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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 概述 1
1.1.1分動(dòng)器類(lèi)型 1
1.1.2 分動(dòng)器的發(fā)展 2
1.1.3 變速器的工作原理及功用 3
1.2 研究的目的、依據(jù)和意義 3
1.3 研究的方法 3
第2章 分動(dòng)器主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)的選擇與計(jì)算 4
2.1 設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) 4
2.2 分動(dòng)器高低檔傳動(dòng)比的確定 4
2.3分動(dòng)器傳動(dòng)方案的確定 5
2.4 換檔結(jié)構(gòu)形式 6
2.5 軸和齒輪的結(jié)構(gòu) 7
2.5.1 軸的結(jié)構(gòu) 7
2.5.2 齒輪的安排 7
2.6 中心距A的確定 8
2.7 齒輪參數(shù) 8
2.7.1 模數(shù) 8
2.7.2 壓力角 9
2.7.3 螺旋角 9
2.7.4 齒寬 9
2.7.5 齒頂高系數(shù) 9
2.8本章小結(jié) 10
第3章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 11
3.1齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
3.1.1各檔齒輪齒數(shù)的分配 11
3.1.2 計(jì)算各個(gè)齒輪的參數(shù) 12
3.1.2齒輪材料的選擇原則 14
3.1.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 15
3.2輪齒的校核 16
3.2.1輪齒接觸強(qiáng)度校核 16
3.2.2齒根彎曲強(qiáng)度校核 16
3.3本章小結(jié) 18
第4章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及軸承的選擇與校核 19
4.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
4.1.1 軸的尺寸初選 19
4.1.2 花鍵的形式和尺寸 19
4.1.3 軸的結(jié)構(gòu) 19
4.2 軸的校核 22
4.3本章小結(jié) 24
第5章 分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)及工藝分析 25
5.1 分動(dòng)器結(jié)構(gòu)件的選擇 25
5.1.1 嚙合套計(jì)算 25
5.1.2 分動(dòng)器殼體 25
5.2分動(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu) 25
5.3 工藝分析 26
5.3.1 殼體加工工藝 26
5.3.2 撥叉加工工藝 26
5.3.3 齒輪加工工藝 27
5.3.4 軸的加工工藝 27
5.3.5 總成的裝配 28
5.4本章小結(jié) 28
結(jié) 論 29
致 謝 30
參 考 文 獻(xiàn) 31
摘 要
越野車(chē)需要經(jīng)常在壞路和無(wú)路情況下行駛，尤其是軍用汽車(chē)的行駛條件更為惡劣。這就要求增加汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的數(shù)目，因此，越野車(chē)都采用多軸驅(qū)動(dòng)。
分動(dòng)器的功用就是將分動(dòng)器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，并且進(jìn)一步增大扭矩。分動(dòng)器也是一個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，它單獨(dú)固定在車(chē)架上，其輸入軸與分動(dòng)器的輸出軸用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置連接，分動(dòng)器的輸出軸有若干根，分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與各驅(qū)動(dòng)橋相連。
本文主要說(shuō)明了越野車(chē)分動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，主要分為設(shè)計(jì)和工藝兩大部分。設(shè)計(jì)部分較詳細(xì)的敘述了分動(dòng)器的設(shè)計(jì)過(guò)程，選擇結(jié)構(gòu)方案、主要參數(shù)、齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)、計(jì)算校核、其他結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)。工藝部分主要對(duì)典型零件的工藝過(guò)程進(jìn)行了分析，確定了各類(lèi)零件的材料。
關(guān)鍵詞：分動(dòng)器；三軸式；齒輪；軸；齒輪傳動(dòng)；校核
ABSTRACT
The need for 4wd vehicles often drive on bad roads and traffic situations, especially military vehicles driving conditions even worse. These requirements increase the number of vehicle wheels, therefore, 4wd vehicle use multi-axle drive.
Sub-actuator’s function is distributing transmission’s energy to the drive axle, and further increase the torque. Actuator is also a gear drive system, which is separately located on the vehicle chassis, the transmission input shaft and output shaft gears connected with universal joints, sub-actuator have several output shafts, they are connected with driving bridge by the universal joints respectively.
This article describes the 4wd vehicle actuator design calculation process, the design part describe the sub-actuator’s design process. The design is mainly divided into design and technology parts, select configuration, main parameters, gear design, shaft design, calculation check, and design of other structural components. Crafts part mainly diagnose typical component’s technology process, determine the materials of all kinds of components.
