BJ20某兩軸越野汽車分動器設計及及設計說明書

1、畢 業(yè) 論 文 （設 計）設計題目：BJ2020兩軸越野汽車分動器設計本科生畢業(yè)論設計評語（一）姓名總成績畢業(yè)設計題目： BJ2020兩軸越野汽車分動器設計答辯委員會評語答辯成績主任簽字： 年 月 日答辯委員會成員簽字學部畢業(yè)設計領導小組意見組長簽字： 年 月 日 學部公章姓名畢業(yè)設計題目：BJ2020兩軸越野汽車分動器設計指導教師評語指導教師成績于云雷同學認真查詢了國內外相關資料，對目前越野車現狀和發(fā)展趨勢有了一定了解，并在此基礎上進行了BJ2020兩軸越野汽車分動器設計工作，在整個畢業(yè)設計的過程當中，態(tài)度端正，學習也比較認真，虛心的接受導師的意見，時間安排的較為合理，能基本在每個階段完成相

2、應的任務，做到時間上前緊后松，該同學查閱文獻的能力較強，能全面的收集關于越野汽車分動器的相關資料，全面的分析了兩軸越野汽車分動器的設計問題，綜合運用知識的能力較強。能夠主動地聯系指導教師，將自己的設計思路匯報給指導教師。在畢業(yè)設計中，該同學能夠刻苦地鉆研相關的專業(yè)理論，將專業(yè)理論付諸實踐，同時能夠與指導教師溝通畢業(yè)設計的進展情況，及時地獲得教師的指導。在畢業(yè)設計末期，該同學主動地向指導教師展示自己的畢業(yè)設計成果，同時虛心地聽取指導教師提出的意見；此外，該同學還將自己畢業(yè)論文的提綱提交給指導教師，聽取老師對其畢業(yè)論文的意見。于云雷同學能夠按照進度計劃要求完成相應各階段工作，畢業(yè)設計期間態(tài)度認真，

3、肯于動腦，能夠與老師積極溝通，同意于云雷同學參加答辯。指導教師簽字： 年 月 日本科生畢業(yè)設計評語（二）本科生畢業(yè)設計評語（三）姓名于云雷學號0專業(yè)班級機械設計制造及其自動化2008級機械電子工程方向2班畢業(yè)設計題目：BJ2020兩軸越野汽車分動器設計評閱教師評語評閱教師成績該同學論文選題合理，符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能夠達到綜合訓練的要求，題目難度較高，工作量較大，選題具有較高的參考價值和較大的實踐指導意義。在畢業(yè)設計初期，該同學積極地查閱相關資料，全面的收集了關于汽車分動器的問題，綜合運用知識能力強，文章篇幅符合學院的規(guī)定，內容完整，層次結構安排科學，主要觀點突出，邏輯關系清楚，有一定的個人見解

4、，論點突出，論述緊扣主題，語言表達流暢，格式完全符合規(guī)定要求，參考了內容豐富的文獻資料。該同學設計論文章節(jié)編排緊湊，內容基本完整，圖表較為規(guī)范，文字敘述通順，格式基本符合論文撰寫要求。工程圖繪制符合國家標準。論文存在個別錯別字問題。設計表現出較高的綜合知識運用能力和創(chuàng)新能力，研究成果有一定的實際價值?？v觀全文，設計選題正確，邏輯結構嚴謹，層次清晰，文字簡練，符合本科畢業(yè)論文的規(guī)范要求。評閱教師簽字： 年 月 日本科生畢業(yè)設計任務書姓名畢業(yè)設計題目：BJ2020兩軸越野汽車分動器設計畢業(yè)設計的立題依據由于越野車對動力的要求很高，而分動器是增大扭矩的重要部件，所以在越野車上安裝符合要求的分動器是非

