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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語
姓名：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 獅跑全輪驅(qū)動(dòng)汽車分動(dòng)器與變速器設(shè)計(jì)
工作起止日期： 2011 年 10 月 11 日起 2011 年 12 月 30 日止
指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)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(jì)（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(jì)（論文）答辯成績評定為：
對畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名
系部
汽車工程系
專業(yè)、班級
指導(dǎo)教師姓名
職稱
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
■是□否
題目名稱
獅跑全輪驅(qū)動(dòng)汽車分動(dòng)器與變速器設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義
全輪驅(qū)動(dòng)，又稱四輪驅(qū)動(dòng)，是指汽車前后輪都有動(dòng)力。這種總布置形式，由于全部車輪都是驅(qū)動(dòng)輪，充分利用了汽車的全部附著質(zhì)量，因此汽車有較大的驅(qū)動(dòng)力和克服障礙、防止打滑的能力。本設(shè)計(jì)以獅跑車為原型，采用兼時(shí)驅(qū)動(dòng)模式，駕駛員可以根據(jù)路面狀況，利用分動(dòng)器實(shí)現(xiàn)前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)三種驅(qū)動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換，可以很好的滿足不同情況下的使用要求。本設(shè)計(jì)采用逆向設(shè)計(jì)的方法，主要對分動(dòng)器和變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以為以后開展分動(dòng)器和變速器的設(shè)計(jì)提供參考
二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
通過對現(xiàn)有獅跑車上采用的分動(dòng)器和變速器進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上主要完成以下基本內(nèi)容：
（1）分動(dòng)器檔數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、齒輪參數(shù)的選擇。（2）分動(dòng)器強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇。（3）分動(dòng)器軸的設(shè)計(jì)。（4）分動(dòng)器同步器的設(shè)計(jì)。（5）設(shè)計(jì)三軸五檔變速器，完成變速器的布置方案分析。（6）變速器結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。（7）變速器同步器的設(shè)計(jì)。（8）各擋齒輪、軸的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核。
本設(shè)計(jì)采用文獻(xiàn)查閱法，大量收集資料查閱獅跑車分動(dòng)器和變速器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，利用計(jì)算分析法對分動(dòng)器和變速器軸、齒輪等強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。
利用實(shí)物參考方法，參照現(xiàn)有獅跑車所采用的分動(dòng)器和變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。
利用對比分析法，將所設(shè)計(jì)的分動(dòng)器和變速器與現(xiàn)有的分動(dòng)器進(jìn)行對比證明設(shè)計(jì)的正確性。
三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
（一）計(jì)算說明部分
包括分動(dòng)器和變速器設(shè)計(jì)過程分析及重要的零部件如齒輪和軸等的校核計(jì)算
（二）圖紙部分
分動(dòng)器裝配圖0#圖紙一張；變速器裝配圖0#圖紙一張
四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排
2011年10月1日——10月20日 查閱相關(guān)資料，初步確定設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告
10月21日 開題
10月22日——11月10日 完成分動(dòng)器的裝配圖繪制及相關(guān)零件的校核
11月11日——11月22日 完成變速器的裝配圖繪制及相關(guān)零件的校核
11月23日——11月25日 完成裝配圖并參加中期檢查
11月26日——12月5日 完成說明書的整理和撰寫工作，并檢查圖紙
12月6日——12月9日 準(zhǔn)備結(jié)題
12月10日——12月19日 最后核定說明書及圖紙，準(zhǔn)備上交全部材料
五、主要參考資料
[1] 郭新華．汽車構(gòu)造（第二版）．北京：高等教育出版社，2008．
[2] 高維山．汽車設(shè)計(jì)叢書—變速器[M]．北京：人民交通出版社，1990．
[3] 王望予．汽車設(shè)計(jì)（第4版）[M]． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004．
[4] 劉維信．汽車設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2001．