Keywords: Sub-actuator; triple axle; gear; axle; gear driving; check
II
第1章 緒 論
1.1 概述
本文以東風(fēng)EQ2080越野汽車(chē)為研究對(duì)象，分動(dòng)器用來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速到各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，目的是當(dāng)汽車(chē)在壞路和無(wú)路情況下行駛工況下，使汽車(chē)獲得足夠的牽引力和速度，同時(shí)使汽車(chē)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。分動(dòng)器設(shè)有高速檔和低速檔。對(duì)分動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求要滿(mǎn)足以下幾點(diǎn)：
1） 便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕、尺寸緊湊；
2） 保證汽車(chē)必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；
3） 換檔迅速、省力、方便；
4） 工作可靠。不得有跳檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；
5） 分動(dòng)器應(yīng)有高的工作效率；
6） 分動(dòng)器的工作噪聲低。
除此之外，分動(dòng)器還應(yīng)該滿(mǎn)足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。
1.1.1分動(dòng)器類(lèi)型
分動(dòng)器主要有以下幾種類(lèi)型：
分時(shí)四驅(qū)(Part－time 4WD)
這是一種駕駛者可以在兩驅(qū)和四驅(qū)之間手動(dòng)選擇的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由駕駛員根據(jù)路面情況，通過(guò)接通或斷開(kāi)分動(dòng)器來(lái)變化兩輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)模式，這也是一般越野車(chē)或四驅(qū)SUV最常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)模式。最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選取驅(qū)動(dòng)模式，比較經(jīng)濟(jì)。
全時(shí)四驅(qū)(Full－time 4WD)
這種傳動(dòng)系統(tǒng)不需要駕駛?cè)诉x擇操作，前后車(chē)輪永遠(yuǎn)維持四輪驅(qū)動(dòng)模式，行駛時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩按50：50設(shè)定在前后輪上，使前后排車(chē)輪保持等量的扭矩。全時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有良好的駕駛操控性和行駛循跡性，有了全時(shí)四驅(qū)系統(tǒng)，就可以在鋪覆路面上順利駕駛。但其缺點(diǎn)也很明顯，那就是比較廢油，經(jīng)濟(jì)性不夠好。而且，車(chē)輛沒(méi)有任何裝置來(lái)控制輪胎轉(zhuǎn)速的差異，一旦一個(gè)輪胎離開(kāi)地面，往往會(huì)使車(chē)輛停滯在那里，不能前進(jìn)。
適時(shí)驅(qū)動(dòng)(Real－time 4WD)
采用適時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛可以通過(guò)電腦來(lái)控制選擇適合當(dāng)下情況的驅(qū)動(dòng)模式。在正常的路面，車(chē)輛一般會(huì)采用后輪驅(qū)動(dòng)的方式。而一旦遇到路面不良或驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況，電腦會(huì)自動(dòng)檢測(cè)并立即將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩分配給前排的兩個(gè)車(chē)輪，自然切換到 四輪驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，免除了駕駛?cè)说呐袛嗪褪謩?dòng)操作，應(yīng)用更加簡(jiǎn)單。不過(guò)，電腦與人腦相比，反應(yīng)畢竟較慢，而且這樣一來(lái)，也缺少了那種一切盡在掌握的征服感和駕駛樂(lè)趣。
從結(jié)構(gòu)和功能來(lái)看，分動(dòng)器可分為兩大類(lèi)。
①一般齒輪式分動(dòng)器
一般齒輪式分動(dòng)器驅(qū)動(dòng)前、后橋的兩根輸出軸，在接合前驅(qū)動(dòng)嚙合套時(shí)為剛性連接。這類(lèi)分動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過(guò)去在各類(lèi)全輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上廣泛使用，其缺點(diǎn)是不能保證前、后輪的地面速度相等，在行駛過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生功率循環(huán)現(xiàn)象，這將使驅(qū)動(dòng)輪載荷大幅度增加，輪胎及機(jī)件磨損加劇，燃油經(jīng)濟(jì)性下降。為此，需在分動(dòng)器中另設(shè)分離前橋驅(qū)動(dòng)的裝置(嚙合套)，在汽車(chē)通過(guò)滑溜路段時(shí)可以接合前橋。另外，一般齒輪式分動(dòng)器分配給前、后橋的轉(zhuǎn)矩比例不定(隨此兩橋所受附著力的比例而變)。這樣雖然會(huì)增加附著條件較好驅(qū)動(dòng)橋的驅(qū)動(dòng)力，但可能使該橋因超載而損壞。因此，目前采用這類(lèi)分動(dòng)器的汽車(chē)越來(lái)越少。
②帶軸間差速器的分動(dòng)器
軸間差速器的分動(dòng)器在前、后輸出軸和之間有一個(gè)行星齒輪式軸間差速器。它正好克服了上述缺點(diǎn)，兩根輸出軸可以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并按一定的比例將轉(zhuǎn)矩分配給前、后驅(qū)動(dòng)橋，既可使前橋經(jīng)常處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，又可保證各車(chē)輪運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，所以不需另設(shè)接離前橋驅(qū)動(dòng)的裝置。在選用帶軸間差速器的分動(dòng)器時(shí)，盡量使前、后橋轉(zhuǎn)矩分配接近于軸荷分配，并使任一橋的最大輸入轉(zhuǎn)矩不超過(guò)該橋的允許輸入轉(zhuǎn)矩。為了避免在某一橋的車(chē)輪打滑時(shí)完全喪失驅(qū)動(dòng)力，這類(lèi)分動(dòng)器需設(shè)軸間差速鎖，以便在某一橋車(chē)輪出現(xiàn)打滑的情況下將分動(dòng)器的前、后輸出軸鎖為一體，提高通過(guò)性。
1.1.2 分動(dòng)器的發(fā)展
至今，輕型汽車(chē)所用分動(dòng)器已經(jīng)發(fā)展到了第五代產(chǎn)品。分動(dòng)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)基本決定了它的性能、檔次,親子裝。第一代的分動(dòng)器基本上為分體結(jié)構(gòu)，直齒輪傳動(dòng)，雙換檔軸操作，鑄鐵殼體。第二代分動(dòng)器雖然也是分體結(jié)構(gòu)，但已改為全斜齒齒輪傳動(dòng)，單換檔軸操作和鋁合金殼體。因而，在一定程度上提高了傳動(dòng)效率、簡(jiǎn)便了換檔、降低了噪音與油耗。第三代分動(dòng)器在上代的基礎(chǔ)上增加了同步器，使四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備汽車(chē)在行進(jìn)中換檔的功能,第四代分動(dòng)器的重大變化在于采用了聯(lián)體結(jié)構(gòu)以及行星齒輪加鏈傳動(dòng)，從而優(yōu)化了換檔及大大提高了傳動(dòng)效率和性能；第五代分動(dòng)器殼體。
