輕型越野車自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的分析與設(shè)計(jì)【全套設(shè)計(jì)含CAD圖紙、說(shuō)明書】

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輕型越野車自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的設(shè)計(jì) 摘 要 分動(dòng)器是越野車上將扭矩分配給各驅(qū)動(dòng)橋的部件，越來(lái)越多的全時(shí)分動(dòng)器出現(xiàn)在各類越野車上。但是，全時(shí)分動(dòng)器的扭矩分配由差速機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配時(shí)機(jī)存在著諸多問(wèn)題，還有油耗高等劣勢(shì)。分時(shí)分動(dòng)器則能夠很好的給出需要的扭矩分配，但需要駕駛者手動(dòng)操作。自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器將能夠解決這個(gè)問(wèn)題。 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器將變速器輸出的動(dòng)力自動(dòng)分配到各驅(qū)動(dòng)橋，并進(jìn)一步增大扭矩。自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器也是一個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，它在電控單元的操作下會(huì)自動(dòng)作出對(duì)車輛工況的反應(yīng)，操作換檔機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分時(shí)驅(qū)動(dòng)。 統(tǒng)計(jì)以往的分動(dòng)器的研發(fā)歷史及其結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，輕型越野車自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器需要采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和金屬鏈傳動(dòng)裝置，換檔機(jī)構(gòu)使用嚙合套與同步器。對(duì)行星齒輪的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到了分時(shí)分動(dòng)器行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的主要尺寸。 文中對(duì)分動(dòng)器進(jìn)行了具體的分類，詳盡介紹了當(dāng)前主流的分動(dòng)器型式，可以為分動(dòng)器的進(jìn)一步深入研究提供一定的幫助。 關(guān)鍵詞 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器；行星減速機(jī)構(gòu)；鏈傳動(dòng)；同步器 THE ANALYSIS AND DESIGN FOR AUTO PART TIME TRANSFER CASE OF THE SUV Abstract The transfer case could distribute the power which is deferent from the transmission to each driving axle, and enlarge the torque. Transfer case, also one gear system, fix to the frame solely, which connect the transmission with it's input shaft joint together with the transmission's output shaft by universal device, and have two or more output shaft which connect to every driving axle by universal device. Based on the development history and structure and/or functional characteristics of the transfer case before, the article analysis and design the auto part time transfer case of the light-duty go-anywhere vehicle. By the systematical study and data gathering of the transfer case and/or transmission system, this article place stress on the designing of the institution of the transfer case. Design adopt skewed tooth planet reducing mechanism, and chain-driven 4WD system with the synchronizing device. It's torque capacity large, light in weight, high transmission efficiency, noise smallness, gearshift portability nicety that thereof merit. This article as many should compile the knowledge system relates transfer case, supply definite theory gist for the more design and research of the part time transfer case. Key words auto part time transfer case, planet reducing mechanism, chain gear, synchronizing device 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 5 1.3 本研究課題主要研究?jī)?nèi)容 11 第2章 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的組成及其工作原理 12 2.1 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的組成 12 2.2 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的工作原理 24 2.3 本章小結(jié) 25 第3章 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 3.1 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器結(jié)構(gòu)方案 27 3.2 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的軸及齒輪型式 27 3.3 換檔機(jī)構(gòu) 28 3.4 軸承形式 28 3.5 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的殼體 28 3.6 潤(rùn)滑及密封 28 3.7 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 29 3.7.1 行星輪系的類型選擇 29 3.7.2 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇 30 3.7.3 行星輪系的均載 31 3.7.4 分動(dòng)器的齒輪尺寸初選 31 3.7.5 行星齒輪尺寸參數(shù)計(jì)算 32 3.7.6 分動(dòng)器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇 35 3.8 分動(dòng)器的軸與軸承 39 3.8.1 分動(dòng)器的軸 39 3.8.2 變速器軸承 39 3.9 同步器的選用 39 3.10 本章小結(jié) 40 結(jié) 論 41 致 謝 42 參考文獻(xiàn) 43 IV 第1章 緒論 1.1 課題研究的目的和意義 越野汽車上，為了將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，均裝有分動(dòng)器。分動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)也是1個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。為了增加傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比和檔數(shù)，絕大多數(shù)越野車都裝用兩檔分動(dòng)器，使之兼起副變速器的作用。 