[5] 陳家瑞．汽車構(gòu)造[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[6] 鐘毅芳，唐增寶．機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001．
[7] 王黎欽，陳鐵鳴．機(jī)械設(shè)計(jì)（第4版）[M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008．
[8] Christian Bader．Power train electronics-progress on the use and development of the computer aided gearshift systems[J]．SAE 901160，1990．
[9] E．Hendricks．Qualitative and quantitative influence of a fully controlled on fuel economy and vehicle performance[J]．SAE 930668，1993．
[10] 余志生．汽車?yán)碚摚ǖ谌妫M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
[11] Bran Bach．Development of a Shift By Wire Synchronized 5-Speed Manual T ransmission[J]．SAE 980831，19988
[12] 王望予． 汽車設(shè)計(jì)（第3版）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000．
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 獅跑全輪驅(qū)動(dòng)車分
動(dòng)器與變速器設(shè)計(jì)
專 業(yè)
學(xué) 號
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
答辯日期
摘 要
本設(shè)計(jì)主要根據(jù)現(xiàn)代獅跑2.0L手動(dòng)四驅(qū)SUV汽車的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分動(dòng)器和變速器的設(shè)計(jì)。根據(jù)匹配車型的使用條件和車輛參數(shù)選擇分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式，并按照分動(dòng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求，具體進(jìn)行了分動(dòng)器軸、齒輪等零部件的相關(guān)設(shè)計(jì)工作和校核工作，在對機(jī)械式變速器的發(fā)展歷史、變速器的地位和作用，以及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行深入了解的基礎(chǔ)上研究了機(jī)械式變速器的基本結(jié)構(gòu)和變速原理，對機(jī)械式變速器各擋傳動(dòng)路線進(jìn)行了簡要分析，并以此為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了起亞獅跑汽車三軸五檔變速器，完成了變速器的布置方案分析、變速器回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、同步器設(shè)計(jì)、各擋齒輪、軸的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核、軸承的使用壽命計(jì)算等。
關(guān)鍵詞： 分動(dòng)器；設(shè)計(jì)；變速器；齒輪；同步器
Abstract
The design is based mainly on the modern lion run manually 2.0L four-wheel-drive SUV vehicle-related parameters at the design of the 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 sub-center distance of actuators, bevel gear and other parameters. And a sub-axis actuators, gears and other parts of the design and verification of the relevant work. At first, the thesis simply depicted the develop history of mechanical transmission, and it discussed the status and action of mechanical transmission as well as mechanical transmission’s current situation and forthcoming development trend. In addition, it studied the mechanical transmission’s basic structure and working principle. The transmission operation of every gear was researched. And mechanical transmission of three axles-five gears in KIA was designed based on above analysis. The layout plan of the mechanical transmission and the parameters of revolving parts were chose. At last, the synchronizer, axles and gears were designed and checked.
Keywords: Sub-actuator; design； transmission; gear; synchronizer
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 分動(dòng)器簡介 1
1.1.1 分動(dòng)器的構(gòu)造原理及設(shè)計(jì)要求 1
1.1.2 分動(dòng)器類型 2
1.2 變速器的發(fā)展概況 3
1.2.1 變速器的設(shè)計(jì)要求 3