1.1.3 變速器的工作原理及功用
分動(dòng)器一般都設(shè)有高低檔，以進(jìn)一步擴(kuò)大在困難地區(qū)行駛時(shí)的傳動(dòng)比及排擋數(shù)目。越野汽車(chē)在良好道路行駛時(shí)，為減小功率消耗及傳動(dòng)系機(jī)件和輪胎磨損，一搬要切斷通前橋動(dòng)力。在越野行駛時(shí)，若需低速檔動(dòng)力，則為了防止后橋和中橋超載，應(yīng)使低速檔動(dòng)力由所有驅(qū)動(dòng)橋分擔(dān)。為此，對(duì)分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)有如下要求：非先接上前橋不得掛上抵速檔，非先退出低速檔，不得摘下前橋。
分動(dòng)器的功用就是將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，并且進(jìn)一步增大扭矩。分動(dòng)器也是一個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，它單獨(dú)固定在車(chē)架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置連接，分動(dòng)器的輸出軸有若干根，分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與各驅(qū)動(dòng)橋相連。在多軸驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，為了將輸出的動(dòng)力分配給各驅(qū)動(dòng)橋設(shè)有分動(dòng)器。
1.2 研究的目的、依據(jù)和意義
21世紀(jì)，汽車(chē)工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。其實(shí)，汽車(chē)與人一樣，也是有著整套健康系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體。發(fā)動(dòng)機(jī)是心臟，車(chē)輪、底盤(pán)與懸掛是軀干與四肢，而分動(dòng)器也是越野車(chē)中的核心，如果汽車(chē)喪失了分動(dòng)器這個(gè)中心環(huán)節(jié)，心臟、四肢與軀干再好，汽車(chē)只能如同植物人般成為廢鐵一堆！可以說(shuō)，分動(dòng)器是伴隨著越野汽車(chē)工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是越野汽車(chē)上的必需品。分動(dòng)器是用來(lái)傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速到各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上，因此它的性能影響到汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，對(duì)越野車(chē)而言，其設(shè)計(jì)意義更為明顯。在對(duì)汽車(chē)性能要求越來(lái)越高的今天，車(chē)輛的舒適性也是評(píng)價(jià)汽車(chē)的一個(gè)重要指標(biāo)，而分動(dòng)器的設(shè)計(jì)如果不合理，將會(huì)使汽車(chē)的舒適性下降，使汽車(chē)的運(yùn)行噪聲增大。通過(guò)本題目的設(shè)計(jì)，學(xué)生可綜合運(yùn)用《汽車(chē)構(gòu)造》、《汽車(chē)?yán)碚摗?、《汽?chē)設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《液壓傳動(dòng)》等課程的知識(shí)，達(dá)到綜合訓(xùn)練的效果。由于本題目模擬工程一線(xiàn)實(shí)際情況，學(xué)生通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可與工程實(shí)踐直接接觸，從而可以提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
1.3 研究的方法
本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)查閱近幾年來(lái)有關(guān)國(guó)內(nèi)外分動(dòng)器設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料，結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)比較不同方案和方法選取最佳方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算選擇分動(dòng)器中心距；計(jì)算分動(dòng)器的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算；計(jì)算選擇軸與軸承，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行校核，對(duì)同步器、換擋操縱機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析計(jì)算。
第2章 分動(dòng)器主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)的選擇與計(jì)算
2.1 設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)
最高車(chē)速： 80Km/h
分動(dòng)器的額定功率： 40KW
轉(zhuǎn)矩： 353 N.m
整備質(zhì)量： 5320Kg
最大輸入轉(zhuǎn)速：3000r/min；
最小輸入轉(zhuǎn)速：600r/min
2.2 分動(dòng)器高低檔傳動(dòng)比的確定
主減速比的計(jì)算：
=0.377×=0.377×=6.3
根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件，檔數(shù)和傳動(dòng)比：
（2.1）
為了增強(qiáng)汽車(chē)的不好道路的驅(qū)動(dòng)力，目前，四驅(qū)車(chē)一般用2個(gè)檔位的分動(dòng)器，分為高檔和抵擋，本設(shè)計(jì)也采用2個(gè)檔位。
選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度.驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力.騎車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮.確定。
汽車(chē)爬坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面見(jiàn)的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有：
式中，—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；
—主減速器傳動(dòng)比；
—傳動(dòng)系效率；
—車(chē)輪半徑；
—滾動(dòng)阻力系數(shù)；
—爬坡度，取=16.7°；
則由最大爬坡度要求的分動(dòng)器抵擋傳動(dòng)比為：
可得變速器一檔傳動(dòng)比為：
（2.2）
式中，—汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷；
Φ為附著系數(shù)，取為0.7；
通過(guò)公式（3.1）、（3.2）計(jì)算可得到3.79≤≤11，在本設(shè)計(jì)中，取7
根據(jù)一檔傳動(dòng)比可求得低檔傳動(dòng)比 即：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求： =1.08
所以高速級(jí)傳動(dòng)比：；低速級(jí)傳動(dòng)比：。
2.3分動(dòng)器傳動(dòng)方案的確定
分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，各種結(jié)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)隨著主觀和客觀條件的變化而變化。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們應(yīng)深入實(shí)際，收集資料，調(diào)查研究，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，最后確定較合適的方案。