裝有上述傳統(tǒng)分動(dòng)器形式的汽車，當(dāng)用全部車輪驅(qū)動(dòng)行駛于不平路面或彎道上時(shí)，或在前后驅(qū)動(dòng)輪由于輪胎磨損而半徑不等的情況下行駛時(shí)，將引起發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗、輪胎及傳動(dòng)零件磨損。另外，傳統(tǒng)越野車的分動(dòng)器是將扭矩平均分配給各個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的。而前橋的軸負(fù)荷一般小于后橋的軸負(fù)荷，因此，在汽車行駛阻力較大的情況下，前橋車輪的滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)高于后橋車輪的滑轉(zhuǎn)趨勢(shì)。一旦前橋車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，由于軸間差速器的作用，后橋車輪將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不能充分利用后橋車輪與地面間的附著條件，影響了汽車的通過(guò)性。 因此，為克服這些缺點(diǎn)，并將扭矩能大體根據(jù)路面狀況分配給各驅(qū)動(dòng)橋，需要一種分動(dòng)器。該分動(dòng)器能夠合理地向前后橋分配了扭矩，又起到了副駕駛的作用。其箱體與變速器的箱體裝在一起，結(jié)構(gòu)十分緊湊，與變速器一起同時(shí)完成了變速、分動(dòng)等各項(xiàng)任務(wù)，中間又省去了萬(wàn)向傳動(dòng)裝置聯(lián)結(jié)。 在現(xiàn)代化進(jìn)程日益加速的今天，汽車跟人們的生活息息相關(guān)，而且人們對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、排放等各方面性能的要求越來(lái)越高，這不得不使生產(chǎn)商對(duì)汽車的各個(gè)部分進(jìn)行改造創(chuàng)新以適應(yīng)市場(chǎng)的要求。作為傳動(dòng)系統(tǒng)部件的分動(dòng)器也經(jīng)歷了幾次技術(shù)革新，從手動(dòng)檔發(fā)展到現(xiàn)在的自動(dòng)檔。80年代以來(lái)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，分時(shí)分動(dòng)器自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)一步完善，在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價(jià)格比大大提高。 作為分動(dòng)器及傳動(dòng)系統(tǒng)部件的制造商，博格華納（Borg Warne）公司以及NVG公司都有堪稱經(jīng)典的佳作，在軍用越野車及著名品牌吉普公司的系列車型上都可以見(jiàn)到它們的身影。 裝于多橋驅(qū)動(dòng)汽車的變速器之后，用于傳遞和分配動(dòng)力至各驅(qū)動(dòng)橋，兼作副變速器之用。常設(shè)兩個(gè)檔，低檔又稱為加力檔。為了不使后驅(qū)動(dòng)橋超載常設(shè)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，使只有接合前驅(qū)動(dòng)橋以后才能掛上加力檔，并用于克服汽車在壞路面上和無(wú)路地區(qū)的較大行駛阻力及獲得最穩(wěn)定車速（在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩下一般為2.5~5km/h）。高檔為直接檔或亦為減速檔。 圖1-1給出了分動(dòng)器的幾種結(jié)構(gòu)方案的簡(jiǎn)圖，其中有帶軸間差速器的分動(dòng)器，有不帶軸間差速器的，也有裝超越離合器的結(jié)構(gòu)。 1-軸間差速器； 2-超越離合器 圖1-1 分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖 （1） 帶軸間差速器的分動(dòng)器 帶有軸間差速器的分動(dòng)器，見(jiàn)圖1-1（b）及圖1-2，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)矩按軸荷分配等比例地分配到各驅(qū)動(dòng)橋。裝用這種分動(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(wú)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。軸間差速器可消除多橋驅(qū)動(dòng)汽車的功率循環(huán)，后者損耗汽車功率，加速輪胎磨損，使零件超載，使動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及通過(guò)性變差。但軸間差速器降低了汽車的抗滑能力，常需加差速鎖，見(jiàn)圖1-1（b）及圖1-2。 圖1-2 帶有軸間差速器的分動(dòng)器 （2） 不帶軸間差速器的分動(dòng)器 不帶軸間差速器的分動(dòng)器，見(jiàn)圖1-1（a）及圖1-3，各輸出軸具有相同轉(zhuǎn)速，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)橋分離（見(jiàn)圖1-3），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)力消耗及輪胎磨損。 1，3-換檔嚙合套和接合齒；2，4，6-分別為第一軸、第二軸和中間軸； 5-中央制動(dòng)器 圖1-3 不帶軸間差速器的分動(dòng)器 （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，見(jiàn)圖1-1（c）（d）。 有的分動(dòng)器兼用齒輪及傳動(dòng)鏈。分動(dòng)器主要參數(shù)（中心距、齒輪模數(shù)、軸徑等）選擇可按變速器相應(yīng)參數(shù)選擇的計(jì)算公式進(jìn)行。分動(dòng)器多采用飛濺潤(rùn)滑。操縱機(jī)構(gòu)的安置可靠，不應(yīng)受車架等變形的影響。 分動(dòng)器的低檔傳動(dòng)比，通常是按在發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩下汽車行駛阻力很大的松軟地面上的最小穩(wěn)定車速來(lái)選擇的，因此按驅(qū)動(dòng)車輪的最大附著力矩（取=0.7）為計(jì)算載荷時(shí)分動(dòng)器低檔進(jìn)行經(jīng)強(qiáng)度計(jì)算則更為合理。 軸承的計(jì)算旋轉(zhuǎn)頻率可按平均車速確定。計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮到分動(dòng)器工作時(shí)間的92%~95%是處于高檔。 1.2 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 圖1-4 特拉卡VS大切諾基 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)近幾年興起SUV熱，一時(shí)間風(fēng)起潮涌，各路諸侯爭(zhēng)先恐后，大小通吃，甚至達(dá)到了魚龍混雜的地步。有便宜到幾萬(wàn)元的所謂經(jīng)濟(jì)型SUV，當(dāng)然還有正規(guī)軍，就是那些合資大廠陸續(xù)引進(jìn)了一些國(guó)外品牌的產(chǎn)品，還有進(jìn)口商也對(duì)SUV情有獨(dú)衷。 SUV就是運(yùn)動(dòng)多用途車的英文縮寫，國(guó)內(nèi)也就是近幾年才興起用這個(gè)詞，實(shí)際上在國(guó)外這個(gè)概念的歷史也不超過(guò)20年。過(guò)去我們就把這類車叫越野車，還有人管它們叫吉普。 越野車，在那些生活和工作在道路條件比較差的地區(qū)的人們把它視為車輛的一種實(shí)用功能；還有一類追求極限、喜歡刺激、勇于挑戰(zhàn)的人群，他們把越野當(dāng)作一種運(yùn)動(dòng)。后來(lái)的SUV則在傳統(tǒng)越野車的基礎(chǔ)上加入了轎車化的舒適性，從而吸引更多買主，本質(zhì)還是一樣的，只是適應(yīng)范圍更廣而已。為了實(shí)用性的人，可以在平時(shí)面對(duì)良好路況時(shí)享受到接近甚至不遜于轎車的舒適性，而有要應(yīng)付壞路或無(wú)路的情況時(shí)，SUV的越野能力也可以派上用場(chǎng)，所以像這類地區(qū)SUV的保有量就非常大；那些生活在城市中的人，偶爾需要刺激和放松的時(shí)候，可以就用自己平日的坐駕開(kāi)到郊外，到野地里撒個(gè)歡兒，這個(gè)任務(wù)也要SUV來(lái)完成。但對(duì)于眾多SUV來(lái)說(shuō)，越野只能算是一種業(yè)余生活，盡管空有一身本領(lǐng)，卻只是成天在城市叢林中穿梭，與那些轎車為伍，其實(shí)挺沒(méi)勁的。所以在SUV的發(fā)展過(guò)程中，專業(yè)化和細(xì)分化是趨勢(shì)。 