第2章 主要參數(shù)的選擇 4
2.1 分動(dòng)器 4
2.1.1 檔數(shù)及傳動(dòng)比 4
2.1.2 中心距的確定 5
2.1.3 齒輪參數(shù)的確定 5
2.2 變速器 8
2.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 8
2.2.2 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 10
2.2.3 檔數(shù)及各檔傳動(dòng)比 11
2.2.4 中心距的確定 11
2.2.5 齒輪參數(shù)的確定 12
第3章 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 15
3.1 分動(dòng)器 15
3.1.1 齒輪的失效形式與原因 15
3.1.2 齒輪強(qiáng)度的計(jì)算與校核 15
3.2 變速器 17
3.2.1輸入軸常嚙合齒輪 17
3.2.2輸出軸齒輪 18
3.2.3中間軸齒輪 19
第4章 軸的初選與強(qiáng)度計(jì)算 22
4.1 分動(dòng)器軸的初選與計(jì)算 22
4.2 鍵的選擇與計(jì)算 23
4.3 變速器軸的初選與計(jì)算 23
4.3.1 軸的尺寸初選 23
4.3.2 輸出軸的計(jì)算 24
4.3.3 中間軸的計(jì)算 28
第5章 同步器 33
5.1 同步器的結(jié)構(gòu)類型 33
5.2 鎖環(huán)式同步器工作原理 33
5.3鎖環(huán)式同步器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 36
第6章 軸承的選用與壽命計(jì)算 38
6.1分動(dòng)器軸承 38
6.2變速器軸承 38
6.2.2 輸出軸后端軸承 38
6.2.2 輸入軸后端軸承 40
6.2.3 中間軸前端軸承 41
6.2.4 中間軸后端軸承 42
結(jié) 論 44
參考文獻(xiàn) 45
致 謝 46
3
第1章 緒論
1.1 分動(dòng)器簡介
多橋驅(qū)動(dòng)的越野汽車的傳動(dòng)系中均裝有分動(dòng)器。分動(dòng)器也是一組齒輪傳動(dòng)裝置，其主要功用是將變速器輸出的動(dòng)力分配到各個(gè)驅(qū)動(dòng)橋。另外，由于大多數(shù)分動(dòng)器都有兩個(gè)檔位，所以它還兼起副變速器的作用[1]。
（1）帶軸間差速器的分動(dòng)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(dòng)比決定。據(jù)此，可將轉(zhuǎn)矩按軸荷分配到各驅(qū)動(dòng)橋。裝有這種分動(dòng)器的汽車，不僅掛加力檔時(shí)可使全輪驅(qū)動(dòng)，以克服壞路面和無路地區(qū)地面的較大阻力，而且掛分動(dòng)器的高檔時(shí)也可使全輪驅(qū)動(dòng)，以充分利用附著重量及附著力，提高汽車在好路面上的牽引性能。
（2）不帶軸間差速器的分動(dòng)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(dòng)輪的阻力及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)的分動(dòng)器在掛低檔時(shí)同時(shí)將接通前驅(qū)動(dòng)橋；而掛高檔時(shí)前驅(qū)動(dòng)橋則一定與傳動(dòng)系分離，使變?yōu)閺膭?dòng)橋以避免發(fā)生功率循環(huán)并降低汽車在好路面上行駛時(shí)的動(dòng)力消耗及輪胎等的磨損。
（3）裝有超越離合器的分動(dòng)器
利用前后輪的轉(zhuǎn)速差使當(dāng)后輪滑轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)接上前驅(qū)動(dòng)橋，倒檔時(shí)則用另一超越離合器工作。
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，是4x4越野車汽車傳動(dòng)系中不可缺少的傳動(dòng)部件，它的前部與汽車變速箱聯(lián)接，將其輸出的動(dòng)力經(jīng)適當(dāng)變速后同時(shí)傳給汽車的前橋和后橋，此時(shí)汽車全輪驅(qū)動(dòng)，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。
1.1.1 分動(dòng)器的構(gòu)造原理及設(shè)計(jì)要求
分動(dòng)器的輸入軸與變速器的第二軸相連，輸出軸有兩個(gè)或兩個(gè)以上，通過萬向傳動(dòng)裝置分別與各驅(qū)動(dòng)橋相連。
對分動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求要滿足以下幾點(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；
分動(dòng)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(jī)構(gòu)加以保證。
1.1.2 分動(dòng)器類型
（1）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，通過接通或斷開分動(dòng)器來變化兩輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)模式，這也是一般越野車或四驅(qū)SUV最常見的驅(qū)動(dòng)模式。最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)實(shí)際情況來選取驅(qū)動(dòng)模式，比較經(jīng)濟(jì)。
（2）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，車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉(zhuǎn)速的差異，一旦一個(gè)輪胎離開地面，往往會使車輛停滯在那里，不能前進(jìn)。
（3）適時(shí)驅(qū)動(dòng)(Real－time 4WD)