5、常重要的。由于北京BJ2020越野車為輕型越野車，所以其安裝兩軸分動器是比較合理的。主要內容及要求分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。大多數分動器由于要起到降速增矩的作用而比變速箱的負荷大，所以分動器中的常嚙齒輪均為斜齒輪，軸承也采用圓錐滾子軸承支承。進度安排 2月28日 選題 2月28日3月2日 接受指導老師的指導 3月3 日3月9日 擬定論文大綱 3月10日3月16日 搜集、查閱、整理相關資料 3月1日4月8日 初稿形成 4月9日4月15日 初稿審定 4月16日4月29日 第一

6、次修改 4月30日5月6日 第一次審定 5月7日5月9日 第二次修改 5月10日5月13日 定稿5月14日5月25日 論文評閱小組評審設計 5月26日 畢業(yè)設計答辯學生簽字：指導教師簽字：年 月 日BJ2020兩軸越野汽車分動器設計摘 要越野車需要經常在壞路情況下行駛，尤其是軍用汽車的條件更為惡劣。這就要求增加汽車驅動輪的數目，因此，越野車都采用多軸驅動。分動器的功用就是將變速箱輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩。分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速箱的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。本文主要說明了越野車分

7、動器的設計計算過程，并且較詳細的敘述了分動器的設計過程，選擇結構方案、主要參數、齒輪設計、軸設計、計算校核、其他結構部件的設計。關鍵詞：越野車分動器；齒輪；軸；嚙合套The design of BJ2020 two suvs thansfer Abstract The need for off-road vehicles often have no bad roads and traffic situations, especially military vehicles driving conditions even worse. This requires increasing the n

8、umber of motor vehicle wheel, therefore, off-road vehicle use multi-axis drive. Sub-actuator function is the allocation of transmission power output to the drive axle, and further increase the torque. Actuator is also a sub-gear drive system, which separately fixed on the vehicle chassis, the transm

9、ission input shaft and output shaft gear connected with universal joints, sub-actuator output shaft of a number of roots, respectively, by the universal gear with the bridge driver. This article describes the sub-terrain vehicle actuator design calculations, design and technology is divided into two

10、 major parts. The design of some of the more detailed description of the sub-actuator design process, select the structure of the program, the main parameters, gear design, shaft design, calculation verification, the design of other structural components.Key words: Actuator sub-terrain vehicle；Gear；

11、Axis；Meshing sets目 錄 TOC o 1-3 h z u BJ2020兩軸越野汽車分動器設計 第1章 緒論 分動器的功用分動器的功用就是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，并且進一步增大扭矩，是越野車汽車傳動系中不可缺少的傳動部件，它的前部與汽車變速箱聯接，將其輸出的動力經適當變速后同時傳給汽車的前橋和后橋，此時汽車全輪驅動，可在壞境惡劣的地區(qū)地面行駛。分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它單獨固定在車架上，其輸入軸與變速器的輸出軸用萬向傳動裝置連接，分動器的輸出軸有若干根，分別經萬向傳動裝置與各驅動橋相連。大多數分動器由于要起到降速增矩的作用而比變速箱的負荷大，所以分動器中的常嚙齒輪均

12、為斜齒輪，軸承也采用圓錐滾子軸承支承。 國內外研究現狀越野車需要經常在壞路和無路情況下行駛，尤其是軍用汽車的行駛條件更為惡劣，這就要求增加汽車驅動輪的數目，因此，越野車都采用多軸驅動。例如，如果一輛前輪驅動的汽車兩前輪都陷入溝中(這種情況在壞路上經常會遇到)，那汽車就無法將發(fā)動機的動力通過車輪與地面的磨擦產生驅動力而繼續(xù)前進。而假如這輛車的四個輪子都能產生驅動力的話，那么，還有兩個沒陷入溝中的車輪能正常工作，使汽車繼續(xù)行駛。在多軸驅動的汽車上，為了將輸出的動力分配給各驅動橋設有分動器。由于越野車對動力的要求很高，而分動器是增大扭矩的重要部件，所以在越野車上安裝符合要求的分動器是非常重要的。由于