影響SUV性能的因素基本可以歸入三個(gè)坐標(biāo)中，一個(gè)是越野能力，一個(gè)是舒適性，還有就是價(jià)格。其中前兩項(xiàng)是互相制約的，可以說(shuō)是此消彼長(zhǎng)，越野性能越強(qiáng)，舒適性就越差，當(dāng)越野性能超強(qiáng)時(shí)，比如悍馬H1，根本不能談什么舒適性，也就算不上是SUV了。而價(jià)格因素則決定了產(chǎn)品在市場(chǎng)中所處的檔次。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，可以劃分出越野型SUV和城市型SUV，當(dāng)然還有中庸派，這里就不單算一類了。對(duì)于同為四驅(qū)的SUV們來(lái)說(shuō)，一款車究竟偏向于哪類，很多時(shí)候需要深入體會(huì)，才能了解車輛的一些性能特點(diǎn)。不過(guò)有一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以幫助我們很快地作出判斷，主要有以下三點(diǎn)：是否有大梁、是否有加力箱、是否有差速鎖。其中三樣都有無(wú)疑是越野型，缺一、兩樣還要具體情況具體分析，而三樣都沒(méi)有的當(dāng)然就是城市型了。 四輪驅(qū)動(dòng)（4WD）技術(shù)的誕生顯然延伸了汽車運(yùn)動(dòng)的極限空間，而汽車分動(dòng)器則是主宰四輪驅(qū)動(dòng)的核心。其功能是將變速器輸出的動(dòng)力。分配到兩個(gè)驅(qū)動(dòng)橋，最后將動(dòng)力傳輸至四個(gè)車輪。 汽車分動(dòng)器的型式大致有三種： 分時(shí)（PART TIME）分動(dòng)器：同時(shí)具有兩輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)檔位的分動(dòng)器，其四輪驅(qū)動(dòng)高檔無(wú)軸問(wèn)差速器機(jī)構(gòu)。這種分動(dòng)器需要駕駛者自己根據(jù)汽車行駛路況。手工切換4×2或4×4驅(qū)動(dòng)方式。 全時(shí)／分時(shí)分動(dòng)器：同時(shí)具有兩輪驅(qū)動(dòng)和四輪驅(qū)動(dòng)檔位。其四輪驅(qū)動(dòng)高檔帶軸間差速器機(jī)構(gòu)。這種分動(dòng)器在分時(shí)基礎(chǔ)上增加了全時(shí)的功能。雖然可以自動(dòng)切換驅(qū)動(dòng)方式，但在扭力分配上是個(gè)定值。因而具有局限性。 全時(shí)（FULL TIME）分動(dòng)器：只具有四輪驅(qū)動(dòng)檔位的分動(dòng)器。其四輪驅(qū)動(dòng)高檔帶軸間差速器機(jī)構(gòu)。此分動(dòng)器依靠軸間差速器機(jī)構(gòu)，自動(dòng)切換為實(shí)際行駛時(shí)的兩輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)。并進(jìn)行合理的扭力分配。又稱為永久四輪驅(qū)動(dòng)。永久四輪驅(qū)動(dòng)概念全時(shí)（FULL TIME）分動(dòng)器在4 ALL TIME驅(qū)動(dòng)模式時(shí)。是全自動(dòng)地用于所有路面。例如冰雪路面。砂石路面。沙灘和干燥路面。 吉普是四驅(qū)的王者，在吉普車的傳動(dòng)系分動(dòng)器系列里，有以下經(jīng)典： Selec--Trac中央差速器 吉普自由人采用的是Selec--Trac中央差速器，廠方代號(hào)為NV242，基本上在1992年時(shí)已經(jīng)問(wèn)世，不過(guò)與大切諾基所使用的Quadra—Trac有所不同。 Selec—Trac平時(shí)采用2WD驅(qū)動(dòng)模式，前輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)矩全部輸送到后輪。待需要在雪地和泥地穿行時(shí)，2WD驅(qū)動(dòng)模式變成4PT（Part Time）模式，分動(dòng)器將轉(zhuǎn)矩前后50：50分配。但是需要注意的是4PT模式不能用在干燥路面。4PT模式切入4FT（Full Time）模式后，越野車便可以適合干燥和泥濘兩種路面。此時(shí)的前后轉(zhuǎn)矩分配是48：52，中央差速器允許前后軸的轉(zhuǎn)速不同。4PT變成4FT時(shí)，必須在時(shí)速88千米/時(shí)以下操作。與通常的越野車不同，Selec—Trac提供N（neutral）模式，它可以切斷動(dòng)力輸出讓四輪滑行，而不需要將驅(qū)動(dòng)軸斷開(kāi)。4LO模式是低速高轉(zhuǎn)矩模式，切入4LO模式必須先進(jìn)入N模式，這種模式是真正的越野模式。這種降速增扭的做法可以將轉(zhuǎn)矩提升2.72倍。要進(jìn)入4LO模式，車速必須在3.2千米/時(shí)與4.8千米/時(shí)之間，否則的話會(huì)損毀變速箱。 Command-Trac中央差速器 Command-Trac擁有2H、4H、N和4L四種驅(qū)動(dòng)模式。Command-Trac的2H驅(qū)動(dòng)模式與Selec—Trac的2WD驅(qū)動(dòng)模式相同，都是雙后輪驅(qū)動(dòng)。從2H切入4H模式，行車速度必須低于88千米/時(shí)。前后輪轉(zhuǎn)矩分配是50：50，同Selec—Trac的4PT模式相同，4H也只能在華的或者松軟的土地上行駛。Command-Trac與Selec—Trac的N模式完全相同。Command-Trac的4L模式等同于Selec—Trac的4LO模式，切入要求也相同。 Quadra-Trac I中央差速器 這是一個(gè)只能的牽引系統(tǒng)。當(dāng)遇到積雪、高低不平的路面以及砂石，車子出現(xiàn)打滑時(shí)，Quadra-Trac I分動(dòng)器會(huì)迅速且靜謐地坐出反應(yīng)。Command-Trac中的轉(zhuǎn)子耦合器可感受到速度的變化，并自動(dòng)將扭矩分配到前后橋中最有牽引力的一個(gè)，這一切都不用司機(jī)進(jìn)行操作。 Quadra-Trac II中央差速器此四輪系統(tǒng)帶有低速模式（4LO），專為惡劣的越野路面而設(shè)計(jì)。險(xiǎn)惡的條件下，它可提供增強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩輸出，而在一般的駕駛條件下則可使操縱更加平順。在正常駕駛條件（4 ALL TIME）下，Quadra-Trac II噪音更小，運(yùn)轉(zhuǎn)模式與Quadra-Trac I相同。此外，Quadra-Trac II帶有N模式。 Rock-Trac中央差速器 Rock-Trac與Command-Trac基本相同，只是在4L模式下它的齒輪比達(dá)到4：1。它的轉(zhuǎn)矩輸出及其強(qiáng)大，適合攀爬陡峭懸崖。這種分動(dòng)器只用在牧馬人上。 Quadra-Drive系統(tǒng)： Quadra-Drive系統(tǒng)位于業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)地位，這使大切諾基有過(guò)人的越野能力，它將第2代Quadra-Trac II分動(dòng)器及Vari-Lok前后軸差速器結(jié)合起來(lái)，展現(xiàn)了一個(gè)完美的4輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Quadra-Drive系統(tǒng)有能力在只有一個(gè)前輪有牽引力時(shí)，仍能保證汽車前行。普通駕駛時(shí)，Quadra-Trac II分動(dòng)器將更多的動(dòng)力分配到后輪。在此期間如果有一個(gè)輪胎失去了牽引力，在前軸與后軸之間便形成了一個(gè)速度差異，致使內(nèi)齒輪油泵在多片離合器包施以液壓將動(dòng)力傳送到前軸。該系統(tǒng)將會(huì)始終保持車輛的牽引能力。Vari-Lok差速器的主要作用便是在現(xiàn)有四驅(qū)系統(tǒng)中將車輪的牽引力做一個(gè)比較，再進(jìn)行調(diào)整。比如當(dāng)車子的兩個(gè)前輪同時(shí)位于摩擦力完全不同的同一個(gè)地面時(shí)，Vari-Lok將給于在更高摩擦力表面上的那個(gè)輪胎更多的轉(zhuǎn)矩，以防止車子打滑。 圖1-2 Magna Powertrain 公司的分動(dòng)器產(chǎn)品 至今輕型汽車所用分動(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。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。目前。國(guó)產(chǎn)上市的SUV和越野車所用的分動(dòng)器大部分屬于第三代或第四代產(chǎn)品。 大切諾基采用的是體現(xiàn)當(dāng)代最高科技成果的第五代分動(dòng)器（NV247分動(dòng)器），為聯(lián)體結(jié)構(gòu)。行星齒輪加鏈傳動(dòng)，帶同步器和差速機(jī)構(gòu)，單換檔軸操作。鋁合金殼體。與其它四代分動(dòng)器相比，其優(yōu)點(diǎn)是扭矩容量大、重量輕、傳動(dòng)效率高、噪音小、換檔輕便準(zhǔn)確。