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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 手動機械式分動器設(shè)計
專 業(yè) 車輛工程
學(xué) 號 1089311230
學(xué) 生 周雨潤
指導(dǎo)教師 李宏剛
答辯日期 2011.12.30
哈工大華德學(xué)院
哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）評語
姓名： 周雨潤 學(xué)號： 1089311230 專業(yè)： 交通運輸（車輛工程工程）
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 手動機械式分動器設(shè)計
工作起止日期： 2011 年 10 月 11 日起 2011年 12 月 29 日止
指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計（論文）進行情況，完成質(zhì)量及評分意見：
指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱：
評閱人評閱意見：
評閱教師簽字： 評閱教師職稱：
答辯委員會評語：
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會作出如下評定：
學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯成績評定為：
對畢業(yè)設(shè)計（論文）的特殊評語：
答辯委員會主任（簽字） 職稱：
答辯委員會副主任（簽字）： 職稱：
答辯委員會委員（簽字）：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
周雨潤
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
車輛工程0893112
指導(dǎo)教師姓名
李宏剛
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
■是□否
題目名稱
四驅(qū)汽車手動機械式分動器設(shè)計
一、設(shè)計（論文）目的、意義
在多軸驅(qū)動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅(qū)動橋需要設(shè)有分動器，兼作副變速器之用。分動器一般都設(shè)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(shù)目，并用于克服汽車在壞路面上和無路地區(qū)的較大行駛阻力及獲得最低穩(wěn)定車速。
通過該分動器的設(shè)計，使學(xué)生加強對此類總成結(jié)構(gòu)、功能等方面的深入認識和了解，同時，鍛煉獨立分析問題和解決問題的能力。
二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
本設(shè)計要求根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計手動機械式分動器。
設(shè)計內(nèi)容如下：
（1）根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，對設(shè)計的手動機械式分動器結(jié)構(gòu)進行具體分析和選型，計算主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成相應(yīng)零部件的選擇和校核；
（2）根據(jù)說明書中計算的主要結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)，繪制主要零件圖和裝配圖。
技術(shù)要求如下：
（1）要求設(shè)計的手動機械式分動器能夠滿足裝配性、加工工藝性等要求；
（2）運動部件不會發(fā)生過約束或欠約束等問題，運動部件間不會產(chǎn)生運動干涉；
（3）設(shè)計的承載部件應(yīng)滿足強度和剛度等方面的要求；
（4）嚙合的齒輪應(yīng)不會發(fā)生根切、過變形等問題；
（5）要求設(shè)計的分動器操縱輕便，潤滑良好。
三、設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果
（一）計算說明部分
（1）提交設(shè)計說明書1份，字數(shù)1萬以上
（2）設(shè)計說明書參考文獻10篇以上，且有2篇外文參考文獻
（3）設(shè)計說明書格式參照日志中的要求
（二）圖紙部分
折合A0圖紙兩張，其中1張A0裝配圖
四、設(shè)計（論文）進度安排
2011年10月11日 教師下達任務(wù)書，開始畢業(yè)設(shè)計
2011年10月21日 準備開題答辯
2011年11月18日 由指導(dǎo)教師組織畢業(yè)設(shè)計中期自檢工作
2011年11月25日 系里組織畢業(yè)設(shè)計中期檢查，檢查時要求圖紙草圖及說明書草稿全部完成
2011年12月9日 系里進行結(jié)題檢查，結(jié)題時要求正式圖紙完成并簽字
2011年12月16日 完成全部設(shè)計圖紙及文檔并進行完最終修改
2011年12月19日 上午11點前，學(xué)生上交畢業(yè)設(shè)計論文全部材料
2011年12月29、30日 參加畢業(yè)設(shè)計答辯
五、主要參考資料
（1）機械設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，2004
（2）汽車設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2001
（3）BOSCH汽車工程手冊（中文第二版），北京理工大學(xué)出版社，2004
（4）郭新華，汽車構(gòu)造，高等教育出版社，2008
（5）王望予，汽車設(shè)計，機械工業(yè)出版社，2004
（6）王黎欽、陳鐵鳴，機械設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008
（7）裘文言，機械制圖及CAD基礎(chǔ)，上海交通大學(xué)出版社，2004
（8）朱龍根，機械零件設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，1997
（9）Chris Longhurst，The Transmission Bible
（10）T.K.Garrett，The Motor Vehicle
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
手動機械式分動器設(shè)計
摘要
本設(shè)計主要根據(jù)越野汽車的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行手動機械式分動器的設(shè)計。根據(jù)匹配車型的使用條件和車輛參數(shù)選擇分動器的結(jié)構(gòu)形式，并按照分動器系統(tǒng)的設(shè)計步驟和要求，具體進行了分動器軸、齒輪等零部件的相關(guān)設(shè)計工作和校核工作，最后繪制了二維圖紙。
關(guān)鍵詞：分動器；手動機械式；設(shè)計
Design Of Manual Mechanical Actuator
Abstract
The design is based mainly on the Off-road vehicle related parameters at the design of the manual mechanical actuator. In accordance with the conditions of vehicles and vehicle parameters, in accordance with the actuator sub-system design steps and requirements, mainly related to design work, including the center distance of actuators, bevel gear and other parameters. And actuators, gears and other parts of the design and verification of the relevant work.
