说明书分动器说明书.docx
《说明书分动器说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《说明书分动器说明书.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
说明书分动器说明书
【关键字】说明书
毕业设计（论文）中文摘要
EQ2080型汽车分动器设计
摘要：
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。
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。
本文主要说明了越野车分动器的设计计算过程,主要分为设计和工艺两大部分。
设计部分较详细的叙述了分动器的设计过程，选择结构方案、主要参数、齿轮设计、轴设计、计算校核、其他结构部件的设计。
工艺部分主要对典型零件的工艺过程进行了分析，确定了各类零件的材料，制定了工艺过程卡片。
关键词：
三轴式越野车分动器；齿轮；轴；高低档；校核；齿轮传动
毕业设计（论文）外文摘要
EQ2080-baseddesignofautomotivesub-actuator
Abstract:
Theneedforoff-roadvehiclesoftenhavenobadroadsandtrafficsituations,especiallymilitaryvehiclesdrivingconditionsevenworse.Thisrequiresincreasingthenumberofmotorvehiclewheel,therefore,off-roadvehicleusemulti-axisdrive.
Sub-actuatorfunctionistheallocationoftransmissionpoweroutputtothedriveaxle,andfurtherincreasethetorque.Actuatorisalsoasub-geardrivesystem,whichseparatelyfixedonthevehiclechassis,thetransmissioninputshaftandoutputshaftgearconnectedwithuniversaljoints,sub-actuatoroutputshaftofanumberofroots,respectively,bytheuniversalgearwiththebridgedriver.
Thisarticledescribesthesub-terrainvehicleactuatordesigncalculations,designandtechnologyisdividedintotwomajorparts.Thedesignofsomeofthemoredetaileddescriptionofthesub-actuatordesignprocess,selectthestructureoftheprogram,themainparameters,geardesign,shaftdesign,calculationverification,thedesignofotherstructuralcomponents.Processsomeofthemajorcomponentsoftypicalprocessesareanalyzedtodeterminethetypesofpartsmaterials,developedaprocesscard.
Keywords:
Actuatorsub-terrainvehicle；Gear；Axis；Meshingsets；ShellTechnology
1绪论……………………………………………………………………………1
1.1毕业设计任务及要求……………………………………………………………………1
1.2分动器的公用和设计要求………………………………………………………………1
2分动器结构方案的选择…………………………………………………………………2
2.1传动方案…………………………………………………………………………2
2.2齿轮的安排………………………………………………………………………2
2.3换档结构形式………………………………………………………………………3
3分动器主要参数的选择………………………………………………………………4
3.1传动比分配………………………………………………………………………………4
3.2中心距A…………………………………………………………………………………4
4分动器齿轮参数的确定…………………………………………………………………4
4.1模数………………………………………………………………………………………4
4.2压力角…………………………………………………………………………………4
4.3螺旋角…………………………………………………………………………5
4.4齿宽…………………………………………………………………………………5