大大改善了四輪扭矩分配。進(jìn)而提高了整車性能與大切諾基同屬的最高檔次的世界級(jí)SUV如奔馳M320、寶馬X5等車型的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都具有相同或類似的功能. 大切諾基裝備的NV247分動(dòng)器是目前世界上最先進(jìn)的分動(dòng)器之一。NV247分動(dòng)器是總部設(shè)在底特律的美國(guó)NVG公司的產(chǎn)品。該公司為戴姆勒一克萊斯勒公司和通用汽車公司臺(tái)資經(jīng)營(yíng)。也是世界最大的全時(shí)、分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)分動(dòng)器的設(shè)計(jì)和制造公司之一。在北美這一全球最大的SUV。越野車市場(chǎng)上。其系列產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價(jià)格一直處于領(lǐng)先地位。 圖1-3 NVG公司的分動(dòng)器產(chǎn)品 大切諾基的NV247分動(dòng)器設(shè)有三個(gè)擋位： 1).4 ALL TIME永久四輪驅(qū)動(dòng)高檔——用于所有路面：例如冰雪路面、砂石路面、沙灘和干燥路面。分動(dòng)器在4 ALL TIME驅(qū)動(dòng)模式時(shí)是全自動(dòng)的。在正常行駛狀況下4 ALL TIME驅(qū)動(dòng)模式將扭力傳輸至后橋。就像一輛由后輪驅(qū)動(dòng)的汽車。當(dāng)前后驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速相差過(guò)高時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)的大部分扭矩能夠傳輸至前驅(qū)動(dòng)軸上。 2).N（Neutral）空檔——使前后橋與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)分離。用于被其他車輛拖拽。 3).4 L0四輪驅(qū)動(dòng)低檔即低速四輪驅(qū)動(dòng)——當(dāng)需要額外驅(qū)動(dòng)力和最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，它將前、后驅(qū)動(dòng)軸鎖定在一起。并使前。后車輪在相同的速度下轉(zhuǎn)動(dòng)。一般用于松軟、光滑路面. 頂級(jí)大切諾基永久四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速檔上擁有自動(dòng)扭力分配和差速機(jī)構(gòu)，所裝備的軸間差速器帶有改進(jìn)型轉(zhuǎn)子泵液力耦合器。它根據(jù)車輪附著條件的變化自動(dòng)選擇4 x 2或4 x 4驅(qū)動(dòng)方式。并且能夠非常精確地自動(dòng)調(diào)節(jié)車輪間的扭矩分配。此外，與第五代分動(dòng)器相匹配，在車橋上具有兩套限滑差速器裝置不僅能將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭力迅速而寧?kù)o地傳送到前、后車軸和車輪，也能夠完成左。右車輪間的扭力分配與切換。這樣。當(dāng)其中任伺車輪打滑時(shí)。都可以將扭力集中傳遞到其它仍具有附著力的車輪。甚至將扭力近乎100％地分配到一個(gè)負(fù)荷最大的輪子。使汽車即使只有一個(gè)輪子有驅(qū)動(dòng)力時(shí)也具有拖拽能力。 作為吉普60年來(lái)發(fā)展典范的頂級(jí)產(chǎn)品。大切諾基無(wú)疑繼承了“無(wú)所不能、無(wú)往不至”的越野真諦。同時(shí)它又是集各種高科技的人性化設(shè)計(jì)的整體。大切諾基卓越的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與4。7升發(fā)動(dòng)機(jī)提供的175Kw的最大功率和400Nm的最大扭矩、5速自動(dòng)變速器及先進(jìn)懸掛系統(tǒng)等相匹配使得大切諾基成為征服各種路面的英雄。特別是由于大切諾基在無(wú)路地區(qū)的杰出表現(xiàn)。因此被美國(guó)一家著名出版物賦予了“峽谷雕刻家”的美譽(yù)。 在汽車驅(qū)動(dòng)方式頻繁的互換過(guò)程中，在向前、后橋傳送扭矩時(shí)。大切諾基分動(dòng)器配合得天衣無(wú)縫。而這一點(diǎn)也正是汽車能始終保持前進(jìn)動(dòng)力的關(guān)鍵。權(quán)威的美國(guó)《汽車周刊》評(píng)論：“迄今為止。我們還無(wú)法在路上或者越野中找到能困擾吉普大切諾基Quadra-Trac II四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的情況?！薄榜{駛員根本不必去調(diào)節(jié)任何開(kāi)關(guān)或按鈕。整個(gè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)工作。在必要時(shí)Quadra-Trac II系統(tǒng)就絕不會(huì)存在像其它電子系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤執(zhí)行命令的可能。假如我們駕車駛過(guò)一個(gè)大水坑我們感覺(jué)就像讓許多輪子又推又拽地開(kāi)過(guò)去”。這也正是大切諾基四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)先于同類產(chǎn)品非常重要的一點(diǎn)。 也正是因?yàn)榇笄兄Z基的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能全自動(dòng)切換2輪高速和四輪高速的驅(qū)動(dòng)方式。有人戲稱它是“傻瓜越野車”。實(shí)際上這正是一種高科技支持的人性化設(shè)計(jì)。它不僅僅滿足了人們使用四驅(qū)的需求使它的操作簡(jiǎn)單化。關(guān)鍵還在于人們?cè)谀承┓矫媸褂秒娔X控制更科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)。這就是大切諾基四驅(qū)系統(tǒng)與其它一些靠手工操縱的四驅(qū)系統(tǒng)的顯著區(qū)別。如果需要使用四驅(qū)而沒(méi)使用。那么必然會(huì)造成行車的障礙。至少是費(fèi)事誤時(shí)。一旦遇到變化復(fù)雜路面、連續(xù)急轉(zhuǎn)彎。爬破等情況便很容易失去控制而危及人車安全。反之如果不需要使用四驅(qū)而使用勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致前橋與相關(guān)部件磨損加快、油耗提高。但在這方面。大切諾基全自動(dòng)的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就像司機(jī)身邊的一位“看不見(jiàn)的副駕駛員”。瞬間就把人們所需要的一切安排得精精確確?？梢哉f(shuō)，大切諾基的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將用戶所需要的越野性、安全性、操縱穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性緊密地結(jié)合成一個(gè)整體。 1.3 本研究課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題來(lái)源于分動(dòng)器的引進(jìn)及自主生產(chǎn)，威海市榮成的華泰特拉卡是引進(jìn)韓國(guó)現(xiàn)代汽車公司Terracan。在這款車型系列中，基本配置中就使用了自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器，它采用了電子旋鈕的方式來(lái)控制分動(dòng)器的檔位選擇。 論文對(duì)分時(shí)分動(dòng)器從工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為此，論文做了如下的工作： 1.通過(guò)對(duì)分時(shí)分動(dòng)器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工作原理的分析，了解其優(yōu)點(diǎn)和不足的地方，探討了分時(shí)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)。 2.對(duì)分時(shí)分動(dòng)器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 第2章 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的組成及其工作原理 2.1 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的組成 在多軸驅(qū)動(dòng)的汽車上，其變速器后加裝了分動(dòng)器，亦將變速器輸出的動(dòng)力按照需要分配到各驅(qū)動(dòng)橋。