13、北京BJ2020越野車為輕型越野車，所以其安裝兩軸分動器是比較合理的。北京BJ2020型汽車為輕型越野車，主要有兩大系列產品，即北京BJ2020N系列產品和北京BJ2020S系列產品，這兩系列越野車所用分動器為兩軸分動器。兩軸分動器在國際上的應用也是非常普遍的，國際上一些知名品牌的輕型越野車大多數都是應用的兩軸分動器，例如：本田CR-V等。北京BJ2020型越野汽車可四輪同時驅動，具有良好的越野性能。它可以再較深的泥濘、沙土、積雪路面上行駛，又可爬越較陡的坡道；可裝載一定量的貨物，又可拖帶掛車。對分動器的研究也具有很重要的意義，配備分動器的汽車可以最大可能地增加其越野性能，可以使汽車適應多種路

14、況，同時也減少了汽車其他一些零部件的磨損，曾加了汽車的使用壽命。分動器對于越野車來說是除了發(fā)動機以外的另一個心臟，只有在它的驅使下，越野汽車才會發(fā)揮出其驚人的動力，所以說，分動器已經成為了越野汽車上不可或缺的一部分。 研究方法及內容本次設計主要對BJ2020越野汽車分動器的各個零部件進行數據的計算與校核，其中著重設計的是分動器的傳動齒輪與輸入軸、輸出軸。通過計算校核確定各零部件的尺寸參數，然后利用CAD繪制零件圖與總裝配圖。對分動器的設計要求應該滿足一下幾點：便于制造、使用、維修以及質量輕、尺寸緊湊；保證汽車必要的動力性和經濟性；換擋迅速、省力、方便；工作可靠，不得有跳檔沖擊等現象發(fā)生；分動器

15、應有高的工作效率。第2章 分動器結構方案的選擇 傳動方案分動器的結構形式是多種多樣的，各種結構形式都有其各自的優(yōu)缺點，這些優(yōu)缺點隨著主觀和客觀條件的變化而變化。因此在設計過程中我們應深入實際，收集資料，調查研究，對結構進行分析比較，并盡可能地考慮到產品的系列化、通用化和標準化，最后確定較合適的方案。機械式具有結構簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，在不同形式的汽車上得到廣泛應用。本設計采用的結構方案如圖2-1所示。圖2-1 分動器傳動示意圖 齒輪的安排各齒輪副的相對安裝位置，對于整個分動器的結構布置有很大的影響，要考慮到以下幾個方面的要求：1）整車總布置根據整車的總布置，對分動器輸入

16、軸與輸出軸的相對位置和分動器的輪廓形狀以及換擋機構提出要求2）駕駛員的使用習慣 3）提高平均傳動效率4）改善齒輪受載狀況 各擋位齒輪在分動器中的位置安排，考慮到齒輪的受載狀況。承受載荷大的低擋齒輪，安置在離軸承較近的方，以減小鈾的變形，使齒輪的重疊系數不致下降過多。分動器齒輪主要是因接觸應力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高擋齒輪安排在離兩支承較遠處。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉角較小，故齒輪的偏載也小。第3章 分動器主要參數的選擇 傳動比的分配高速級傳動比：；低速級傳動比：。 中心距的計算將中間軸與第二軸之間的距離稱為中心距A。它是一個基本參數，其大小不僅對分動器的外形尺寸、體積個質量大小，

17、而且對輪齒的接觸強度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應當由保證輪齒有必要的接觸強度來確定。分動器的軸經軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強度考慮，要求中心距取大些。根據經驗公式： （3-1）式中 為分動器中心距（mm）；KA中心距系數，取KA=12；Temax輸入最大扭矩（N m）；i低低速檔傳動比；分動器傳動效率，取96%?？纱_定中心距： （3-2）為檢測方便，圓整中心距A=130mm。 軸的結構軸的結構形狀應保證齒輪、嚙合套及軸承等安裝、固定，并與工藝要求有密切關系。本設計中，輸入軸和低速檔齒輪做成一體，前端通過矩形花鍵安裝半聯