Keywords: Actuator; Manual Mechanical; Design
目錄
摘要
Abstract
1 緒論……………………………………………………………………………………………….1
1.1 分動器簡介…………………………………………………………………………………….1
1.2 分動器構(gòu)造及原理………………………………………………………………………….2
1.3 分動器類型…………………………………………………………………………………….3
1.4 分動器的功用和設(shè)計要求……………………………………………………………….4
2 分動器結(jié)構(gòu)方案的選擇…………………………………………………………………..5
2.1 傳動方案………………………………………………………………………………………..5
2.2 齒輪的安排…………………………………………………………………………………….6
2.3 換擋結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………………………………6
3 分動器主要參數(shù)的選擇…………………………………………………………………..8
3.1 傳動比分配…………………………………………………………………………………….8
3.2 中心距A………………………………………………………………………………………….8
4 分動器齒輪參數(shù)的確定…………………………………………………………………..9
4.1 模數(shù)……………………………………………………………………………………………….9
4.2 壓力角α………………………………………………………………………………………..9
4.3 螺旋角β………………………………………………………………………………………..9
4.4 齒寬…………………………………………………………………………………………….10
4.5 各檔齒輪齒數(shù)的分配…………………………………………………………………….10
5 分動器結(jié)構(gòu)元件……………………………………………………………………………14
5.1 齒輪…………………………………………………………………………………………….14
5.2 軸及相關(guān)零件……………………………………………………………………………….14
6 嚙合套傳動副的設(shè)計計算……………………………………………………………..19
7 零件的校核…………………………………………………………………………………..20
7.1 齒輪的校核…………………………………………………………………………………..21
7.2 軸的校核………………………………………………………………………………………23
8 總結(jié)…………………………………………………………………………………………….24
參考文獻…………………………………………………………………………………………….25
致謝…………………………………………………………………………………………………….26
附錄…………………………………………………………………………………………………….27
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
1 緒論
越野車需要經(jīng)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(qū)動輪的數(shù)目，因此，越野車都采用多軸驅(qū)動。例如，如果一輛前輪驅(qū)動的汽車兩前輪都陷入溝中，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(chǎn)生驅(qū)動力而繼續(xù)前進。而假如這輛車的四個輪子都能產(chǎn)生驅(qū)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(qū)動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅(qū)動橋設(shè)有分動器。
1.1 分動器簡介
裝于多橋驅(qū)動汽車的變速器后，用于傳遞和分配動力至各驅(qū)動橋，兼作副變速器之用。常設(shè)兩個檔，低檔又稱為加力檔。為了不使后驅(qū)動橋超載常設(shè)聯(lián)鎖機構(gòu)，使只有結(jié)合前驅(qū)動橋以后才能掛上加力檔，并用于克服汽車在壞路面上和無路地區(qū)的較大行程阻力及獲得最低穩(wěn)定車速。高速檔為直接檔或為減速檔。
（1）帶軸間差速器的分動器
各輸出軸可以以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)矩分配則由差速器傳動比決定。據(jù)此，可將轉(zhuǎn)矩按軸荷分配到各驅(qū)動橋。裝有這種分動器的汽車，不僅掛加力檔時可使全輪驅(qū)動，以克服壞路面和無路地區(qū)地面的較大阻力，而且掛分動器的高檔時也可使全輪驅(qū)動，以充分利用附著重量及附著力，提高汽車在良好路面上的牽引性能。
（2）不帶軸間差速器的分動器
各輸出軸可以以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)矩分配則與該驅(qū)動輪的阻力及其傳動機構(gòu)的剛度有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)的分動器在掛低檔時同時將接通前驅(qū)動
橋；而掛高檔時前驅(qū)動橋則一定與傳動系分離，使變?yōu)閺膭訕蛞员苊獍l(fā)生功率循環(huán)并降低汽車在好路面上行駛時的動力消耗及輪胎等的磨損。
（3）裝有超越離合器的分動器
利用前后輪的轉(zhuǎn)速差使當(dāng)后輪滑轉(zhuǎn)時自動接上前驅(qū)動橋，倒檔時則用另一超越離合器工作。
分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅(qū)動橋，并且進一步增大扭矩，是越野車汽車傳動系中不可缺少的傳動部件，它的前部與汽車變速箱聯(lián)接，將其輸出的動力經(jīng)適當(dāng)變速后同時傳給汽車的前橋和后橋，此時汽車全輪驅(qū)動，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。大多數(shù)分動器由于要起到降速增矩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，軸承也采用圓錐滾子軸承支承。
1.2 分動器的構(gòu)造及原理