分動(dòng)器也是一個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置，且大多數(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。 分動(dòng)器一般單獨(dú)按裝在車架上，其輸入軸直接通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與變速器第二軸相連，其輸出軸則有若干個(gè)，分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與各驅(qū)動(dòng)橋連接。 分動(dòng)器與變速器一樣，也有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。 （1） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 對(duì)于多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車，在壞路或無(wú)路情況下行駛或爬陡坡時(shí)，為了提高汽車的牽引力，則應(yīng)使前敲參加驅(qū)動(dòng)，可使用分動(dòng)器低速檔；在良好路面上行駛時(shí)，應(yīng)以后橋驅(qū)動(dòng)為主，盡量不用前橋參與驅(qū)動(dòng)，并且要盡量使用分動(dòng)器的高速檔，以減少功率損耗、減輕輪胎及傳動(dòng)系零件的磨損。因此，為了能夠根據(jù)需要接合或摘除前橋驅(qū)動(dòng)，通常在前橋輸出軸與中橋或后橋輸出軸之間裝有接合套進(jìn)行控制。 1-輸入軸；2-分動(dòng)器殼；3、5、6、9、13、15-齒輪；4-換檔接合套；7-分動(dòng)器蓋；8-通往后驅(qū)動(dòng)橋的輸出軸；11-中間軸；12-通往那個(gè)中驅(qū)動(dòng)橋的輸出軸；14-換檔撥叉軸；16-前橋接合套；17-通往前驅(qū)動(dòng)橋的輸出軸 圖2-1 東風(fēng)EQ2080型越野汽車分動(dòng)器 圖2-1所示為東風(fēng)EQ2080型三軸越野汽車的兩擋分動(dòng)器。輸入軸1通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與變速器第二軸相連。三根輸出軸8、12和17也通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置分別與后、中、前驅(qū)動(dòng)橋連接。后橋輸出鉑8和中橋輸出軸12上的齒輪6和13齒數(shù)相等，都與中間軸傳動(dòng)齒輪10常嚙合，因此后橋與中橋同時(shí)保持等速驅(qū)動(dòng)。通往前橋的輸出軸17和通往中橋的輸出軸12之間裝有接合套16，用來(lái)控制前橋驅(qū)動(dòng)的接合與摘除。將接合套16右移．使軸17與12剛性連接，則前橋參與驅(qū)動(dòng)；否則，前橋作為從動(dòng)橋．不參與驅(qū)動(dòng)。 分動(dòng)器高低擋的變換通過(guò)接合套4來(lái)實(shí)現(xiàn)。欲掛入高速擋，將接合套向左移動(dòng)使之與齒輪15的接合齒圈相接合，動(dòng)力經(jīng)輸入軸1、高速擋齒輪3、15和接合套傳至中間軸11，再經(jīng)齒輪10、6和13分別傳給后橋輸出軸8和中橋輸出軸12，如果此時(shí)接合套16與軸12相接合，則動(dòng)力還同時(shí)由軸12傳給前橋輸出軸17，使前橋參與驅(qū)動(dòng)。分動(dòng)器的這一擋位為最高擋，傳動(dòng)比為1.08。 當(dāng)分動(dòng)器要掛入低速擋時(shí)，必須先使接合套16與軸12接合，使前橋參加驅(qū)動(dòng)，再向右移動(dòng)接合套4與齒輪9的接合齒圈相接合，此時(shí)分動(dòng)器即為低速擋。動(dòng)力經(jīng)輸入軸1、低速擋齒輪5、9、接合套4傳至中間軸11和齒輪10，然后再分別傳給輸出軸8、12和17，使三個(gè)驅(qū)動(dòng)橋同時(shí)驅(qū)動(dòng)。這一檔位為低速擋，傳動(dòng)比為2．05。 1-凸緣盤；2-主動(dòng)齒輪；3-輸入軸；4-中間軸小齒輪；5-后橋輸出軸；6-前橋接合套； 7-花鍵齒輪；8-前橋輸出軸；9-常嚙高檔齒輪；10-變速滑動(dòng)齒輪；11-中間軸大齒輪 圖2-2 北京BJ2020兩軸越野汽車分動(dòng)器 圖2-2所示為北京BJ2020型兩軸驅(qū)動(dòng)越野汽車的兩擋分動(dòng)器。其輸入軸3通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置與變速器第二軸相連，輸出軸8和5分別經(jīng)萬(wàn)向傳動(dòng)裝置通往前、后驅(qū)動(dòng)橋。在前橋輸出軸8與后橋輸出軸5之間裝有接合套6，用來(lái)控制前橋驅(qū)動(dòng)的接合與摘除。通過(guò)撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪10來(lái)實(shí)現(xiàn)分動(dòng)器高低擋的變換。欲掛人高速擋，將滑動(dòng)齒輪10向左移動(dòng)，使內(nèi)花鍵齒與齒輪9右端的接合齒圈相接合，則動(dòng)力經(jīng)輸入軸1、齒輪2、11、9和齒輪10 的內(nèi)花鍵齒輪傳至后橋輸出軸5；當(dāng)要掛人低速擋，須先向左撥動(dòng)前橋接合套6，使前橋參與驅(qū)動(dòng)，再向右撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪10，使外齒輪與齒輪4相嚙合，則動(dòng)力經(jīng)輸入軸1，齒輪2、11、4和10傳至后橋輸出軸5，并由前橋接合套6傳至前橋輸出軸8，前后驅(qū)動(dòng)橋同時(shí)處于低擋驅(qū)動(dòng)。 切諾基吉普車使用的分動(dòng)器有87A-K型和231型（1990年以前車型用87A-K型，1991年以后的車型用231型）。87A-K到分動(dòng)器為普通齒輪傳動(dòng)分動(dòng)器，231則分動(dòng)器為行星齒輪鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)分功器。 23l型分動(dòng)器主要由殼體、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)三大部分組成，如圖2-3所示。 1-前萬(wàn)向節(jié)叉、鎖緊螺母、密封墊圈油封；2-定位螺塞彈簧和銷；3-前軸承座和密封；4-前殼體；5-真空開(kāi)關(guān)和密封；6-通風(fēng)管總成；7-輸入齒輪軸承和卡環(huán)；8-低速擋齒輪止推墊圈；9-輸入齒輪保持架；10-低速擋齒輪止推墊圈；11-輸入齒輪；12-輸入齒輪導(dǎo)軸承；13-行星架總成；14-換擋拔叉軸套；15-同步器轂卡環(huán)；16-同步器轂彈簧；17-同步器轂和滑塊；18-同步器嚙合套；19-同步齒環(huán)；20-卡環(huán)；21-輸出軸前軸承；22-前輸出軸；23-主動(dòng)鏈輪；24-傳動(dòng)鏈；25-主動(dòng)鏈輪軸承；26-輸出軸后軸承；27-后輸出軸；20-油封；29-油泵總成；30-后輸出軸后軸承；31-卡環(huán)；32-后殼體；33-注油塞及襯墊；34-放油塞和襯墊；35-后軸承座；36-凸緣罩；37-襯墊；38-油封；39-機(jī)油濾網(wǎng)；40-油管接頭；41-油管；42-袖管O形密封圈；43-磁鐵；44-外換擋臂螺母和墊圈；45-外換擋臂；46-齒扇O形環(huán)和密封圈；47-齒扇；48-選擋彈簧；49-換擋撥叉；50-換檔撥叉墊塊；51-驅(qū)動(dòng)型撥叉墊塊；52-驅(qū)動(dòng)型撥叉襯套；53-驅(qū)動(dòng)型撥叉；54-襯套 圖2-3 231型分動(dòng)器的組成 231型分動(dòng)器的殼為中間對(duì)開(kāi)式，前殼體上裝有一齒板，它可與行星齒輪總成的齒圈相嚙合。分動(dòng)器輸人軸以輸入齒輪軸承支承在殼體上，并以內(nèi)花鍵和變速器輸出軸相連，輸入齒輪為直齒，可與三個(gè)行星齒輪及行星架上的嚙合齒相嚙合。后輸出軸一端以軸承支承在輸入軸后端孔內(nèi)，另—端以軸承支承在箱體后部輸出軸軸承座上，以外花鍵與傳動(dòng)軸相連。后輸出軸以花鍵與行星架齒轂配合，齒轂上設(shè)有撥叉槽，以便與換檔撥叉配合，齒轂在撥叉的撥動(dòng)下，帶著行星齒輪總成在后輸出軸上軸向滑動(dòng)。后輸出軸上還裝有慣性同步器。四輪驅(qū)動(dòng)鏈輪以軸承支承在后輸出軸上。前輸出軸及其齒輪制成一體，兩端用兩軸承分別支承在前、后殼體上，前端以花鍵與前傳動(dòng)軸相連。四輪驅(qū)動(dòng)鍵輪與前輸出軸齒輪以傳動(dòng)鍵相連，兩齒輪等速運(yùn)轉(zhuǎn)。 231型分動(dòng)器為了進(jìn)一步改善分動(dòng)器的潤(rùn)滑，在分動(dòng)器后殼體后輸出軸孔處裝設(shè)了轉(zhuǎn)子式油泵。 