結構取，，ab段漸開線齒輪分度圓直徑，gh段安裝聯軸器，。 （5）前橋輸出軸（圖4.5） 圖4.5 前橋輸出軸 cd段齒輪分度圓直徑，bc段安裝一對圓錐滾子軸承，取孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承，，ab段安裝聯軸器，取。 4.3 花鍵的形式和尺寸 輸入軸的花鍵部分直徑可按下式初選，式中K為經驗系數，K=4.0～4.6；Temax為最大輸入轉矩（Nm）。d=34.41～39.57mm，根據《機械設計綜合課程設計》表6-58，取輸入軸矩形花鍵尺寸： 。 其中N為鍵數，d為小徑，D為大徑，B為鍵寬 其他各花鍵的形式和尺寸根據軸的結構和尺寸確定，具體參數列為下。 后橋輸出軸矩形花鍵： ； 前橋輸出軸矩形花鍵： ； 中橋輸出軸矩形花鍵： 4.4 軸承的設計 分動器的軸經軸承安裝在殼體的軸承孔內，常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動軸承等。軸承的選用受到結構的限制，并隨所承受載荷的特點不同而不同，在此設計中選用圓錐滾子軸承裝于殼體上，軸承的直徑根據根據分動器中心距和軸的直徑確定，保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6mm。 軸承的實際的載荷條件常與確定基本額定動載荷時不同。在進行軸承壽命計算時，必須將實際載荷轉換為與確定基本額定動載荷時的載荷條件相一致的假想載荷，在其作用下的軸承壽命與其實際載荷作用下的相同，這一假想載荷成為當量動載荷，用P表示，因此，軸承的壽命計算必須想求出當量動載荷。 當量動載荷的計算公式為 (4.2) 式中：，－徑向、軸向載荷系數；，。 －考慮載荷性質引入的載荷系數，對汽車來說，取1.2～1.8，在此取=1.4。 =3708.94N 對汽車軸承壽命的要求是轎車30萬Km，貨車和大客車25萬Km。則軸承的使用預期使用壽命可按汽車以平均車速行駛至大修前的總行駛里程S來計算 (4.3) 式中的汽車平均車速可取。 所以軸承失效前汽車行駛的時間為 h 而軸承壽命的計算公式為 式中：－壽命系數，對滾子軸承，； －軸承轉速。 將參數代入公式后得 =7394.44h 軸軸承的使用壽命符合要求。 4.5齒輪和軸上的受力計算 中間軸傳遞的轉矩 后橋輸出軸傳遞的轉矩 輸入軸 中間軸 輸出軸 4.6 軸的強度校核 由結構可看出，后橋輸出軸強度最弱，因此首先對其校核。 根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值。對于30214型圓錐滾子軸承，a=25.8mm，因此作為懸臂梁的軸長 L=15mm+10mm+24mm-25.8mm=23.2mm。 根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖4.6）。 （a） （b） （c） 圖4.6 軸的載荷分析 （d） （e） （f） 圖4.6軸的載荷分析（續(xù)） 由軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出支點處截面是軸的危險截面?，F將計算出的次截面處的MH、MV及M的值列于表4.1。 表4.1 載荷計算 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH=Ft=15368N FNV=Fr=5960N 彎矩M MH=356537.6N mm MV=138272N mm 總彎矩 扭矩T T=1179000N mm 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直平面內彎曲變形，而圓周力使軸在水平面彎曲變形。在求取支點的垂直面和水平面內的反力后，計算相應的垂向彎矩、水平彎矩。則軸在轉矩和彎矩的同時作用下，其應力為 式中:(MPa)； 為軸的直徑(mm)，花鍵處取內徑； 為抗彎截面系數(mm3) 按彎扭合成應力校核軸的強度，取α=0.6，軸的計算應力 N 軸的材料為20Cr，滲碳淬火，由《機械設計》表15-1查得。因此，故安全。 4.7 本章小結 本章通過對分動器結構的分析，設計出軸的結構，并針對設計出的軸設計出了想匹配的軸承，達到正確的裝配關系，在滿足裝配關系的條件下還要進行強度的校核，以滿足設計、使用需要。 第5章 分動器操縱機構及其殼體的設計 5.1分動器的操縱機構設計 越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎摩擦，一般均切斷通前橋動力。在越野行駛時，若需低速檔動力，則為了防止后橋及中橋超載，應使低速檔動力由所有驅動橋分擔。為此，對分動器操縱機構有如下特殊要求：非先接上前橋，不得掛上低速檔；非先退出低速檔，不得摘下前橋。 分動器的操縱機構由操縱桿、撥叉軸、撥叉、結合套等組成。 本次設計為越野車分動器，由于總布置關系，分動器布置在離駕駛室座椅較遠的位置，因此，就需要采用遠距離操縱。這種機構應有足夠的剛度，且各連接件的間隙不能過大，以保證足夠的剛度。 5.2分動器殼體 殼體采用灰鑄鐵鑄造工藝。 殼體壁厚取10mm；殼體側面的內壁與轉動齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙；齒輪齒頂到分動器底部之間留有不小于15mm的間隙。 在殼體上設計有加強肋，一方面避免了在分動器殼體上出現不利于吸收齒輪的振動和噪聲的大平面，另一方面增強了殼體的剛度。 