4.5各档齿轮齿数的分配…………………………………………………………5
5啮合套的设计计算…………………………………………………………………7
6分动器结构元件…………………………………………………………………………7
6.1齿轮…………………………………………………………………………………7
6.2轴及相关零件…………………………………………………………………………8
6.3分动器壳体…………………………………………………………………………11
7零件的校核…………………………………………………………………………12
7.1齿轮的校核…………………………………………………………………………12
7.2轴的校核…………………………………………………………………………13
8分动器操纵机构…………………………………………………………………16
9工艺分析…………………………………………………………………………17
9.1壳体加工工艺…………………………………………………………………17
9.2拨叉加工工艺…………………………………………………………………17
9.3齿轮加工工艺…………………………………………………………………18
9.4轴的加工工艺…………………………………………………………………19
9.5总成的装配…………………………………………………………………………19
结论……………………………………………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………22
参考文献………………………………………………………………………………23
1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（这种情况在坏路上经常会遇到），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毕业设计任务及要求
题目：
EQ2080型汽车分动器设计
设计参数：
课题内容：
完成分动器的选型、设计计算并绘制相关图纸。
装配图1张（0号图）；
齿轮零件图4张（2号图）；
输入、输出轴，中间轴3张（2号图）；
动力传动示意图1张（2号图）。
其中要有计算机绘制的图样。
1.2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：
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，在不同形式的汽车上得到广泛应用。
本设计采用的结构方案如图2-1所示。
图2-1分动器传动示意图
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，由《汽车构造》中EQ208型汽车分动器的结构图，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接合齿，用来与啮合套相啮合。
这种结构既具有斜齿轮传动的优点，同时克服了滑动齿轮换挡时，冲击力集中在1～2个轮齿上的缺陷。
因为在换挡时，由啮合套以及相啮合的接合齿上所有的轮齿共同承担所受到的冲击，所以啮合套和接合齿的轮齿所受的冲击损伤和磨损较小。
它的缺点是增大了分动器的轴向尺寸，未能彻底消陈齿轮端面所受到的冲击。
本设计中倒挡采用这种换挡方式。
3）同步器换挡
现在大多数汽车的变速器都采用同步器。
使用同步器可减轻接合齿在换挡时引起的冲击及零件的损坏。
并且具有操纵轻便，经济性和缩短换挡时间等优点，从而改善了汽车的加速性、经济性和山区行驶的安全性。
其缺点是零件增多，结构复杂，轴向尺寸增加，制造要求高，同步环磨损大，寿命低。
但是近年来，由于同步器广泛使用，寿命问题已解决。
比如在其工作表面上镀一层金属，不仅提高了耐腐性，而且提高了工作表面的摩擦系数。
3分动器主要参数的选择
3.1传动比分配
高速级传动比：
；低速级传动比：
。
3.2中心距A
将中间轴与第二轴之间的距离称为中心距A。
它是一个基本参数，其大小不仅对分动器的外形尺寸、体积个质量大小，而且对轮齿的接触强度有影响。
中心距越小，齿轮的接触应力越大，齿轮寿命越短。
因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。
分动器的轴经轴承安装在壳体上，从布置轴承的可能与方便和不影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。
4分动器齿轮参数的确定
4.1模数
齿轮模数是一个重要参数，并且影响它的选取因素又很多，如齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求、载荷等。
决定齿轮模数的因素很多，其中最主要的是载荷的大小。
由于高档齿轮和低档齿轮载荷不同，股高速挡和低速档的模数不宜相同。
从加工工艺及维修观点考虑，同一齿轮机械中的齿轮模数不宜过多。
根据国家标准GB1357—78的规定，选取各齿轮副模数如下：
常啮合齿轮：
mn=4mm；
低速档：
mn=4mm，
高速挡：
mn=3mm。