1-前輸出軸；2-驅(qū)動(dòng)撥叉軸套；3-輸入軸；4-行星齒輪總成；5-同步器；6-主動(dòng)鏈輪；7-后輸出軸；8-油泵；9-傳動(dòng)鏈；10-被動(dòng)鏈輪 圖2-4 231型分動(dòng)器“2H”擋動(dòng)力傳動(dòng)示意圖 當(dāng)汽車分動(dòng)器掛入空擋時(shí)，各傳動(dòng)部件位置如圖2-4所示。此時(shí)，后輸出軸上行星齒輪嚙合套嚙合齒不與任何齒輪接觸，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車不能行駛。當(dāng)分動(dòng)器掛入“2H”擋時(shí)，行星齒輪嚙合套向前運(yùn)動(dòng)與輸入軸嚙合。此時(shí)輸入軸與后輸出軸成為一體旋轉(zhuǎn)，同步器與四輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪處于非結(jié)合狀態(tài)，只后輸出軸輸出動(dòng)力，故汽車以兩輪驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，分動(dòng)器內(nèi)傳動(dòng)路線如圖2-4所示。 當(dāng)分動(dòng)器拄“4H”擋時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)仍為上述狀態(tài)，只有同步器與四輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪嚙合，此時(shí)，分動(dòng)器前、后輸出軸都輸出動(dòng)力，汽車以四輪驅(qū)動(dòng)。 1-前輸出軸；2-驅(qū)動(dòng)型撥叉軸套；3-輸入軸；4-行星齒輪總成；5-同步器；6-主動(dòng)鏈輪；7-后輸出軸；8-油泵；9-傳動(dòng)鏈；10-被動(dòng)鏈輪 圖2-5 231型分動(dòng)器“4L”擋動(dòng)力傳動(dòng)示意圖 當(dāng)分動(dòng)器佳“4L”擋時(shí)，四輪驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪繼續(xù)與同步器接合，而行星齒輪嚙合套向后運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)“N”擋位置后與行星架進(jìn)行嚙合。此時(shí)，由于齒圈是固定不動(dòng)的，行星齒輪在輸入軸齒輪的帶動(dòng)下繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行星架繞自身軸線運(yùn)動(dòng)。行星架的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，但轉(zhuǎn)速較慢，傳動(dòng)比為1：2.72，汽車以較慢速度四輪驅(qū)動(dòng)。分動(dòng)器動(dòng)力傳動(dòng)路線如圖2-5所示。 圖2-6 博格華納1371型分動(dòng)器 NJ2045和NJ2046是依維柯“S”系列中的越野車車型，它們裝用的博格華納137l型分動(dòng)器，如圖2-6所示。 在137l型分動(dòng)器箱體和殼蓋內(nèi)，裝有從變速器輸出至后橋的齒輪軸組件，另裝有通過(guò)金屬傳動(dòng)鏈傳遞動(dòng)力的前橋齒輪軸組件。此外，還有內(nèi)部換檔機(jī)構(gòu)及壓力潤(rùn)滑裝置等。主要的組成件及裝配關(guān)系，如圖2-7所示。 1、3-螺栓；2-分動(dòng)器蓋；4-后端蓋；5-后凸緣；6-自鎖螺母；7-后橋輸出軸；8-油封；9-里程表驅(qū)動(dòng)齒輪；10-滾珠軸承；11-后橋齒轂；12-撥叉套內(nèi)齒轂；13-撥叉套；14-傳動(dòng)撥又；15-后橋分動(dòng)鏈輪；16-油泵；17-彈簧；18-換檔撥叉軸；19-前橋分動(dòng)鏈輪；20-前橋輸出軸；21-傳動(dòng)鏈；22-滾珠軸承；23-油封；24-墊片；25-自鎖螺母；26-前凸緣；27-撥軸；28-換檔撥叉；29-扇形支承板；30-分動(dòng)器傳感器；31-行星齒輪；32-傳動(dòng)齒轂；33-前板；34-中心輪；35-油封；36-滾珠軸承；37-齒圈；38-分動(dòng)器殼體；39-后板；40-彈性止動(dòng)擋圈 圖2-7 博格華納1371型分動(dòng)器結(jié)構(gòu) 1)從變速器輸出至后橋的齒輪軸組件構(gòu)成 a．在齒輪軸組件前端，裝有單排內(nèi)嚙式行星齒輪減速機(jī)構(gòu)。其中，圖2-7中34所示的為中心輪，它前端中空的花鍵套，可接收變速器輸出法蘭盤通過(guò)花鍵軸接頭輸來(lái)的動(dòng)力。中心輪通過(guò)滾珠軸承36支撐在分動(dòng)器箱體上。中心輪后端外斜齒（齒數(shù)為50），與行星齒輪架前后板33、39內(nèi)的四個(gè)行星齒輪31相嚙合。中心輪后端的內(nèi)直齒，可與能被撥叉控制的傳動(dòng)齒轂32相嚙合或脫開(kāi)。 1-連結(jié)鎖；2-前板；3-行星齒輪；4-后板 圖2-8 行星齒輪架組合件 行星齒輪架組件由前板、后板、行星齒輪、連接銷等零件組成，如圖2-8所示。成四角分布的四只行星齒輪，內(nèi)與中心輪外斜齒輪嚙合，外與齒圈斜齒輪相嚙合，它們被前、后板及連接銷鉚合成一體。行星齒輪架后板上還具有內(nèi)直齒，可與能被撥叉控制的傳動(dòng)齒轂32相嚙合或脫開(kāi)。 1-行星架齒輪；2-彈性止動(dòng)擋圈；3-齒圈；4-分動(dòng)器箱件 圖2-9 齒圈位置 齒圈37是行星齒輪減速機(jī)構(gòu)中三個(gè)元件之一，如圖2-9中3所示。它以外寬直直齒嵌裝在分動(dòng)器箱體上，并被彈性止動(dòng)擋圈40固定，處在被制動(dòng)狀態(tài)。齒圈內(nèi)斜齒齒數(shù)為82齒，故齒圈齒數(shù)與中心輪齒數(shù)之比，a= / =82／50 =1．64。 b．后橋輸出軸7是軸線的主軸，前端支撐在中心輪內(nèi)腔的滾針軸承內(nèi)，后端通過(guò)滾珠軸承10支撐在分動(dòng)器蓋上。后橋輸出軸前端鉆有一定長(zhǎng)度的中心油道和徑向油道，以便安裝在其中部油泵產(chǎn)生的壓力油流向各摩擦副。后橋輸出軸上制有三段外花鍵，前端花鍵由傳動(dòng)齒轂32在其上滑動(dòng)，中段花鍵由后橋齒轂11在其上傳遞動(dòng)力，后端花鍵套裝有分動(dòng)器輸出法蘭盤，可將動(dòng)力傳輸至后橋，請(qǐng)參見(jiàn)圖2-7所示。 1-頂柱及彈簧；2-前端蓋；3-磁性定位極；4-過(guò)濾器；5-油管；6-箱體；7-油泵泵體 圖2-10 油泵體位置及組成 c．油泵泵體組合件安裝在后橋輸出軸的中部位置。它由圖2-10所示的泵體、頂柱（及彈簧）、前、后端蓋、墊板、油管、過(guò)濾器、磁性定位板等組成。裝配時(shí)，先在后橋輸出軸上套人前端蓋，再將頂柱彈簧及兩個(gè)頂柱裝人軸的徑向孔中，壓迫頂柱，裝上油泵泵體帶油管及過(guò)濾器總成，使過(guò)濾器由磁性板定位在箱體的凹槽內(nèi)，最后再套裝上后端蓋及墊板，并用螺栓擰緊之。圖2-10中未能顯示后端蓋及墊板。 1-后橋輸出軸；2-后橋分動(dòng)齒輪；3-前橋輸出軸；4-前橋分動(dòng)齒輪；5-金屬傳動(dòng)鏈 圖2-11 前、后橋分動(dòng)齒輪及金屬傳動(dòng)鏈 d．在油泵組合件的后部，套裝有分動(dòng)齒輪15。其外沿鏈齒可通過(guò)金避傳動(dòng)鏈將動(dòng)力傳遞給前橋分動(dòng)齒輪，如圖2-11所示。后橋分動(dòng)齒輪上還有花鍵齒軸，撥叉套13、撥叉套內(nèi)齒轂12可在其上滑動(dòng)。 e．在后橋輸出軸中段花鍵上，套裝有后橋齒轂11，當(dāng)與撥叉內(nèi)齒轂12嚙合后，便可將后橋輸出軸動(dòng)力傳給后橋分動(dòng)齒輪，再經(jīng)過(guò)金屬傳動(dòng)鏈21，實(shí)現(xiàn)前后橋的同時(shí)驅(qū)動(dòng)。 2)前橋齒輪軸組件構(gòu)成 由圖2-7可知，前橋齒輪軸組件的構(gòu)成，顯然要簡(jiǎn)單得多。主要由前橋分動(dòng)鏈輪19、前橋輸出軸20、滾珠軸承22、分動(dòng)器輸出法蘭盤26等組成。前橋輸出軸20，通過(guò)滾珠軸承22支撐在分動(dòng)器箱體38和分動(dòng)器蓋2內(nèi)。其前端花鍵軸通過(guò)自鎖螺母25和墊片24，壓裝有分動(dòng)器輸出法蘭盤（前）26。其后部花鍵上裝有前橋分動(dòng)齒輪19，并以彈性止動(dòng)卡簧相固定。前橋分動(dòng)齒輪與后橋分動(dòng)齒輪相類似，齒數(shù)相等。不同點(diǎn)在于它僅有內(nèi)花鍵，而無(wú)外花鍵短軸。由金屬傳動(dòng)鏈傳來(lái)的動(dòng)力，將通過(guò)前橋分動(dòng)齒輪，帶動(dòng)前橋輸出軸一齊轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)前橋。 （2） 操縱機(jī)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)該分時(shí)分動(dòng)器的自動(dòng)化，對(duì)分動(dòng)器換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作的操縱機(jī)構(gòu)采用電子控制的方式，由真空開(kāi)關(guān)和電機(jī)提供操縱動(dòng)力。其布置如圖2-12所示。 