东风EQ1092F型汽车分动器的设计

摘要

东风EQ1092F型汽车作为我国较先进的军用和民用汽车，有着广泛的用途和重要的作用。在多轴驱动的汽车上，为了将输出的动力合理的分配给各驱动桥，设有分动器。分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到个驱动桥，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，其输出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。越野汽车在良好的道路行驶时，为减少功率消耗及传动系机件和轮胎磨损，一般要切断通向前桥的动力。在越野行驶时，根据需要接合前桥并采用低速档，增加驱动轮数和驱动力。

本文概述了分动器的现状和发展趋势，介绍了分动器领域的最新发展状况，对工作原理做了阐述。本设计选用机械式分动器，其具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点。主要说明了三轴式分动器的设计和计算过程，选择合理的结构方案进行设计，对分动器高低档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算，对一些标准件进行了选型以及壳体得设计。

关键词：分动器；三轴式；高低档；校核；齿轮传动。

ABSTRACT

The DongfengEQ1092 cars are more advanced military and civilian cars, which are used widely and take the important role. In order to output the power to drive axle reasonably we settle transfer case drive in the car. The function of transfer case is output the power which from the gear box to drive axle and increase the torque. T he transfer case is a gear transmission system .It is fixed on the frame alone. The output axis and the transfer case output axis are connected by universal driven device .There are several output axis in transfer case, which link to driving axle by universal driving device .When the cross country vehicle running on the good way ,it always cut down the power to front axle in order to reduce consumption of transmitting mechanism and wheel. According to the need ,the cars connect the front axis and use low speed when in the off-road driving to increase the number of driven wheels and drive power. This paper outlines the transfer case and its further development meanwhile describe the theory of work. This design takes mechanical transfer case. It has a simple structure, high transmission efficiency, low manufacturing cost and working and reliable. Mainly to explain the three-axis sub-actuator design and calculation process, a reasonable choice to design the structure of the program. Accounting the low and high gear of transfer case and drive axis detailedly and analyses the stress and strength . Carrying out the type selected and shell design in a number of standard parts.

Keywords:Thansfer; Triaxial type; Check; High low-grade; Gear transmission

目录

摘要 ................................................................................................................................................ I ABSTRACT........................................................................................................................................ II 第1章绪论.. (1)

1.1 概述 (1)

1.2 分动器类型和发展 (1)

1.3 分动器的功用及意义 (2)

1.4 设计内容 (3)

第2章分动器结构的确定及主要参数的计算 (4)

2.1 设计所依据的主要技术参数 (4)

2.2分动器的设计要求 (4)

2.3 分动器结构方案的选择 (4)

2.4 传动方案 (5)

2.5 齿轮的安排 (5)

2.6 换挡结构形式 (6)

2.7分动器壳体 (6)

2.8分动器的操纵机构设计 (7)

2.9 传动比的计算 (7)

2.10 中心距A确定 (8)

2.11 本章小结 (9)

第3章分动器的齿轮设计 (10)

3.1 模数的确定 (10)

3.2 齿形压力角及螺旋角 (10)

3.3 齿宽 (11)

3.4 各档齿轮齿数的确定 (11)

3.4.1 低速档齿轮副齿数的确定 (11)

3.4.2 对中心距进行修正 (12)

3.4.3 确定其他齿轮的齿数 (13)

3.5 齿轮损坏的原因和形式 (14)

3.6 齿轮的材料选择 (15)

3.7 齿轮的强度计算 (16)

3.7.1 轮齿的弯曲应力 (16)

3.7.2 轮齿触应接力 (19)

3.8 本章小结 (22)

第4章轴的设计 (23)

4.1轴的尺寸初选 (23)

4.2 轴的结构设计 (23)

4.3 花键的形式和尺寸 (26)

4.4 轴承的设计 (26)

4.5齿轮和轴上的受力计算 (28)

4.6 轴的强度校核 (30)

4.7 本章小结 (33)

结论 (34)

参考文献 (35)

致谢 (36)

附录 (37)