分動器的輸入軸與變速器的第二軸相連，輸出軸有兩個或兩個以上，通過萬向傳動裝置分別與各驅(qū)動橋相連。
圖1-1 北京吉普切諾基汽車行星機構(gòu)AMC207型分動器
分動器內(nèi)除了具有高低兩檔及相應(yīng)的換檔機構(gòu)外，還有前橋接合套及相應(yīng)的控制機構(gòu)。當(dāng)越野車在良好路面上行駛時，只需后輪驅(qū)動，可以用操縱手柄控制前橋接合套，切斷前驅(qū)動橋輸出軸的動力。分動器的工作要求：
（1）先接前橋，后掛低速檔；
（2）先退出低速檔，再摘下前橋；上述要求可以通過操縱機構(gòu)加以保證。
1.3 分動器類型
（1）分時四驅(qū)(Part－time 4WD)
這是一種駕駛者可以在兩驅(qū)和四驅(qū)之間手動選擇的四輪驅(qū)動系統(tǒng)，由駕駛員根據(jù)路面情況，通過接通或斷開分動器來變化兩輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動模式，這也是一般越野車或四驅(qū)SUV最常見的驅(qū)動模式。最顯著的優(yōu)點是可根據(jù)實際情況來選取驅(qū)動模式，比較經(jīng)濟。
（2）全時四驅(qū)(Full－time 4WD)
這種傳動系統(tǒng)不需要駕駛?cè)诉x擇操作，前后車輪永遠維持四輪驅(qū)動模式，行駛時將發(fā)動機輸出扭矩按50：50設(shè)定在前后輪上，使前后排車輪保持等量的扭矩。全時驅(qū)動系統(tǒng)具有良好的駕駛操控性和行駛循跡性，有了全時四驅(qū)系統(tǒng)，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(jīng)濟性不夠好。而且，車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉(zhuǎn)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(qū)動(Real－time 4WD)
采用適時驅(qū)動系統(tǒng)的車輛可以通過電腦來控制選擇適合當(dāng)下情況的驅(qū)動模式。在正常的路面，車輛一般會采用后輪驅(qū)動的方式。而一旦遇到路面不良或驅(qū)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(qū)動狀態(tài)，免除了駕駛?cè)说呐袛嗪褪謩硬僮?，?yīng)用更加簡單。不過，電腦與人腦相比，反應(yīng)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。
1.4 分動器的功用和設(shè)計要求
分動器的功用就是將分動器輸出的動力分配到各驅(qū)動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，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(jīng)萬向傳動裝置與各驅(qū)動橋相連。汽車全輪驅(qū)動，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。
對分動器的設(shè)計要求要滿足以下幾點：
1） 便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕、尺寸緊湊；
2） 保證汽車必要的動力性和經(jīng)濟性；
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） 分動器應(yīng)有高的工作效率；
6） 分動器的工作噪聲低。
2 分動器結(jié)構(gòu)方案的選擇
分動器的結(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，這些優(yōu)缺點隨著主觀和客觀條件的變化而變化。因此在設(shè)計過程中我們應(yīng)深入實際，收集資料，調(diào)查研究，對結(jié)構(gòu)進行分析比較，并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準化，最后確定較合適的方案。機械式具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計采用的結(jié)構(gòu)方案如圖2-1所示。
圖2-1 分動器傳動方案
2.1 傳動方案
分動器的設(shè)計類比于變速器和減速器的設(shè)計?，F(xiàn)在汽車大多數(shù)都采用中間軸式變速器，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)過兩對齒輪副的傳遞，因此傳動效率有所降低。
2.2 齒輪的安排
各齒輪副的相對安裝位置，對于整個分動器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響，要考慮到以下幾個方面的要求：
1）整車總布置
根據(jù)整車的總布置，對分動器輸入軸與輸出軸的相對位置和分動器的輪廓形狀以及換擋機構(gòu)提出要求
2）駕駛員的使用習(xí)慣
3）提高平均傳動效率
4）改善齒輪受載狀況
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(shù)不致下降過多。分動器齒輪主要是因接觸應(yīng)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(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。
2.3 換檔結(jié)構(gòu)形式
目前用于齒輪傳動中的換擋結(jié)構(gòu)形式主要有三種：
1）滑動齒輪換擋
通常是采用滑動直齒輪進行換擋，但也有采用滑動斜齒輪換擋的?；瑒又饼X輪換擋的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易制造。缺點是換擋時齒端面承受很大的沖擊，會導(dǎo)致齒輪過早損壞，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。采用滑動斜齒輪換擋，雖有工作平穩(wěn)、承裁能力大、噪聲小的優(yōu)點，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)成某傳動比的一對齒輪，制成常嚙合的斜齒
輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的結(jié)合齒，用來與嚙合套相嚙合。
3）同步器換擋