圖2-12 分時(shí)分動(dòng)器電子控制元件位置圖 2.2 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的工作原理 分動(dòng)器高、低檔的變換由單排內(nèi)嚙合式行星齒輪完成，該行星輪系齒圈固定，中心輪為主動(dòng)輪，行星輪為被動(dòng)輪，傳動(dòng)比由中心輪與齒圈的齒數(shù)比確定。 分動(dòng)器前橋驅(qū)動(dòng)的掛和與摘離由分動(dòng)器后橋輸出軸上的分動(dòng)齒輪旁的同步器來(lái)完成。這樣在驅(qū)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換時(shí)的扭矩沖擊會(huì)少很多。 各擋位接合套與同步器動(dòng)作如下： 4LO檔——接合套與行星架接合，同步器與后橋輸出軸上的花鍵接合，帶動(dòng)前橋同時(shí)輸出動(dòng)力。 N檔——接合套處于空位置，同步器脫離與后橋輸出軸花鍵的接合。 4H檔——接合套與中心輪接合，同步器與后橋輸出軸上的花鍵接合，帶動(dòng)前橋同時(shí)輸出動(dòng)力。 2H檔——接合套與中心輪接合，同步器脫離與后橋輸出軸花鍵的接合。 分時(shí)分動(dòng)器的自動(dòng)控制由中央控制單元（微機(jī)）完成，在收集到發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器，分動(dòng)器，以及輪胎等部件的相關(guān)參數(shù)后，微機(jī)根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的程序判定車輛所處的路面狀況以及車輛的工作狀況，并作出相應(yīng)的動(dòng)作，操縱分動(dòng)器進(jìn)行擋位的選擇。 2.3 本章小結(jié) 本章對(duì)分時(shí)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，簡(jiǎn)單介紹了以行星齒輪變速、金屬鏈傳動(dòng)的分動(dòng)器主要組成部件的結(jié)構(gòu)和功能以及如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的分配合傳送；介紹了分時(shí)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)理；針對(duì)自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的工作狀況，闡述了自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的控制原理和控制系統(tǒng)。 第3章 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)輕型越野車的自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所需外部數(shù)據(jù)見(jiàn)表3-1，表中給出了輕型越野車的車身參數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，底盤參數(shù)等。 表3-1 輕型越野車參數(shù) 車身參數(shù) 長(zhǎng)×寬×高(mm) 4710/1860/1790、4710/1860/1795 軸距(mm) 2750 輪距 前/后(mm) 1500/1500、1530/1530 內(nèi)部寬度(mm) 1500 內(nèi)部高度(mm) 1245 最小離地間距(mm) 216 接近角/離去角（°） 30/25 最小轉(zhuǎn)彎半徑(m) 5.9 行李箱容積(L)(最小/最大) 1180/2000 油箱容積(L) 75 前懸/后懸（mm） 830/1130 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 缸徑×行程(mm x mm) 97.1*98 排氣量(mL) 2902 最大功率(Km/rpm) 110/3800 最大扭矩(Nm/rpm) 333/2000 底盤參數(shù) 驅(qū)動(dòng)方式（選擇：4*4/4*2） 4*4 分動(dòng)箱型式（分時(shí)/全時(shí)） 分時(shí) 變速箱（選擇：手動(dòng)、自動(dòng)、手自一體） 五速手動(dòng) 底盤傳動(dòng)系具體參數(shù)如下： 變速器各檔傳動(dòng)比為：1檔 3.915， 2檔 2.126， 3檔 1.338， 4檔 1.000， 5檔 0.801， 倒檔 4.27 主減速器的減速比為：4.625 分時(shí)分動(dòng)器傳動(dòng)比為：高檔 1:1, 低檔 2.48:1 3.1 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器結(jié)構(gòu)方案 在參考當(dāng)前分動(dòng)器設(shè)計(jì)的最新結(jié)構(gòu)型式的考慮下，自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的殼為中間對(duì)開(kāi)式，前殼體上裝有一齒板，它可與行星齒輪總成的齒圈相嚙合。分動(dòng)器輸人軸以輸入齒輪軸承支承在殼體上，并以內(nèi)花鍵和變速器輸出軸相連。后輸出軸一端以軸承支承在輸入軸后端孔內(nèi)，另—端以軸承支承在箱體后部輸出軸軸承座上，以外花鍵與傳動(dòng)軸相連。后輸出軸以花鍵上的嚙合套與行星架齒轂配合，接合套在撥叉的撥動(dòng)下，可以與中心輪和行星架齒轂上的接合齒相嚙合。后輸出軸上還裝有慣性同步器。四輪驅(qū)動(dòng)鏈輪以軸承支承在后輸出軸上。前輸出軸兩端用兩軸承分別支承在前、后殼體上，前端以花鍵與前傳動(dòng)軸相連。 圖3-1 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器傳動(dòng)方案 3.2 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的軸及齒輪型式 為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低尺寸的限制，自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器輸入軸采用齒輪軸的形式。其余的軸均與齒輪以花鍵配合。 齒輪主要采用漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪，它具有嚙合性能好，重合系數(shù)恰當(dāng)，強(qiáng)度高，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。 3.3 換檔機(jī)構(gòu) 換檔機(jī)構(gòu)型式主要有：滑動(dòng)齒輪式、嚙合套式、和同步器式三種。 在此自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器中，高、低檔的切換采用嚙合套式，兩驅(qū)和四驅(qū)之間的切換采用同步器式。 嚙合套是配合斜齒輪傳動(dòng)使用。斜齒輪傳動(dòng)較直齒輪有較多優(yōu)點(diǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊小，噪音低，使用壽命長(zhǎng)。但斜齒輪不能軸向移動(dòng)而分開(kāi)，應(yīng)處于長(zhǎng)嚙合狀態(tài)，故采用了嚙合套換檔形式。嚙合套分為內(nèi)齒接合式和外齒接合式，在這里采用外齒接合式。 同步器可有效地消除換檔沖擊，提高齒輪的使用壽命，換檔操縱輕便、順利、換擋力小?？梢蕴岣邠Q檔速度，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操縱。因此，可以使整車的加速性、經(jīng)濟(jì)性、行駛安全性得以提高。 3.4 軸承形式 在自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器中，軸的支承主要采用球軸承。 齒輪在軸上的支承形式由于受到機(jī)構(gòu)限制，要求徑向結(jié)構(gòu)緊湊、重量降低，多采用滾針軸承。在低速齒輪上也有采用滑動(dòng)軸承的。 滾針軸承徑向尺寸小，軸向尺寸較大，承載面接觸線絞成，承載能力較高，設(shè)用壽命出那個(gè)，可靠性好，滾針軸承間隙可以調(diào)整，這樣可以有效地控制噪音，并且滾針軸承便于裝置，調(diào)整方便。 3.5 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的殼體 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器齒輪是閉式傳動(dòng)，因此其齒輪必須在封閉的殼體內(nèi)工作。為使分動(dòng)器的尺寸、型式得到控制，分動(dòng)器殼體采用對(duì)開(kāi)式。 3.6 潤(rùn)滑及密封 由于分動(dòng)器的傳動(dòng)件在高轉(zhuǎn)速下工作，齒輪和軸承需要良好的潤(rùn)滑，從而保證分動(dòng)器工作正常，齒輪和軸承有足夠的使用壽命。潤(rùn)滑方式主要有壓力式和濺油式。自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器采用壓力式和濺油式的復(fù)合形式。