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1、手动机械式分动器设计摘要本设计主要根据越野汽车的相关技术参数进行手动机械式分动器的设 计。根据匹配车型的使用条件和车辆参数选择分动器的结构形式，并按照 分动器系统的设计步骤和要求，具体进行了分动器轴、齿轮等零部件的相 关设计工作和校核工作，最后绘制了二维图纸。关键词：分动器；手动机械式；设计Design Of Manual Mechanical ActuatorAbstractThe design is based mainly on the Off-road vehicle related parameters at the design of the manual mechanical a
2、ctuator. 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
3、 the design and verification of the relevant work.Keywords: Actuator; Manual Mechanical; Design目录摘要Abstract1 绪论 .11.1 分动器简介 .11.2 分动器构造及原理 .21.3 分动器类型 .31.4 分动器的功用和设计要求 .42 分动器结构方案的选择 .52.1 传动方案 .52.2 齿轮的安排 .62.3 换挡结构形式 63 分动器主要参数的选择 .83.1 传动比分配 .83.2中心距A84 分动器齿轮参数的确定 .94.1 模数 .94.2压力角a 94.3螺旋角p 94.
4、4 齿宽 .104.5 各档齿轮齿数的分配 .105 分动器结构元件 145.1 齿轮 .145.2 轴及相关零件 .146 啮合套传动副的设计计算 .197 零件的校核 .207.1 齿轮的校核 .217.2 轴的校核 238 总结 .24 参考文献 .25致谢26附录271 绪 论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，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
5、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。1.1 分 动 器 简 介装于多桥驱动汽车的变速器后，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 载常设联锁机构，使只有结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程阻力及获得最低稳定车速。高速档 为直接档或为减速档。（ 1 ）带轴间差速器的分动器各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到各驱动桥。装有这种分动器的汽车，不 仅挂加力档时可使全轮驱动，以克服坏
6、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， 提高汽车在良好路面上的牵引性能。（ 2 ）不带轴间差速器的分动器各输出轴可以以相同的转速旋转，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系分离，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等的磨损。（ 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。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
7、，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，可在冰雪、泥沙和无路的地区地面行驶。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。1.2 分 动 器 的 构 造 及 原 理分动器的输入轴与变速器的第二轴相连，输出轴有两个或两个以上 通过万向传动装置分别与各驱动桥相连。二甜谑轮北京百曹切【若基汽牟行星机珂酬C2叶型分动器图1-1 北京吉普切诺基汽车行星机构 AMC207 型分动器分动器内除了具有高低两档及相应的换档机构外，还有前
8、桥接合套及 相应的控制机构。当越野车在良好路面上行驶时，只需后轮驱动，可以用 操纵手柄控制前桥接合套，切断前驱动桥输出轴的动力。分动器的工作要 求：（ 1 ）先接前桥，后挂低速档；（ 2 ）先退出低速档，再摘下前桥；上述要求可以通过操纵机构加以保 证。1.3 分 动 器 类 型（ 1 ）分时四驱 （Part time 4WD）这是一种驾驶者可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由 驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动 模式，这也是一般越野车或四驱 SUV 最常见的驱动模式。最显著的优点是 可根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。（ 2 ）全时四驱 （Full
9、time 4WD）这种传动系统不需要驾驶人选择操作，前后车轮永远维持四轮驱动模 式，行驶时将发动机输出扭矩按 50：50设定在前后轮上，使前后排车轮保 持等量的扭矩。全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性，有了 全时四驱系统，就可以在铺覆路面上顺利驾驶。但其缺点也很明显，那就 是比较废油，经济性不够好。而且，车辆没有任何装置来控制轮胎转速的 差异，一旦一个轮胎离开地面，往往会使车辆停滞在那里，不能前进。（ 3 ）适时驱动 （Real time 4WD）采用适时驱动系统的车辆可以通过电脑来控制选择适合当下情况的驱 动模式。在正常的路面，车辆一般会采用后轮驱动的方式。而一旦遇到路 面不良或驱
10、动轮打滑的情况，电脑会自动检测并立即将发动机输出扭矩分配给前排的两个车轮，自然切换到四轮驱动状态，免除了驾驶人的判断 和手动操作，应用更加简单。不过，电脑与人脑相比，反应毕竟较慢，而 且这样一来，也缺少了那种一切尽在掌握的征服感和驾驶乐趣。1.4 分 动 器 的 功 用 和 设 计 要 求分动器的功用就是将分动器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 轴与分动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。汽车全轮驱动，可在冰雪、泥沙和无 路的地区地面行驶。对分动器的设计要求要满足以下几点
11、：1 ) 便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑；2 ) 保证汽车必要的动力性和经济性；3 ) 换档迅速、省力、方便；4 ) 工作可靠。不得有跳档及换档冲击等现象发生；5 ) 分动器应有高的工作效率；6 ) 分动器的工作噪声低。2 分 动 器 结 构 方 案 的 选 择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
12、车上得到广泛应用。本设计采用的结构方案如图 2-1 所示。2.1 传 动 方 案分动器的设计类比于变速器和减速器的设计。现在汽车大多数都采用中间轴式变速器，采用输入轴与后轮输出轴同轴的形式，输入轴的后端经轴承在后轮输出轴的轴孔内，后轮输出要经过两对齿轮副的传递，因此 传动效率有所降低。2.2 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
13、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。2.3 换 档 结 构 形 式目前用于齿轮传动中的换挡结构形式主要有三种：1 ）滑动齿轮换挡通常是采用滑动直齿轮进行换挡，但也有采用滑动斜齿轮换挡的。滑 动直齿轮换挡的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换挡时齿端面 承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大。所以这 种换挡方式，一般仅用在较低的档位上，例如变速器中的一挡和倒挡。采 用滑动斜齿轮换挡，虽有工作平稳、承裁能力大、噪声小的优点，但它的 换挡仍然避免不了齿端面承受冲击。2 ）啮合套换挡用啮合套换挡，可将构成某传动比的一对齿轮，制成常啮合的斜齿轮。而斜齿轮上另外有一部分做成直的结合齿，用来与啮合套相啮合。3 ）同步器换挡现