機(jī)械式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)方案如圖2-1所示。分動(dòng)器的設(shè)計(jì)類(lèi)比于變速器和減速器的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在汽車(chē)大多數(shù)都采用中間軸式變速器，由《汽車(chē)構(gòu)造》中EQ208型汽車(chē)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖，采用輸入軸與后輪輸出軸同軸的形式，輸入軸的后端經(jīng)軸承在后輪輸出軸的軸孔內(nèi)，后輪輸出要經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪副的傳遞，因此傳動(dòng)效率有所降低。
圖2.1 分動(dòng)器傳動(dòng)示意圖
2.4 換檔結(jié)構(gòu)形式
目前用于齒輪傳動(dòng)中的換擋結(jié)構(gòu)形式主要有三種：
1）滑動(dòng)齒輪換擋
通常是采用滑動(dòng)直齒輪進(jìn)行換擋，但也有采用滑動(dòng)斜齒輪換擋的。滑動(dòng)直齒輪換擋的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換擋時(shí)齒端面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞，并且直齒輪工作噪聲大。所以這種換擋方式，一般僅用在較低的檔位上，例如變速器中的一擋和倒擋。采用滑動(dòng)斜齒輪換擋，雖有工作平穩(wěn)、承裁能力大、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，但它的換擋仍然避免不了齒端面承受沖擊。
2）嚙合套換擋
用嚙合套換擋，可將構(gòu)成某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒，用來(lái)與嚙合套相嚙合。這種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，沖擊力集中在1～2個(gè)輪齒上的缺陷。因?yàn)樵趽Q擋時(shí)，由嚙合套以及相嚙合的接合齒上所有的輪齒共同承擔(dān)所受到的沖擊，所以嚙合套和接合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小。它的缺點(diǎn)是增大了分動(dòng)器的軸向尺寸，未能徹底消陳齒輪端面所受到的沖擊。
本設(shè)計(jì)中倒擋采用這種換擋方式。
3）同步器換擋
現(xiàn)在大多數(shù)汽車(chē)的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒在換擋時(shí)引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟(jì)性和縮短換擋時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，從而改善了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和山區(qū)行駛的安全性。其缺點(diǎn)是零件增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸增加，制造要求高，同步環(huán)磨損大，壽命低。但是近年來(lái)，由于同步器廣泛使用，壽命問(wèn)題已解決。比如在其工作表面上鍍一層金屬，不僅提高了耐腐性，而且提高了工作表面的摩擦系數(shù)。
2.5 軸和齒輪的結(jié)構(gòu)
2.5.1 軸的結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的直徑和長(zhǎng)度，軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸的強(qiáng)度和剛度，軸上花鍵的形式和尺寸等軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)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(guān)系。本設(shè)計(jì)中，輸入軸和低速檔齒輪做成一體，前端通過(guò)矩形花鍵安裝半聯(lián)軸器，其后端通過(guò)滾針軸承安裝在后橋輸出軸齒輪內(nèi)腔里。高速檔齒輪通過(guò)普通平鍵固定在輸入軸上。
中間軸有旋轉(zhuǎn)式和固定式兩種，本設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)式中間軸。中間軸與嚙合套的齒座做成一體，兩端通過(guò)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(guò)花鍵固定在軸上。中間軸兩端做有螺紋，用來(lái)定位軸承，螺紋不應(yīng)淬硬。
后橋輸出軸與其上齒輪做成一體，齒輪做有內(nèi)腔以安裝輸入軸，齒輪懸臂布置，采用兩個(gè)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(duì)接處做有漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，通過(guò)嚙合套可以與前橋輸出軸上的漸開(kāi)線(xiàn)花鍵聯(lián)接，用以接上、斷開(kāi)前橋輸出。
各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，無(wú)論裝滾針軸承、襯套(滑動(dòng)軸承)還是鋼件對(duì)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。
2.5.2 齒輪的安排
分動(dòng)器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)為一體或者與軸分開(kāi)，然后用鍵、過(guò)盈配合或者滑動(dòng)、滾動(dòng)支撐等方式之一與軸聯(lián)接。輸入軸上的低速檔齒輪與軸制成一體制成齒輪軸，高速擋齒輪用平鍵固定在輸入軸上；中間軸上的齒輪均設(shè)計(jì)成與軸分開(kāi)的形式，并以滾針軸承聯(lián)接；后橋輸出軸上的齒輪與軸做成一體。
各齒輪副的相對(duì)安裝位置，對(duì)于整個(gè)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響，要考慮到以下幾個(gè)方面的要求：
1）整車(chē)總布置；
根據(jù)整車(chē)的總布置，對(duì)分動(dòng)器輸入軸與輸出軸的相對(duì)位置和分動(dòng)器的輪廓形狀以及換擋機(jī)構(gòu)提出要求；
2）駕駛員的使用習(xí)慣；
3）提高平均傳動(dòng)效率；
4）改善齒輪受載狀況；
各擋位齒輪在分動(dòng)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(shù)不致下降過(guò)多。分動(dòng)器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高擋齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。
2.6 中心距A的確定
將中間軸與第二軸之間的距離稱(chēng)為中心距A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)分動(dòng)器的外形尺寸、體積個(gè)質(zhì)量大小，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。分動(dòng)器的軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：
式中，為分動(dòng)器中心距（mm）；KA為中心距系數(shù)，取KA=8.9～12；Temax為輸入最大扭矩（N m）；i低為低速檔傳動(dòng)比；為分動(dòng)器傳動(dòng)效率，取96%。
可確定中心距：
為檢測(cè)方便，圓整中心距A=130mm。
2.7 齒輪參數(shù)
2.7.1 模數(shù)
齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求、載荷等。