為了注油和放油，在分動器上設計有注油孔和放油孔。注油孔位置設立在潤滑油所在的平面出，同時利用它作為檢查油面高度的檢查孔。放油孔設計在殼體的最低處，放油螺塞采用永恒磁性螺塞，可以吸住存留于潤滑油內的金屬顆粒。為了保持分動器內部為大氣壓力，在分動器頂部裝有通氣塞。 5.3總成的裝配 主要裝配順序為；裝配各軸總成 ——→ 裝配各軸、固定——→ 裝配撥叉軸、撥塊及撥叉——→ 裝配箱蓋，用螺栓堅固——→裝配端蓋→ 裝另一面端蓋——→裝配操縱機構外設裝置——→ 裝配加油、放油螺塞、通氣器等。 裝配工藝的技術要求主要包括：裝配的完整性、完好性、統一性、緊固性、潤滑性和良好的密封性。 分動器總成裝配完成之后還要進行精度檢驗和和性能實驗。 5.4 本章小結 介紹了操縱機構的組成以及操縱機構的要求，完成本設計的最后部分—殼體的設計，最后總成裝配，完成三軸分動器的設計。分動器總成裝配完成之后還要進行精度檢驗和和性能實驗。 結 論 分動器已經成為現代軍用車和SUV不可缺少的部分，分動器轉矩容量大、重量輕、傳動效率高、噪音小、換擋輕便準確，大大改善了多驅動車輛的轉矩分配，進而提高了整車性能。 本次畢業(yè)設計的主要內容是設計東風EQ2080越野車三軸式分動器，在設計過程中，主要完成了分動器傳動方案的確定，分動器各擋傳動比分配的確定，分動器齒輪參數的選擇，分動器各擋齒輪齒數分配，分動器齒輪的設計計算，分動器軸和軸承的設計計算，操縱機構及箱體的設計以及利用AutoCAD畫裝配圖和零件圖等設計任務。傳統的設計方法一般是根據性能要求利用經驗公式取初值，然后驗算其強度，傳動質量指標等，如果不符合要求則根據經驗改變某些參數，繼續(xù)驗算，直至符合所有的條件與要求。 本設計本著經濟性和實用性的原則，在各部件的設計要求上都采用比較開放的標準，因此，設計存在誤差，這一點是本次設計的不理想之處。  參考文獻 [1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].高等教育出版社，2006,5. 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Modern manual transmissions-innovative solutions for a mature technology.[VDI-Berichte Nr.1943 Germany] 2006 [20]FriedrichEhrlinger.MANUFACTURING TECHNOLOGY & MACHINE TOOL , 2007 致 謝 本次畢業(yè)設計是在導師王瑛璞老師的親切關懷和耐心指導下完成的，他嚴謹的治學態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，畢業(yè)設計的每一部分都傾注了王老師大量的心血。除了敬佩王瑛璞老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此，謹向王老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！在感謝王老師的同時，也不會忘記崔宏耀，李涵武，孫遠濤老師的指點和幫助，是崔老師和李老師在開題答辯時發(fā)現了我設計的誤區(qū)，及時為我指明了設計的方向，是崔老師和孫老師在中期答辯時發(fā)現設計存在的不足，及時讓我發(fā)現不足并完善了設計。 感謝各位專業(yè)老師對我的指導。正是由于他們的栽培，我才能夠系統全面地掌握機械設計的基礎理論知識，順利完成各項實踐環(huán)節(jié)，從而形成了一定的專業(yè)素養(yǎng)和扎實的專業(yè)技能。這些都是我能夠完成本次畢業(yè)設計的有力保障。 經過四個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有他人的督促指導，想要完成這個設計是難以想象的。但是正是因為有了學院的督促，老師的指導，同學的幫助，父母的關心，本次畢業(yè)設計才得以順利完成。再一次表示最衷心的感謝！ 最后我還要感謝汽車與交通工程學院和我的母校黑龍江工程學院四年來對我的栽培。 附 錄 附錄A 英文科技文獻 Suvs in bad roads or often, especially under the situation and military vehicles driving conditions, this requires more severe increase the number of vehicles driving wheel, therefore, by more than off-road vehicles driving. For example, if a single shaft drive vehicle driving wheel into two ditch (this happens in bad road often meet), then the vehicle can through the wheel and the friction force and move on. If the vehicle is more, even if the drive shaft driving wheel part, the driver to drive wheels still can continue to work, vehicle. In many shaft