現(xiàn)在大多數(shù)汽車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引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換擋時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性、經(jīng)濟性和山區(qū)行駛的安全性。其缺點是零件增多，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，由于同步器廣泛使用，壽命問題已解決。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)。
3 分動器主要參數(shù)的選擇
本設(shè)計選用亞川汽車齒輪集團有限公司的1800F33A分動箱，主要適用于東風(fēng)軍用越野車。
3.1 傳動比分配
根據(jù)分動箱型號給出的參數(shù)，分動器高速級傳動比：；低速級傳動比：。
3.2 中心距A
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(shù)，其大小不僅對分動器的外形尺寸、體積質(zhì)量大小，而且對齒輪的接觸強度有影響。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)保證齒輪有必要的接觸強度來確定。分動器的軸經(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度考慮，要求中心距取大些。
根據(jù)經(jīng)驗公式：
式中，為分動器中心距（mm）；KA為中心距系數(shù)，取KA=8.9～12；Temax為輸入最大扭矩（Nm）；i低為低速檔傳動比；為分動器傳動效率，取95%。
可確定中心距：
A=8.9~123650×2.05×0.95=96.3~129.8mm
取中心距A=130mm。
4 分動器齒輪參數(shù)的確定
4.1 模數(shù)
齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強度、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，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考慮，同一齒輪機械中的齒輪模數(shù)不宜過多。根據(jù)國家標(biāo)準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。
嚙合套采用漸開線齒形，取m=3mm。
4.2 壓力角α
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(yīng)取用小些的壓力角；對于貨車，為提高齒輪承載能力，應(yīng)取用大些的壓力角。實際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準壓力角為，所以分動器齒輪采用的壓力角為。
4.3 螺旋角β
螺旋角β一般范圍為10°～35°。螺旋角增大使齒輪嚙合系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲降低、另外齒輪的強度也有所提高。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°。關(guān)于螺旋
角的方向，輸入軸齒輪采用右旋，這樣可使第一軸所受的軸向力直接經(jīng)過軸承蓋作用在分動器殼體上，避免了因軸向力一二兩軸抱死的現(xiàn)象。中間軸齒輪全部采用左旋，因此中間軸上同時嚙合的兩對齒輪軸向力方向相反，軸向力可互相抵消一部分。
4.4 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。
齒寬可根據(jù)下列公式初選：直齒輪b=(4.5-7.5)m,斜齒輪b=(6.0-8.5)mn。
綜合各個齒輪的情況，均為斜齒輪，齒寬選為30mm。
4.5 各檔齒輪齒數(shù)的分配
4.5.1 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)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。
齒數(shù)和：
取S=61
根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值，一軸低速檔齒輪齒數(shù)在z1=24～28之間選取。通過下列關(guān)系對著三個數(shù)值得出的參數(shù)進行比較。
表 4-1 不同齒數(shù)時傳動比對比
z1
z2
Z3
Z4
I低
24
37
35
26
2.075
25
36
36
25
2.074
26
35
37
24
2.075
27
34
38
23
2.081
28
33
39
22
2.089
通過比較可以得出z1=25，z2=36時，i低=2.074，與設(shè)計要求2.05最接近。
下面以z1=25為例對計算過程進行說明：
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
4.5.2 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，取
重新確定螺旋角β，其精確值為
表4-2 各齒輪基本參數(shù)
齒輪
高速檔
低速檔
常嚙合
齒輪齒數(shù)
輸入軸
中間軸
輸入軸
中間軸
輸出軸
中間軸
齒輪6
齒輪7
齒輪1
齒輪2
齒輪3
齒輪4
47
35
25
36
36
25
實際傳動比i
0.745
1.44
1.44
螺旋角β
法面模數(shù)mn
3
4
4
法面齒頂高系數(shù)
1
1
1
法面頂隙系數(shù)
0.25
0.25
0.25
端面模數(shù)mt
3.1707
4.2623
4.2623
分度圓壓力角
20°
20°
20°
分度圓直徑d
149.02
110.98
106.56
153.44
153.44
106.56
中心距A
130
130
130
中心距變動系數(shù)
0
0
0
齒頂高ha
3
4
4
齒根高hf
3 .75
5
5
齒全高h
6.75
9
9
有效齒寬b
30
30
30
當(dāng)量齒數(shù)zv
55.49
41.32
30.25
43.56
43.56
30.25
5 分動器結(jié)構(gòu)元件
5.1 齒輪
分動器齒輪可以與軸設(shè)計為一體或者與軸分開，然后用鍵、過盈配合或者滑動、滾動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)計成與軸分開的形式，并以滾針軸承聯(lián)接；后橋輸出軸上的齒輪與軸做成一體。