決定齒輪模數(shù)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(shù)不宜相同。從加工工藝及維修觀點(diǎn)考慮，同一齒輪機(jī)械中的齒輪模數(shù)不宜過(guò)多。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1357—78的規(guī)定，選取各齒輪副模數(shù)如下：
常嚙合齒輪：mn=4mm；
低速檔：mn=4mm；
高速擋：mn=3mm；
嚙合套采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形，取m=3mm。
2.7.2 壓力角
理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5°或25°等大些的壓力角。
國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以分動(dòng)器齒輪普遍采用的壓力角為20°。
2.7.3 螺旋角
實(shí)驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。
兩軸式分動(dòng)器螺旋角：20°～25°。
2.7.4 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。
直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.5～7.5，取7.0；
斜齒，取為6.0～8.5。
綜合各個(gè)齒輪的情況，均為斜齒輪，齒寬選為30mm。
采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為2～4mm，取4mm。
2.7.5 齒頂高系數(shù)
在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。
2.8本章小結(jié)
通過(guò)初始數(shù)據(jù)，首先確定分動(dòng)器的高低檔傳動(dòng)比，然后根據(jù)變速器中心距A與發(fā)動(dòng)機(jī)排量的關(guān)系，初選變速器的中心距。然后確定齒輪的模數(shù)，壓力角，螺旋角，齒寬等參數(shù)，為下一章齒輪參數(shù)的計(jì)算做準(zhǔn)備。
第3章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
3.1齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1.1各檔齒輪齒數(shù)的分配
（1）確定低速檔齒輪副齒數(shù)
在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。
齒數(shù)和：
圓整取S=61。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，一軸低速檔齒輪齒數(shù)在z1=24～28之間選取。不妨通過(guò)下列關(guān)系對(duì)著三個(gè)數(shù)值得出的參數(shù)進(jìn)行比較。
表3.1 不同齒數(shù)時(shí)傳動(dòng)比對(duì)比
z1
24
25
26
27
28
z2
37
36
35
34
33
Z3
35
36
37
38
39
Z4
26
25
24
23
22
I低
2.075
2.074
2.075
2.081
2.089
通過(guò)表3.1比較可以得出z1=25，z2=36時(shí)，i低=2.074，與設(shè)計(jì)要求2.05最接近。
下面以z1=25為例對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：
z1=25，z2=36
修正中心距，取A=130。
重新確定螺旋角β，其精確值應(yīng)為：
下面根據(jù)方程組：
確定常嚙合齒輪副齒數(shù)分別為。
重新確定螺旋角β，其精確值為：
（2）確定其他齒輪的齒數(shù)
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(shù)應(yīng)相同。低速檔齒輪：
根據(jù)：
可以得出：
于是可得： 圓整取
重新確定螺旋角β，其精確值為：
3.1.2 計(jì)算各個(gè)齒輪的參數(shù)
（1）計(jì)算低速擋齒輪1、2參數(shù)：
實(shí)際傳動(dòng)比為： =1.44
分度圓直徑： =4×25/cos=106.56mm
=4×36/=153.44mm
齒頂高： =4mm
=4mm
齒根高： =5mm
=5mm
齒頂圓直徑： =114.56mm
=161.44mm
齒根圓直徑： =98.56mm
=145.44mm
當(dāng)量齒數(shù)： =30.25
=43.56
（2） 計(jì)算高速擋齒輪6 7參數(shù)：
模數(shù)為3，=。
實(shí)際傳動(dòng)比為： =0.745
分度圓直徑： =149.02mm
=110.95mm
齒頂高： =3mm
=3mm
齒根高： =3.75mm
=3.75mm
齒頂圓直徑： =155.02mm
=116.95mm
齒根圓直徑： =141.52mm
=103.45mm
當(dāng)量齒數(shù)： =55.49
=41.32
（3） 常嚙合齒輪3 4參數(shù)：
模數(shù)為4 =。
實(shí)際傳動(dòng)比： =1.44 ：
分度圓直徑： =153.44mm
=106.56mm
齒頂高： =4mm
=4mm
齒根高： =5mm
5mm
齒頂圓直徑： =161.44mm
=114.56mm
齒根圓直徑： =143.44mm
=96.56mm
當(dāng)量齒數(shù)： =43.56
=30.56
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(shù)應(yīng)相同。
3.1.2齒輪材料的選擇原則
1、滿(mǎn)足工作條件的要求
不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。
2、合理選擇材料配對(duì)
如對(duì)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(yīng)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(yīng)采用不同鋼號(hào)材料。
3、考慮加工工藝及熱處理工藝
分動(dòng)器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值：
滲碳層深度0.8～1.2；
時(shí)滲碳層深度0.9～1.3；
時(shí)滲碳層深度1.0～1.3。
表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48。
對(duì)于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于0.2；表面硬度HRC。
對(duì)于大模數(shù)的重型汽車(chē)分動(dòng)器齒輪，可采用25CrMnMO、20CrNiMO、12Cr3A等鋼材，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(xì)化材料晶面粒。
3.1.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩
當(dāng)掛上低速檔時(shí)傳遞的轉(zhuǎn)矩最大，因此只要校核低速檔時(shí)的強(qiáng)度就可以了。掛上低速檔時(shí)輸入軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：
中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：
后橋輸出軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：
對(duì)齒輪進(jìn)行分析可知，后橋輸出軸上的常嚙合齒輪副受力最大。因此校核后橋輸出軸上的齒輪副。
后橋輸出軸齒輪分析：
3.2輪齒的校核
3.2.1輪齒接觸強(qiáng)度校核
齒輪材料選為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度52~68HRC，7級(jí)精度（GB 10095-88）。
齒面接觸應(yīng)力：
1. 選=1.3。
2. 。
3. b=30mm。
4. d3=153.44mm。
5. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-26查得，0.78，則+=1.54。
6. u=i34=1.44。
7. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.37。
8. 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa。