采用適時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)模式。在正常的路面，車輛一般會采用后輪驅(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，電腦會自動(dòng)檢測并立即將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩分配給前排的兩個(gè)車輪，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)用更加簡單。
摘 要
本設(shè)計(jì)主要根據(jù)現(xiàn)代獅跑2.0L手動(dòng)四驅(qū)SUV汽車的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分動(dòng)器和變速器的設(shè)計(jì)。根據(jù)匹配車型的使用條件和車輛參數(shù)選擇分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式，并按照分動(dòng)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和要求，具體進(jìn)行了分動(dòng)器軸、齒輪等零部件的相關(guān)設(shè)計(jì)工作和校核工作，在對機(jī)械式變速器的發(fā)展歷史、變速器的地位和作用，以及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行深入了解的基礎(chǔ)上研究了機(jī)械式變速器的基本結(jié)構(gòu)和變速原理，對機(jī)械式變速器各擋傳動(dòng)路線進(jìn)行了簡要分析，并以此為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了起亞獅跑汽車三軸五檔變速器，完成了變速器的布置方案分析、變速器回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、同步器設(shè)計(jì)、各擋齒輪、軸的設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核、軸承的使用壽命計(jì)算等。
關(guān)鍵詞： 分動(dòng)器；設(shè)計(jì)；變速器；齒輪；同步器
Abstract
The design is based mainly on the modern lion run manually 2.0L four-wheel-drive SUV vehicle-related parameters at the design of the 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 sub-center distance of actuators, bevel gear and other parameters. And a sub-axis actuators, gears and other parts of the design and verification of the relevant work. At first, the thesis simply depicted the develop history of mechanical transmission, and it discussed the status and action of mechanical transmission as well as mechanical transmission’s current situation and forthcoming development trend. In addition, it studied the mechanical transmission’s basic structure and working principle. The transmission operation of every gear was researched. And mechanical transmission of three axles-five gears in KIA was designed based on above analysis. The layout plan of the mechanical transmission and the parameters of revolving parts were chose. At last, the synchronizer, axles and gears were designed and checked.
Keywords: Sub-actuator; design； transmission; gear; synchronizer
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 分動(dòng)器簡介 1
1.1.1 分動(dòng)器的構(gòu)造原理及設(shè)計(jì)要求 1
1.1.2 分動(dòng)器類型 2
1.2 變速器的發(fā)展概況 3
1.2.1 變速器的設(shè)計(jì)要求 3
第2章 主要參數(shù)的選擇 4
2.1 分動(dòng)器 4
2.1.1 檔數(shù)及傳動(dòng)比 4
2.1.2 中心距的確定 5
2.1.3 齒輪參數(shù)的確定 5
2.2 變速器 8
2.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 8
2.2.2 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 10
2.2.3 檔數(shù)及各檔傳動(dòng)比 11
2.2.4 中心距的確定 11
2.2.5 齒輪參數(shù)的確定 12
第3章 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 15
3.1 分動(dòng)器 15
3.1.1 齒輪的失效形式與原因 15
3.1.2 齒輪強(qiáng)度的計(jì)算與校核 15
3.2 變速器 17
3.2.1輸入軸常嚙合齒輪 17
3.2.2輸出軸齒輪 18
3.2.3中間軸齒輪 19
第4章 軸的初選與強(qiáng)度計(jì)算 22
4.1 分動(dòng)器軸的初選與計(jì)算 22
4.2 鍵的選擇與計(jì)算 23
4.3 變速器軸的初選與計(jì)算 23
4.3.1 軸的尺寸初選 23
4.3.2 輸出軸的計(jì)算 24
4.3.3 中間軸的計(jì)算 28
第5章 同步器 33
5.1 同步器的結(jié)構(gòu)類型 33
5.2 鎖環(huán)式同步器工作原理 33