5.2 軸及相關(guān)零件
設(shè)計軸時主要考慮以下幾個問題：軸的直徑和長度，軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸的強度和剛度，軸上花鍵的形式和尺寸等。
5.2.1 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)計過程中，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。
5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)
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(lián)軸器，其后端通過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。中間軸兩端有螺紋，用來定位軸承。后橋
輸出軸與其上齒輪做成一體，齒輪有內(nèi)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(lián)接，用以接上、斷開前橋輸出。
5.2.3 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(jīng)驗系數(shù)，K=4.0～4.6；Temax為最大輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）。d=34.65～39.85mm，根據(jù)《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》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：
5.2.4 軸承的選用
分動器的軸經(jīng)軸承安裝在殼體的軸承孔內(nèi)，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(jié)構(gòu)的限制，并隨所承受載荷的特點不同而不同，在此設(shè)計中選用圓錐滾子軸承裝于殼體上，軸承的直徑根據(jù)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。在齒輪與軸不是固定聯(lián)接，并要求兩者有相對運動的地方，采用滾針軸承。
5.2.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）輸入軸
輸入軸的最小直徑在安裝聯(lián)軸器的花鍵處，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取KA=1.3，則：
查《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》手冊表6-97，選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(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《機械設(shè)計綜合課程設(shè)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(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。
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(jù)端蓋結(jié)構(gòu)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(lián)軸器，取。
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
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段漸開線齒輪分度
圓直徑，gh段安裝聯(lián)軸器，。
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(lián)軸器，取。
6 嚙合套傳動副的設(shè)計計算
嚙合套輪齒為直齒，其齒廓曲線為漸開線，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。
7 零件的校核
當(dāng)掛上低速檔時傳遞的轉(zhuǎn)矩最大，因此只要校核低速檔時的強度就可以了。
掛上低速檔時：
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
后橋輸出軸齒輪受力分析：
7.1 齒輪的校核
對齒輪進行分析可知，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。
7.1.1 輪齒接觸強度校核
齒輪材料選為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度52~68HRC，7級精度（GB 10095-88）。
齒面接觸應(yīng)力
1） 選=1. 3。
2） 。
3） b=30mm。
4） d3=153.44mm。
5） 由《機械設(shè)計》圖10-26查得，0.78，則 +=1.54。
6） u=i34=1.44。
7） 由《機械設(shè)計》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.37。
8） 由《機械設(shè)計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa。
9） 由《機械傳動裝置設(shè)計手冊》圖2-12查得==1650MPa。
按《機械傳動裝置設(shè)計手冊》表2-27中說明，許用接觸應(yīng)力 []=0.9=1485MPa。
計算：
滿足條件。
7.1.2 齒根彎曲強度校核
齒根彎曲應(yīng)力
1） 計算載荷系數(shù)
圓周速度v==2.33m/s
由《機械設(shè)計》表10-2查得使用系數(shù)=1.25；根據(jù)v=2.33m/s，7級精度，由《機械設(shè)計》圖10-8查得=1.05；由《機械設(shè)計》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)==1.2；由《機械設(shè)計》表10-4查得=1.05；由《機械設(shè)計》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《機械設(shè)計》表10-5查得=2.44，=2.62。