9. 由《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖2-12查得==1650MPa。
按《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-27中說(shuō)明，許用接觸應(yīng)力[]=0.9=1485MPa。
計(jì)算：
滿(mǎn)足條件。
3.2.2齒根彎曲強(qiáng)度校核
齒根彎曲應(yīng)力為：
1） 計(jì)算載荷系數(shù)
圓周速度為：
v==2.33m/s
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查得使用系數(shù)=1.25；根據(jù)v=2.33m/s，7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查得=1.05；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)==1.2；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4查得=1.05；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13查得=1.035。
K==1.25×1.05×1.2×1.035=1.63
2） 查取齒形系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得=2.44，=2.62。
3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得=1.654，=1.59。
4）計(jì)算縱向重合度。
=0.318tanβ=0.318×30/153.44×25×tan20.2052°=0.572
5）根據(jù)縱向重合度，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.91。
6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取安全系數(shù)S=1.25，則：
[]=MPa=798MPa
由此計(jì)算：
3.3本章小結(jié)
本章首先根據(jù)所學(xué)汽車(chē)?yán)碚摰闹R(shí)計(jì)算出分動(dòng)器低速擋齒輪的齒數(shù)，然后計(jì)算出分動(dòng)器其他齒輪的齒數(shù)；并根據(jù)高低檔傳動(dòng)比和擋齒輪的齒數(shù)接著確定齒輪的參數(shù)，如齒輪的分度圓、齒頂高、齒根高、當(dāng)量齒數(shù)；根據(jù)齒數(shù)重新計(jì)算各擋傳動(dòng)比，然后簡(jiǎn)要介紹了齒輪材料的選擇原則，即滿(mǎn)足工作條件的要求、合理選擇材料配對(duì)、考慮加工工藝及熱處理，然后計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)矩。找出受力最大的齒輪并進(jìn)行受力分析，計(jì)算并校核輪齒的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。
第4章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及軸承的選擇與校核
4.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1.1 軸的尺寸初選
在已經(jīng)確定了中心距A 后，第二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(shè)計(jì)過(guò)程中，將最大直徑確定為如下數(shù)值：輸入軸dmax=60，中間軸dmax=60mm，輸出軸dmax=70mm。
4.1.2 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(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=4.0～4.6；Temax為最大輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）。d=34.41～39.57mm，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)》表6-58，取輸入軸矩形花鍵尺寸：
。
其中N為鍵數(shù)，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(jù)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸確定，具體參數(shù)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：
4.1.3 軸的結(jié)構(gòu)
1）輸入軸（圖4.1）
輸入軸的最小直徑在安裝聯(lián)軸器的花鍵處，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取KA=1.3，則：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)》手冊(cè)表6.97，選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故取，，CD段裝有圓錐滾子軸承，查《機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)》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×20m，故取DE段固定齒輪，故取，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)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。
圖4.1 輸入軸
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(duì)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CD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×26.25 mm×24mm×21mm×25.8mm，故,DE段根據(jù)端蓋結(jié)構(gòu)取，EF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FG段安裝輸出軸聯(lián)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 中橋輸出軸橋
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(jù)結(jié)構(gòu)取，，AB段漸開(kāi)線(xiàn)齒輪分度圓直徑，GH段安裝聯(lián)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(duì)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(lián)軸器，取。
4.2 軸的校核
由結(jié)構(gòu)可看出，后橋輸出軸強(qiáng)度最弱，因此首先對(duì)其校核。
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30214型圓錐滾子軸承，a=25.8mm，因此作為懸臂梁的軸長(zhǎng)：
L=15mm+10mm+24mm-25.8mm=23.2mm。
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖4.6）如下：
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
（f）
圖4.6 軸的載荷分析
由軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出支點(diǎn)處截面是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的次截面處的MH、MV及M的值列于下表。
表4.1 載荷計(jì)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
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，取α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力：
軸的材料為20Cr，滲碳淬火，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1查得。因?yàn)?，故安全?