5.3鎖環(huán)式同步器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 36
第6章 軸承的選用與壽命計(jì)算 38
6.1分動(dòng)器軸承 38
6.2變速器軸承 38
6.2.2 輸出軸后端軸承 38
6.2.2 輸入軸后端軸承 40
6.2.3 中間軸前端軸承 41
6.2.4 中間軸后端軸承 42
結(jié) 論 44
參考文獻(xiàn) 45
致 謝 46
IV
第1章 緒論
1.1 分動(dòng)器簡介
多橋驅(qū)動(dòng)的越野汽車的傳動(dòng)系中均裝有分動(dòng)器。分動(dòng)器也是一組齒輪傳動(dòng)裝置，其主要功用是將變速器輸出的動(dòng)力分配到各個(gè)驅(qū)動(dòng)橋。另外，由于大多數(shù)分動(dòng)器都有兩個(gè)檔位，所以它還兼起副變速器的作用[1]。
（1）帶軸間差速器的分動(dòng)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(dòng)比決定。據(jù)此，可將轉(zhuǎn)矩按軸荷分配到各驅(qū)動(dòng)橋。裝有這種分動(dòng)器的汽車，不僅掛加力檔時(shí)可使全輪驅(qū)動(dòng)，以克服壞路面和無路地區(qū)地面的較大阻力，而且掛分動(dòng)器的高檔時(shí)也可使全輪驅(qū)動(dòng)，以充分利用附著重量及附著力，提高汽車在好路面上的牽引性能。
（2）不帶軸間差速器的分動(dòng)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(dòng)輪的阻力及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)的分動(dòng)器在掛低檔時(shí)同時(shí)將接通前驅(qū)動(dòng)橋；而掛高檔時(shí)前驅(qū)動(dòng)橋則一定與傳動(dòng)系分離，使變?yōu)閺膭?dòng)橋以避免發(fā)生功率循環(huán)并降低汽車在好路面上行駛時(shí)的動(dòng)力消耗及輪胎等的磨損。
（3）裝有超越離合器的分動(dòng)器
利用前后輪的轉(zhuǎn)速差使當(dāng)后輪滑轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)接上前驅(qū)動(dòng)橋，倒檔時(shí)則用另一超越離合器工作。
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，是4x4越野車汽車傳動(dòng)系中不可缺少的傳動(dòng)部件，它的前部與汽車變速箱聯(lián)接，將其輸出的動(dòng)力經(jīng)適當(dāng)變速后同時(shí)傳給汽車的前橋和后橋，此時(shí)汽車全輪驅(qū)動(dòng)，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。
1.1.1 分動(dòng)器的構(gòu)造原理及設(shè)計(jì)要求
分動(dòng)器的輸入軸與變速器的第二軸相連，輸出軸有兩個(gè)或兩個(gè)以上，通過萬向傳動(dòng)裝置分別與各驅(qū)動(dòng)橋相連。
對分動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求要滿足以下幾點(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；
分動(dòng)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(jī)構(gòu)加以保證。
1.1.2 分動(dòng)器類型
（1）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，通過接通或斷開分動(dòng)器來變化兩輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)模式，這也是一般越野車或四驅(qū)SUV最常見的驅(qū)動(dòng)模式。最顯著的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)實(shí)際情況來選取驅(qū)動(dòng)模式，比較經(jīng)濟(jì)。
（2）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，車輛沒有任何裝置來控制輪胎轉(zhuǎn)速的差異，一旦一個(gè)輪胎離開地面，往往會使車輛停滯在那里，不能前進(jìn)。
（3）適時(shí)驅(qū)動(dòng)(Real－time 4WD)
采用適時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)模式。在正常的路面，車輛一般會采用后輪驅(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，電腦會自動(dòng)檢測并立即將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩分配給前排的兩個(gè)車輪，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)用更加簡單。
1.2 變速器的發(fā)展概況
汽車是最重要的現(xiàn)代化交通工具，又是科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志，而變速器又是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)重要的總成。機(jī)械式變速器經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，己積累了相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，形成不少定型的產(chǎn)品，現(xiàn)代商用車和乘用車大都采用機(jī)械變速器。在變速器上廣泛采用斜齒常嚙合齒輪傳動(dòng)，用同步器換檔。從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）、無級變速器（CVT）[2]。
手動(dòng)變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值。比如，一檔變速比是3.85，二檔是2.55，再到五檔的0.75，這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動(dòng)比，總共只有5個(gè)值(即有5級)，所以說它是有級變速器。