3）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由《機械設(shè)計》表10-5查得=1.654，=1.59。
4）計算縱向重合度。
=0.318tanβ=0.318×30/153.44×25×tan20.2052°=0.572
5）根據(jù)縱向重合度，從《機械設(shè)計》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.91。
6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取安全系數(shù)S=1.25，則
[]=MPa=798MPa
由此計算：
7.2 軸的校核
后橋輸出軸強度最弱，因此首先對其校核。
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。
按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力
軸的材料為20Cr，滲碳淬火，由《機械設(shè)計》表15-1查得。因此，故安全。
8 總結(jié)
分動器是傳動系中的重要部件，也是決定整車性能的主要部件之一。分動器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、傳動平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。本設(shè)計依據(jù)高低檔傳動比設(shè)計越野汽車手動機械式分動器。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、傳動效率高、噪聲低。著重對分動器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進行設(shè)計計算，同時對各結(jié)構(gòu)件進行分析設(shè)計。
參考文獻
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（2）汽車設(shè)計，清華大學(xué)出版社，2001
（3）BOSCH汽車工程手冊（中文第二版），北京理工大學(xué)出版社，2004
（4）郭新華，汽車構(gòu)造，高等教育出版社，2008
（5）王望予，汽車設(shè)計，機械工業(yè)出版社，2004
（6）王黎欽、陳鐵鳴，機械設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008
（7）裘文言，機械制圖及CAD基礎(chǔ)，上海交通大學(xué)出版社，2004
（8）朱龍根，機械零件設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，1997
（9）Chris Longhurst，The Transmission Bible
（10）T.K.Garrett，The Motor Vehicle
致謝
在這次為期兩個多月的畢業(yè)設(shè)計，我收獲良多，獲得了許多珍貴的知識，學(xué)到了在許多書本上不可能收錄的東西。例如如何最大限度的利用規(guī)范，如何把規(guī)范里的明文規(guī)定運用到實際上去，如何獨立思考，如何與人相處融洽等等?？傊@次畢業(yè)設(shè)計使我在身心都得到了鍛煉，在此十分感謝我的導(dǎo)師李宏剛，以及在設(shè)計上給予我莫大幫助的同學(xué)，朋友。最后再次說聲感謝。
附錄
Off-road vehicles need roads and access roads are often in a bad case of driving, especially military vehicles driving conditions become more severe, which requires increasing the number of car wheel, therefore, have adopted the multi-axis drive off-road vehicles. For example, if a front wheel drive car into a ditch two front wheels are in, that car will not be able to power the engine friction with the ground through the wheels have driven and continue to move forward. And if the car's four wheels driving force can be generated, then, did not fall into the ditch and two wheels working, making the car kept running. In multi-axis drive the car, the output power to be allocated to each drive axle with sub-actuators. Installed in multi-drive vehicle of transmission after the bridge for the transmission and distribution power to the drive axle, double vice transmission purposes. Standing two files, also known as low-grade afterburner file. After the drive axle in order not to overload the permanent interlocking institutions, so that only the combination of front axle to hang after the afterburner file, and is used to overcome the bad roads and vehicles in roadless areas of greater resistance and a minimum travel speed and stability. High gear reducer for direct file or files.
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