啮合套采用渐开线齿形，取m=3mm。
4.2压力角α
压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。
对于轿车，为加大重合度以降低噪声，应取用小些的压力角；对于货车，为提高齿轮承载能力，应取用大些的压力角。
实际上，因国家规定的标准压力角为
，所以分动器齿轮采用的压力角为
。
4.3螺旋角β
螺旋角β一般范围为10°～35°。
螺旋角增大使齿轮啮合系数增加、工作平稳、噪声降低、另外齿轮的强度也有所提高。
但螺旋角太大，会使轴向力及轴承载荷过大。
初选低速档啮合齿轮螺旋角β=20°。
关于螺旋角的方向，输入轴齿轮采用右旋，这样可使第一轴所受的轴向力直接经过轴承盖作用在分动器壳体上，避免了因轴向力一二两轴抱死的现象。
中间轴齿轮全部采用左旋，因此中间轴上同时啮合的两对齿轮轴向力方向相反，轴向力可互相抵消一部分。
4.4齿宽
齿轮宽度大，承载能力高。
但齿轮受载后，由于齿向误差及轴的挠度变形等原因，沿齿宽方向受力不均匀，因而齿宽不宜太大。
齿宽可根据下列公式初选：
直齿轮b=（4.5~7.5）m,斜齿轮b=（6.0~8.5）mn。
综合各个齿轮的情况，均为斜齿轮，齿宽选为30mm。
4.5各档齿轮齿数的分配
4.5.1确定低速档齿轮副齿数
在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据档数、传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。
齿数和：
圆整取S=61
根据经验数值，一轴低速档齿轮齿数在z1=24～28之间选取。
不妨通过下列关系对着三个数值得出的参数进行比较。
表4-1不同齿数时传动比对比
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
通过比较可以得出z1=25，z2=36时，i低=2.074，与设计要求2.05最接近。
下面以z1=25为例对计算过程进行说明：
z1=25，z2=36
修正中心距，取A=130。
重新确定螺旋角β，其精确值应为
下面根据方程组：
确定常啮合齿轮副齿数分别为
。
重新确定螺旋角β，其精确值为
表4-2各齿轮基本参数
齿轮
高速档
低速档
常啮合
齿轮齿数
输入轴
齿轮6
中间轴
齿轮7
输入轴
齿轮1
中间轴
齿轮2
输出轴
齿轮3
中间轴
齿轮4
47
35
25
36
36
25
实际传动比i
0.745
1.44
1.44
螺旋角β
法面模数mn（mm）
3
4
4
法面齿顶高系数
1
1
1
法面顶隙系数
0.25
0.25
0.25
端面模数mt（mm）
3.1707
4.2623
4.2623
分度圆压力角αn
20°
20°
20°
分度圆直径d（mm）
149.02
110.98
106.56
153.44
153.44
106.56
中心距A（mm）
130
130
130
中心距变动系数
0
0
0
齿顶高ha（mm）
3
4
4
齿根高hf（mm）
3.75
5
5
齿全高h（mm）
6.75
9
9
有效齿宽b（mm）
30
30
30
当量齿数zv
55.49
41.32
30.25
43.56
43.56
30.25
5啮合套传动副的设计计算
啮合套轮齿为直齿，其齿廓曲线为渐开线，啮合角为20°，模数取3mm，齿顶高系数
，其他参数与普通齿轮一样，齿数一般为30～80。
高、低速换档啮合套，取z=32，则分度圆直径为
，结合套宽28mm；接前桥、断前桥啮合套，取z=18，则分度圆直径为d=3×18mm=54mm，结合套宽28mm。
齿轮7、2上的小齿轮齿宽均选10mm，大齿轮小齿轮间距均选5mm。
6分动器结构元件
6.1齿轮
分动器齿轮可以与轴设计为一体或者与轴分开，然后用键、过盈配合或者滑动、滚动支撑等方式之一与轴联接。
输入轴上的低速档齿轮与轴制成一体制成齿轮轴，高速挡齿轮用平键固定在输入轴上；中间轴上的齿轮均设计成与轴分开的形式，并以滚针轴承联接；后桥输出轴上的齿轮与轴做成一体。
6.2轴及相关零件
设计轴时主要考虑以下几个问题：
轴的直径和长度，轴的结构形状，轴的强度和刚度，轴上花键的形式和尺寸等。
6.2.1轴的尺寸初选
在已经确定了中心距A后，第二轴和中间轴中部直径可以初步确定，d=0.45A=0.45×130mm=58.5mm。
在草图设计过程中，将最大直径确定为如下数值：
输入轴dmax=60，中间轴dmax=60mm，输出轴dmax=70mm。
6.2.2轴的结构
轴的结构形状应保证齿轮、啮合套及轴承等安装、固定，并与工艺要求有密切关系。
本设计中，输入轴和低速档齿轮做成一体，前端通过矩形花键安装半联轴器，其后端通过滚针轴承安装在后桥输出轴齿轮内腔里。
高速档齿轮通过普通平键固定在输入轴上。
中间轴有旋转式和固定式两种，本设计中采用旋转式中间轴。
中间轴与啮合套的齿座做成一体，两端通过圆锥滚子轴承支撑。
高、低速档齿轮均用滚针轴承安装在轴上，常啮合齿轮通过花键固定在轴上。
中间轴两端做有螺纹，用来定位轴承，螺纹不应淬硬。