自動(dòng)變速器（Automatic Transmission），利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。無級變速系統(tǒng)不像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來變速，其傳動(dòng)比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。
1.2.1 變速器的設(shè)計(jì)要求
汽車設(shè)計(jì)中對齒輪變速器的要求是：
（1） 傳遞兩個(gè)平行軸或相交軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩；
（2） 保證傳動(dòng)比恒定不變,能達(dá)到預(yù)定的工作壽命
（3） 能傳遞足夠大的動(dòng)力，工作可靠,保證較高的運(yùn)動(dòng)精度;
（4） 與汽車采用的內(nèi)燃機(jī)匹配后使汽車具有較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；
傳動(dòng)效率高、重量輕、體積小、噪聲低、制造簡單、維修方便等
第2章 主要參數(shù)的選擇
2.1 分動(dòng)器
本設(shè)計(jì)是根據(jù)起亞獅跑手動(dòng)四驅(qū)SUV而開展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)均來源于此種車型，具體參數(shù)如下表所示：
表2-1 分動(dòng)器設(shè)計(jì)參數(shù)
項(xiàng) 目
參 數(shù)
最高時(shí)速
171km/h
輪胎型號
235/60 R16
發(fā)動(dòng)機(jī)型號
CVVT
最大扭矩
184/4500
最大功率
104/6000
整車整備質(zhì)量
2090Kg
2.1.1 檔數(shù)及傳動(dòng)比
為了增強(qiáng)汽車在不好道路的驅(qū)動(dòng)力，目前，四驅(qū)車一般用2個(gè)檔位的分動(dòng)器，分為高檔和低檔.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)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。
汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。
本設(shè)計(jì)中的參數(shù)均來自獅跑車原型，低檔傳動(dòng)比=1.5，高檔傳動(dòng)比=0.8
2.1.2 中心距的確定
中心距是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對分動(dòng)器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小，而且對輪齒的接觸強(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)度來確定。三軸式變速器的中心距A（mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定：
(2-1)
式中，K A----中心距系數(shù)。對轎車，K A =8.9～9.3；對貨車，K A =8.6～9.6
TI max ----變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩
TI max=Te max igI η =670.9N﹒m
故可得出初始中心距A=80mm。
2.1.3 齒輪參數(shù)的確定
（1）齒輪模數(shù)
建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合JB111-60規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。
第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)mn
(2-2)
其中,=184Nm，可得出=2.67。
同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一分動(dòng)器中的結(jié)合套模數(shù)都相同，轎車和輕型貨車取2～3.5。本設(shè)計(jì)取3。
（2）齒形、壓力角、螺旋角和齒寬
壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角取20°,嚙合套或同步器取30o；斜齒輪螺旋角25°。
應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使軸上是軸向力相互抵消。為此，第二軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸的斜齒輪左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。
齒輪寬度的大小直接影響著齒輪的承載能力，加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。
通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬：
直齒=,為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0
斜齒=,為齒寬系數(shù)，取為6.0～8.5
本設(shè)計(jì)=3×8=24
為齒寬(mm)。采用接合套或同步器換檔時(shí)，其接合套的工作寬度初選時(shí)可取為2～4mm。
第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加,接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。
（3）各檔齒數(shù)的確定
在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來說明分配各檔齒數(shù)的方法。
（4）確定低檔齒輪的齒數(shù)
低檔傳動(dòng)比=1.5，其中=80mm、=3；由
（2-3）
有=48
示采用的相關(guān)參數(shù)均來源于此種車型：