一般為保證軸承的潤(rùn)滑，在殼體的軸承部位開(kāi)有油孔及油溝，以便潤(rùn)滑油能順利流入。在內(nèi)孔裝有滾針軸承的齒輪上通常設(shè)有徑向油孔，或在齒輪端面開(kāi)有油槽，以利潤(rùn)滑油能進(jìn)入孔內(nèi)潤(rùn)滑軸承。 分動(dòng)器需要密封，殼體與殼體之間可采用密封墊或密封膠密封，軸承蓋與輸入、輸出州之間用密封圈密封或設(shè)回油槽。為保證油溫升高導(dǎo)致殼體氣壓增大時(shí)不致造成潤(rùn)滑油滲漏，在分動(dòng)器的合適位置應(yīng)設(shè)有通氣塞。 3.7 自動(dòng)分時(shí)分動(dòng)器的齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 行星輪系的設(shè)計(jì)（Design of Planetary Gear Train） 3.7.1 行星輪系的類型選擇 在選擇行星輪系的類型時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：傳動(dòng)比的要求、傳動(dòng)的效率、外廓結(jié)構(gòu)尺寸和制造及裝配工藝等。 3.7.1.1 傳動(dòng)比 選擇輪系的類型時(shí)，首先應(yīng)考慮滿足傳動(dòng)比的要求。 a) b) c) d) e) 圖3-2 行星齒輪類型 如圖3-2所示，a)型的傳動(dòng)比實(shí)用范圍為2.8～13；b)型的傳動(dòng)比實(shí)用范圍為1.14～1.56；c)型的傳動(dòng)比實(shí)用范圍為8～16；d)型的傳動(dòng)比為2；e)型是正號(hào)機(jī)構(gòu)，其速比變化范圍較大，但效率較低。 3.7.1.2 效率 從機(jī)械效率的角度看，不管是增速傳動(dòng)還是減速傳動(dòng)，負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)的效率一般總比正號(hào)機(jī)構(gòu)的效率高。正號(hào)機(jī)構(gòu)一般用在傳動(dòng)比大、而對(duì)效率沒(méi)有較高要求的場(chǎng)合。 3.7.2 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇 設(shè)計(jì)行星輪系時(shí)，其各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇必須滿足下列四個(gè)條件才能裝配起來(lái)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的傳動(dòng)比。 3.7.2.1 傳動(dòng)比條件 行星輪系必須滿足給定的傳動(dòng)比： （3-1） 即 （3-2） 3.7.2.2 同心條件 即系桿的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)與中心輪的軸線相重合。若采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪或高度變位齒輪傳動(dòng)，則同心條件為： （3-3） 即 （3-4） 上式表明兩中心輪的齒數(shù)應(yīng)同時(shí)為奇數(shù)或偶數(shù)。 若采用角度變位齒輪傳動(dòng)，則同心條件按節(jié)圓半徑計(jì)算： （3-5） 3.7.2.3 裝配條件 為使各個(gè)行星輪都能均勻分布地裝入兩個(gè)中心輪之間，行星輪的數(shù)目k與各輪齒數(shù)之間必須滿足以下關(guān)系： （3-6） 式中：N 為正整數(shù)，即兩中心輪齒數(shù)之和應(yīng)能被行星輪個(gè)數(shù)整除。 3.7.2.4 鄰接條件 為保證相鄰兩行星輪不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于行星輪齒頂圓直徑： 即 （3-7） 由以上四個(gè)條件列出方程組為： （3-8） 解得，太陽(yáng)輪齒數(shù)=71，齒圈齒數(shù)=105，行星輪齒數(shù)=17。 其中，行星輪數(shù)目為=4。 3.7.3 行星輪系的均載 3.7.3.1 柔性浮動(dòng)自位的均載方法 柔性浮動(dòng)自位是靠中心輪、行星輪或行星架三個(gè)構(gòu)件之一或之二浮動(dòng)，并且通常還使中心輪具有足夠的柔性來(lái)保證行星輪間的載荷均布。 3.7.3.2 采用彈性結(jié)構(gòu)的均載方法 靠齒輪本身彈性變形均載； 采用彈性襯套均載。 3.7.4 分動(dòng)器的齒輪尺寸初選 3.7.4.1 按齒面接觸強(qiáng)度初定分度圓直徑、中心距 按下式確定小輪的分度圓直徑。確定后可按幾何關(guān)系確定中心距。 （3-9） (mm) “+”號(hào)用干外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合。 式中 ——算式系數(shù)，對(duì)于一般鋼制齒輪，直齒傳動(dòng)＝768，斜齒傳動(dòng)＝720，人字齒傳動(dòng)＝695； ——使用系數(shù)； ——計(jì)算接觸強(qiáng)度行星輪齒間載荷分配不均衡系數(shù)； ——綜合系數(shù)； ——單對(duì)嚙合副中小齒輪名義轉(zhuǎn)距（N*m）； ——齒數(shù)比（為大輪齒數(shù)，為小輪齒數(shù)）； ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限（MPa） ——齒寬系數(shù)。 3.7.4.2 按齒面彎曲強(qiáng)度初定齒輪模數(shù) （3-10） 3 式中 ——算式系數(shù)，對(duì)于直齒傳動(dòng)＝17．5，斜齒傳動(dòng)＝16．5，人字齒傳動(dòng)＝14.5； ——彎曲強(qiáng)度計(jì)算的行星輪齒間載荷分配不均勻系數(shù)； ——綜合系數(shù)； ——試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限（MPa）。 3.7.5 行星齒輪尺寸參數(shù)計(jì)算 汽車變速器齒輪均為漸開(kāi)線齒輪。漸開(kāi)線齒輪除了能滿足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等傳動(dòng)的基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分離性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點(diǎn)。漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。漸開(kāi)線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形（GB1356-78）見(jiàn)表3-2及圖3-2。 圖3-3 基準(zhǔn)齒形 表3-2 漸開(kāi)線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形 基本要素名稱 代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)齒 短齒 增大齒形角 齒形角 a 齒頂高系數(shù) 1.0 0.8 1.0 徑向間隙系數(shù) c 0.25(0.35)m 0.30m 0.2m 齒根圓角半徑 r 0.38(0.25)m 0.46m 0.35m *考慮某些工藝要求，徑向間隙允許增大至0.35m，齒根圓角半徑允許減小至0.25m。 初選齒輪模數(shù) 漸開(kāi)線齒廓壓力角 斜齒輪螺旋角 斜齒輪齒寬 (mm) 齒頂高系數(shù) 徑向間隙系數(shù) 齒根圓角半徑 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算： 表3-3給出了漸開(kāi)線斜齒非變位和高度變位圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式。表中的為法面模數(shù)；，分別為齒數(shù)和變位系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別計(jì)算主、被動(dòng)齒輪的有關(guān)項(xiàng)目，主、被動(dòng)齒輪有關(guān)項(xiàng)目的下標(biāo)分別為“1”和“2”。表中的，c，a見(jiàn)表3-2。 表3-3 漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 非變位齒輪 高度變?yōu)辇X輪 （1） 變位系數(shù) ===0 =-= （2） 端面模數(shù) （3） 端面壓力角 （4） 分度圓直徑 （5） 齒頂高 （6） 齒根高 （7） 齒全高 （8） 齒頂圓直徑 （9） 齒根圓直徑 （10） 中心距 （11） 法向基節(jié) （12） 基圓直徑 （13） 法面分度圓弧齒厚 （14） 當(dāng)量齒數(shù) 變位系數(shù) ===0 端面模數(shù) 端面壓力角 其余數(shù)據(jù)計(jì)算如表3-3： 表3-3 行星齒輪尺寸計(jì)算數(shù)據(jù) 中心輪 齒圈 行星輪 分度圓直徑