4.3本章小結(jié)
本章首先確定了軸的最小軸頸，即滿(mǎn)足工作條件的要求。通過(guò)花鍵的形式和尺寸，通過(guò)軸承等確定軸的軸頸和各階梯軸的長(zhǎng)度，然后對(duì)軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的驗(yàn)算校核。通過(guò)軸頸，選擇合適的軸承。
第5章 分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)及工藝分析
5.1 分動(dòng)器結(jié)構(gòu)件的選擇
5.1.1 嚙合套計(jì)算
嚙合套輪齒為直齒，其齒廓曲線(xiàn)為漸開(kāi)線(xiàn)，嚙合角為20°，模數(shù)取3mm，齒頂高系數(shù)，其他參數(shù)與普通齒輪一樣，齒數(shù)一般為30～80。
高、低速換檔嚙合套，取z=32，則分度圓直徑為，結(jié)合套寬28mm；接前橋、斷前橋嚙合套，取z=18，則分度圓直徑為d=3×18mm=54mm，結(jié)合套寬28mm。齒輪7、2上的小齒輪齒寬均選10mm，大齒輪小齒輪間距均選5mm。
5.1.2 分動(dòng)器殼體
殼體采用灰鑄鐵鑄造工藝。殼體壁厚取10mm；殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙；齒輪齒頂?shù)椒謩?dòng)器底部之間留有不小于15mm的間隙。在殼體上設(shè)計(jì)有加強(qiáng)肋，一方面避免了在分動(dòng)器殼體上出現(xiàn)不利于吸收齒輪的振動(dòng)和噪聲的大平面，另一方面增強(qiáng)了殼體的剛度。
為了注油和放油，在分動(dòng)器上設(shè)計(jì)有注油孔和放油孔。注油孔位置設(shè)立在潤(rùn)滑油所在的平面出，同時(shí)利用它作為檢查油面高度的檢查孔。放油孔設(shè)計(jì)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(rùn)滑油內(nèi)的金屬顆粒。為了保持分動(dòng)器內(nèi)部為大氣壓力，在分動(dòng)器頂部裝有通氣塞。
5.2分動(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu)
越野汽車(chē)在良好道路行駛時(shí)，為減小功率消耗及傳動(dòng)系機(jī)件和輪胎摩擦，一般均切斷通前橋動(dòng)力。在越野行駛時(shí)，若需低速檔動(dòng)力，則為了防止后橋及中橋超載，應(yīng)使低速檔動(dòng)力由所有驅(qū)動(dòng)橋分擔(dān)。為此，對(duì)分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)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(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu)由操縱桿、撥叉軸、撥叉、結(jié)合套等組成。
本次設(shè)計(jì)為越野車(chē)分動(dòng)器，由于總布置關(guān)系，分動(dòng)器布置在離駕駛室座椅較遠(yuǎn)的位置，因此，就需要采用遠(yuǎn)距離操縱。這種機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度，且各連接件的間隙不能過(guò)大，以保證足夠的剛度。
有兩根操縱桿分別操縱前橋結(jié)合套和換檔結(jié)合套，當(dāng)操縱桿（圖5.1）向后拉動(dòng)時(shí)，其下端將使拉桿向前運(yùn)動(dòng)以?huà)焐细咚贆n。若操縱桿向前推以?huà)焐系退贆n時(shí)，其下端受螺釘（擰在操縱桿下端）限制，無(wú)法掛上低速檔。欲掛上低速檔必須先將前橋操縱桿向前推動(dòng)，使軸轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)搖臂使拉桿后退結(jié)合上前橋動(dòng)力后才能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)椴倏v桿上端向前推時(shí)，下端便聯(lián)通螺釘向后擺動(dòng)，不再約束操縱桿掛上低速檔了。當(dāng)掛上低速檔后，操縱桿下端又與螺釘接觸，從而限制住在低速檔位時(shí)前橋無(wú)法移開(kāi)。
圖5.1 分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)
5.3 工藝分析
5.3.1 殼體加工工藝
殼體零件在整個(gè)分動(dòng)器總成中的作用，是保證其零部件占據(jù)合理的正確位置，使之有一個(gè)協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)構(gòu)件，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到軸和齒輪等零件互相位置的準(zhǔn)確性及分動(dòng)器總成使用的靈活性和壽命。
殼體選用HT200材料鑄造制成，主要的加工表面為平面和軸承孔。
殼體的機(jī)械加工過(guò)程按照先面后孔的原則，最后加工螺紋孔。這樣安排，可以首先把鑄件毛坯的氣孔、砂眼、裂紋等缺陷在加工平面時(shí)暴露出來(lái)．以減少不必要的工時(shí)消耗。此外，以平面為定位基準(zhǔn)加工內(nèi)孔可以保證孔與平面、孔與孔之間的相對(duì)位置精度。螺紋預(yù)孔攻絲安排在后段工序加工。殼體的機(jī)械加工工藝過(guò)程基本上分三個(gè)階段，即粗加工、半精加工和精加工階段。
5.3.2 撥叉加工工藝
撥叉是典型的叉標(biāo)桿類(lèi)零件。在工作過(guò)程中，叉爪部位產(chǎn)生摩擦，叉桿同時(shí)受到彎曲應(yīng)力的作用。因此，撥叉結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)選擇、熱處理方式及硬度指標(biāo)等，均以增強(qiáng)耐磨性和剛度為基點(diǎn)，以適應(yīng)撥叉的工作條件。
撥叉的毛坯材料是45鋼。采用模鍛方法制造，其拔模斜度為7°，模鍛成型后切邊，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度為220～260HV，并進(jìn)行酸洗、噴丸處理。
撥叉的主要加工表面有：平面、叉軸孔、叉爪、銷(xiāo)孔、叉爪部高頻淬火。
由于撥叉剛性差，易差生彎曲變形，精基準(zhǔn)選在叉軸孔的一個(gè)端面。用叉軸孔的一個(gè)端面作為精基準(zhǔn)定位加工叉軸孔，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)重合，保證叉軸孔和端面的垂直度。為了提高精基準(zhǔn)的加工精度，叉軸孔端面和叉軸孔在一次裝夾中加工完畢。其他的軸向尺寸均以該端面最為基準(zhǔn)平面。該平面可以限制一個(gè)移動(dòng)自由度。后續(xù)各工序的加工用叉軸孔和端面定位，限制5個(gè)自由度。
為了避免在加工中產(chǎn)生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基面，作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在叉軸孔的另一端面上，不能作用在叉桿上。
5.3.3 齒輪加工工藝
齒輪精度指標(biāo)主要表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)精度、工作的平穩(wěn)性、接觸精度和齒側(cè)間隙四個(gè)方面。