第1章绪论

1.1 概述

东风EQ1092F型汽车作为我国较先进的军用和民用汽车，有着广泛的用途和重要的作用[17]。越野车需要经常在坏路和无路的情况下行驶，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[15]。例如，如果一辆两驱驱动的汽车两个轮子都陷入沟中，那汽车就无法将发动机的动力通过车轮与地面的摩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，为了将输出的动力合理的分配给各驱动桥，设有分动器。分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到驱动桥，并且增大扭矩。分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与变速器的输出轴相连接，分动器的输出轴有若干个，分别经万向传动装置与各驱动桥相连[15]。此分动器设有高低档，以进一步扩大在困难地区行驶时的传动比。越野汽车在良好道路行驶时，为减小功率消耗及传动系机件和轮胎磨损，一般要切断通前桥动力。在越野行驶时，根据需要接合前桥并采用低速档，增加驱动轮数和驱动力。

1.2 分动器类型和发展

（1）分时驱动(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）全时驱动(Full－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。

分动器已经发展到第五代：第一代的分动器基本上为分体结构，直齿轮传动、双换档轴操作、铸铁壳体；第二代分动器虽然也是分体结构，但已改为全斜齿齿轮传动、单换档轴操作和铝合金壳体，一定程度上提高了传动效率、简便了换档、降低了噪音与油耗；第三代分动器增加了同步器，使多轴驱动车辆具备在行进中换档的功能；第四代分动器的重大变化在于采用了联体结构以及行星齿轮加链传动，从而优化了换档及大大提高了传动效率和性能；第五代分动器壳体采用压铸铝合金材料、齿型链传动输出，其低挡位采用行星斜齿轮机构，使其轻便可靠、传动效率高、操纵简单、结构紧凑、噪音更低。分动器的结构特点是前输出轴传动系统皆采用低噪声的多排链条传动。链传动相对齿轮传动的优点有传动平稳、嗓声小、中心距误差要求低、轴承负荷较小及防止共振。分动器功能上的特点是转矩容量大、重量轻、传动效率高、噪音小、换挡轻便准确，大大改善了多驱动车辆的转矩分配，进而提高了整车性能。

本设计为EQ1092F型汽车手动三轴式分动器的设计，驾驶者可以在4驱和6驱之间进行手动选择。东风EQ1092F型汽车是在EQ1090车型的基础上，对提高整车安全性、可靠性、舒适性等方面采取了重大改进后开发的车型[17]。提高了军用汽车的战术性能，进而提高部队的战斗力本车型的分动器选用机械式分动器。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[10]。

1.3 分动器的功用及意义

分动器的功用就是将分动器输出的动力分配到驱动桥，并且增大扭矩。分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与分动器的输出轴相连接，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[3]。

由于越野车辆发动机输出的转矩比较大，即使在高速运转时仍可输出较大的转矩，加上变速箱的传动比变化范围较大，能够很好地满足车辆的使用要求，因此，依据越野车的的主要技术指标、发动机功率、转速和车辆行驶条件，来确定分动器的结构型式的选择、设计参数的选取及各大零部件的设计计算。

1.4 设计内容

本次设计主要是依据东风EQ1092F型汽车的有关参数，通过分动器各部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的三轴式分动器。本设计主要完成下面一些主要工作：

(1)掌握汽车分动器结构及工作原理，绘出结构原理简图。

(2)确定主要零部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。

(3)确定零部件结构尺寸。

(4)使用AutoCAD完成工程图纸。

(5)编写设计说明书

第2章分动器结构的确定及主要参数的计算

2.1 设计所依据的主要技术参数

本设计是根据东风EQ1092F型汽车手动三轴式分动器而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型，具体参数如下所示：

最大输入转速：3000r/min；

最小输入转速：600r/min；

发动机最大转矩 353N·m

最高车速 90km/h

轮胎规格 9.00-20-12PR

整备质量 4310kg

最大载重5000kg

主减速器传动比 6.33

分动器高挡传动比2.05 低挡传动比1.08

输入最大转矩742.44N·m

分动器的主要参数（中心距、齿轮模数、轴径等）选择可按照变速器的参数选择计算公式进行。

2.2分动器的设计要求

分动器也是齿轮传动系统，它单独固定在车架上，其输入轴与分动器的输出轴相连接，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；

2.3 分动器结构方案的选择