后桥输出轴与其上齿轮做成一体，齿轮做有内腔以安装输入轴，齿轮悬臂布置，采用两个圆锥滚子轴承支撑。
中桥输出轴上的齿轮用平键固定在轴上，与前桥输出轴对接处做有渐开线花键，通过啮合套可以与前桥输出轴上的渐开线花键联接，用以接上、断开前桥输出。
各档齿轮与轴之间有相对旋转运动的，无论装滚针轴承、衬套（滑动轴承）还是钢件对钢件直接接触，轴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悬殊。
6.2.3花键的形式和尺寸
输入轴的花键部分直径可按下式初选
，式中K为经验系数，K=4.0～4.6；Temax为最大输入转矩（Nm）。
d=34.41～39.57mm，根据《机械设计综合课程设计》表6-58，取输入轴矩形花键尺寸：
。
其中N为键数，d为小径，D为大径，B为键宽
其他各花键的形式和尺寸根据轴的结构和尺寸确定，具体参数列为下。
后桥输出轴矩形花键：
；
前桥输出轴矩形花键：
；
中桥输出轴矩形花键：
6.2.4轴承的选用
分动器的轴经轴承安装在壳体的轴承孔内，常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承等。
轴承的选用受到结构的限制，并随所承受载荷的特点不同而不同，在此设计中选用圆锥滚子轴承装于壳体上，轴承的直径根据根据分动器中心距和轴的直径确定，保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于6mm。
在齿轮与轴不是固定联接，并要求两者有相对运动的地方，采用滚针轴承。
6.2.5轴的结构设计
1）输入轴（图6-1）
图6-1输入轴
输入轴的最小直径在安装联轴器的花键处，联轴器的计算转矩
，取KA=1.3，则：
查《机械设计综合课程设计》手册表6-97，选用YL11型凸缘联轴器，其公称转矩为
。
半联轴器的孔径为45mm，故取
，
，CD段装有圆锥滚子轴承，查《机械设计综合课程设计》表6-67选孔径为50mm的30210型圆锥滚子轴承与之配合其尺寸为d×D×T×B×C×a=50mm×90mm×21.75mm×20mm×17mm×20mm，故取
DE段固定齿轮，故取
，根据整体结构取
FG处是齿轮轴上的纸轮6，分度圆直径
GH段安装滚针轴承，由于只承受弯矩故可取
，滚针轴承尺寸d×D×C=40×45×27。
2）后桥输出轴（图6-2）
图6-2后桥输出轴
为了防止两轴研合到一起引起两周对接卡死，输入轴与后桥输出轴间留有0.5mm的间隙，IK段是齿轮轴上的齿轮3，分度圆直径
KL段安装轴承，查表取孔径70mm的30214型圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×T×B×C×a=70mm×125mm×26.25mm×24mm×21mm×25.8mm，故
，LM段根据端盖结构取
，MN段安装轴承，查表选取孔径为65mm的30213型圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×T×B×C×a=65mm×120mm×24.75mm×23mm×20mm×23.8mm取
NO段安装输出轴联轴器，取
。
3）中间轴（图6-3）
图6-3中间轴
de段是啮合套外齿轮8，分度圆直径
，
，啮合套齿轮8与两边的齿轮7、2各留有0.5mm的间隙，齿轮7、2的总齿宽为45mm，齿轮2、4间留有间隙5mm，所以
，bc、fg段安装轴承，取孔径为50mm的30210型圆锥滚子轴承，
，ab、gh段做成螺纹用于轴的两端固定，取
。
4）中桥输出轴（图6-4）
图6-4中桥输出轴
ef段安装齿轮5，取
，bc、fg段安装轴承，取孔径为60mm的30212型圆锥滚子轴承，其尺寸为d×D×T×B×C×a=60mm×110mm×23.75mm×22mm×19mm×22.3mm，
，de、cd段根据结构取
，
，ab段渐开线齿轮分度圆直径
，gh段安装联轴器，
。
5）前桥输出轴（图6-5）
图6-5前桥输出轴
cd段齿轮分度圆直径
，bc段安装一对圆锥滚子轴承，取孔径为50mm的30210型圆锥滚子轴承，
，ab段安装联轴器，取
。
6.3分动器壳体
壳体采用灰铸铁铸造工艺。
壳体壁厚取10mm；壳体侧面的内壁与转动齿轮齿顶之间留有5～8mm的间隙；齿轮齿顶到分动器底部之间留有不小于15mm的间隙。
在壳体上设计有加强肋，一方面避免了在分动器壳体上出现不利于吸收齿轮的振动和噪声的大平面，另一方面增强了壳体的刚度。
为了注油和放油，在分动器上设计有注油孔和放油孔。
注油孔位置设立在润滑油所在的平面出，同时利用它作为检查油面高度的检查孔。
放油孔设计在壳体的最低处，放油螺塞采用永恒磁性螺塞，可以吸住存留于润滑油内的金属颗粒。
为了保持分动器内部为大气压力，在分动器顶部装有通气塞。
7零件的校核
当挂上低速档时传递的转矩最大，因此只要校核低速档时的强度就可以了。
挂上低速档时：
输入轴传递的转矩
中间轴传递的转矩
后桥输出轴传递的转矩
后桥输出轴齿轮受力分析：
7.1齿轮的校核
对齿轮进行分析可知，后桥输出轴上的常啮合齿轮副受力最大。
因此校核后桥输出轴上的
升级会员 