汽車(chē)行駛時(shí)，齒輪始終在重載荷、高速轉(zhuǎn)動(dòng)中工作。變速齒輪需要具有較高的齒面硬度和心部具有良好的韌性，以提高耐磨性和抗沖擊性能。齒輪材料選用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火處理。毛坯通過(guò)模鍛方法制造而成，這樣可得到較好的纖維組織，提高了毛坯強(qiáng)度和材料利用率。模鍛后，經(jīng)正火、噴丸處理，可使金相組織均勻，從而能消除鍛造應(yīng)力，提高其切削性能。
齒輪加工分為齒坯和輪齒加工。齒坯的加工部位有輪緣、輪輻、輪轂和內(nèi)孔。齒輪輪齒的加工部位有齒形及倒角，同時(shí)還要進(jìn)行熱處理，以提高承載能力和使用壽命。熱處理后還要進(jìn)行內(nèi)孔、內(nèi)孔端面的磨削加工和齒形的精整加工。
齒輪機(jī)械加工工藝過(guò)程分為齒坯加工、熱處理前齒輪輪齒加工和熱處理后精加工三個(gè)階段。其加工路線(xiàn)為：齒坯加工(粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē))→齒形加工（滾齒、插齒、齒端倒角、剃齒）→熱處理→內(nèi)孔加工（磨內(nèi)齒及端面）→齒形精整加工（磨削齒形）→強(qiáng)力噴丸→磷化處理。
5.3.4 軸的加工工藝
分動(dòng)器中的軸類(lèi)零件有輸入軸、后橋輸出軸、前橋輸出軸、中間軸、中橋輸出軸。因?yàn)檩S的形狀應(yīng)保證齒輪、嚙合套部件及軸承的安裝固定，所以加工過(guò)程中要嚴(yán)格遵守尺寸和精度要求。
各軸毛坯均選用20CrMnTi鍛造而成，鍛件進(jìn)行正火處理。機(jī)械加工工藝過(guò)程基本上分為三個(gè)階段，即粗加工、半精加工和精加工階段。齒輪軸的齒輪最后加工。
5.3.5 總成的裝配
主要裝配順序?yàn)椋谎b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(jiān) 裝配端蓋裝 另一面端蓋裝配 操縱機(jī)構(gòu)外設(shè)裝置 裝配加油、放油螺塞、通氣器等。
裝配工藝的技術(shù)要求主要包括：裝配的完整性、完好性、統(tǒng)一性、緊固性、潤(rùn)滑性和良好的密封性。
分動(dòng)器總成裝配完成之后還要進(jìn)行精度檢驗(yàn)和和性能實(shí)驗(yàn)。 5.4本章小結(jié)
本章簡(jiǎn)要介紹分動(dòng)器嚙合套計(jì)算、分動(dòng)器殼體、以及分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)的原理和分動(dòng)器殼體；撥叉；齒輪；軸的工藝要求。最后還說(shuō)明了分動(dòng)器的總成裝配過(guò)程。
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)是以東風(fēng)EQ2080越野汽車(chē)參數(shù)為依據(jù)設(shè)計(jì)三軸分動(dòng)器，并且有高速檔和低速檔。計(jì)算時(shí)先通過(guò)排量選擇中心距的大小，齒輪的模數(shù)等，在確定檔位的布置形式，之后確定齒輪的壓力角，螺旋角，齒寬，齒形系數(shù)等，然后計(jì)算分動(dòng)器的高低檔傳動(dòng)比，各齒輪的參數(shù)，然后簡(jiǎn)要的介紹了齒輪材料的選擇原則，對(duì)齒輪進(jìn)行校核。通過(guò)最小軸頸的計(jì)算，選擇軸承，確定軸各段的長(zhǎng)度和軸頸大小。對(duì)軸進(jìn)行校核計(jì)算。最后簡(jiǎn)要介紹了分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)的工作原理。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的分動(dòng)器來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是：在不良的路況下能產(chǎn)生很大的扭矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)、使用和維修，價(jià)格低廉，而且采用結(jié)合套掛擋，可以使分動(dòng)器掛擋平穩(wěn)，噪聲降低，輪齒不易損壞。通過(guò)分動(dòng)器傳動(dòng)比變化范圍，可以滿(mǎn)足汽車(chē)在不同的工況下的要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的要求；變速器掛檔時(shí)用嚙合套，雖然增加了成本，但是使汽車(chē)變速器操縱舒適度增加，齒輪傳動(dòng)更平穩(wěn)。本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，在各部件的設(shè)計(jì)要求上都采用比較開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，因此，安全系數(shù)不高，這一點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)的不理想之處。
這次設(shè)計(jì)給了我很多啟發(fā)，使我的思路更加開(kāi)闊，而且使我對(duì)所學(xué)的內(nèi)容有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和肯定。王悅新老師的指導(dǎo)使我不僅僅是具體內(nèi)容上、思路上、認(rèn)識(shí)問(wèn)題角度等各個(gè)方面都收益匪淺。四年的大學(xué)生活最終以畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束而告終。所以,我一定要加倍努力，畫(huà)一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)，力求在畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果上更上一層樓。
致 謝
本課題在選題及研究過(guò)程中得到王悅新老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，王老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。王老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向王老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
感謝四年來(lái)黑工程學(xué)院對(duì)我的培養(yǎng)以及各位專(zhuān)業(yè)老師對(duì)我的指導(dǎo)。正是由于他們的栽培，我才能夠系統(tǒng)全面地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，順利完成各項(xiàng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而形成了一定的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)技能。這些都是我能夠完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的有力保障。
歷時(shí)半載，從論文選題到搜集資料，從開(kāi)題報(bào)告、寫(xiě)初稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫(xiě)作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。
最后，我要感謝四年的大學(xué)生活，感謝黑龍江工程學(xué)院的所有老師同學(xué)以及我的家人和那些永遠(yuǎn)也不能忘記的朋友，他們的支持與情感，是我永遠(yuǎn)的財(cái)富。
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