18、軸器，其后端通過滾針軸承安裝在后橋輸出軸齒輪內腔里。高速檔齒輪通過普通平鍵固定在輸入軸上。中間軸有旋轉式和固定式兩種，本設計中采用旋轉式中間軸。中間軸與嚙合套的齒座做成一體，兩端通過圓錐滾子軸承支撐。高、低速檔齒輪均用滾針軸承安裝在軸上，常嚙合齒輪通過花鍵固定在軸上。中間軸兩端做有螺紋，用來定位軸承，螺紋不應淬硬。后橋輸出軸與其上齒輪做成一體，齒輪做有內腔以安裝輸入軸，齒輪懸臂布置，采用兩個圓錐滾子軸承支撐。中橋輸出軸上的齒輪用平鍵固定在軸上，與前橋輸出軸對接處做有漸開線花鍵，通過嚙合套可以與前橋輸出軸上的漸開線花鍵聯接，用以接上、斷開前橋輸出。各檔齒輪與軸之間有相對旋轉運動的，無論裝滾針軸承

19、、襯套(滑動軸承)還是鋼件對鋼件直接接觸，軸的表面粗糙度均要求很高，不低于，表面硬度不低于HRC58-63。各截面尺寸避免相差懸殊。 軸的設計在已經確定了中心距A 后，第二軸和中間軸中部直徑可以初步確定，d=130mm=。在草圖設計過程中，將最大直徑確定為如下數值：輸入軸dmax=60，中間軸dmax=60mm，輸出軸dmax=70mm。1）輸入軸（圖3-1） A B C D E F G圖3-1 輸入軸示意圖輸入軸的最小直徑在安裝聯軸器的花鍵處，聯軸器的計算轉矩，取KA=，則： （3-3）查機械設計綜合課程設計手冊表6-97，選用YL11型凸緣聯軸器，其公稱轉矩為。半聯軸器的孔徑為45mm，故

20、取mm，AB后半段裝有圓錐滾子軸承，查機械設計綜合課程設計表6-67選孔徑為45mm的30210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm，BC段設計為花鍵，固定齒輪，故取，花鍵大徑花鍵寬D=10mm，CD段，DE段，EF段，FG段裝有圓錐滾子軸承，查機械設計綜合課程設計表6-67選孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為dDTBCa=50mm90mm20mm17mm20mm，故取。2）中間軸（圖3-2） A B C D圖3-2 中間軸示意圖本設計中的中間軸是固定在分動器殼體上的，AB段為嵌入殼體的部分，BC段通過滾針軸承與中間軸齒輪連

21、接，由于只承受彎矩故可取，三個滾針軸承尺寸dDC=404527，CD段通過擋板和螺栓與殼體固定，擋板槽寬L=20mm，深H=10mm。3）前橋輸出軸（圖3-3） A B C圖3-3 前橋輸出軸示意圖BC段齒輪分度圓直徑，AB段安裝聯軸器，取，AB后半段裝有圓錐滾子軸承，查機械設計綜合課程設計表6-67選孔徑為45mm的30210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm。4）前橋輸出軸（圖3-4） A B C D E F G H圖3-4 后橋輸出軸示意圖AB段齒輪分度圓直徑，BC段安裝圓錐滾子軸承，查機械設計綜合課程設計表6-67選孔徑為50mm的30

22、210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為dDTBCa=50mm90mm20mm17mm20mm，CD段為光軸，與長嚙齒輪空套配合，DE段為花鍵，EF段，FG段，裝有圓錐滾子軸承，查機械設計綜合課程設計表6-67選孔徑為45mm的30210型圓錐滾子軸承與之配合其尺寸為dDTBCa=45mm85mm20mm17mm20mm，GH段安裝聯軸器，取 花鍵的形式和尺寸輸入軸的花鍵部分直徑可按下式初選，式中 K經驗系數，K=；Temax最大輸入轉矩（Nm）。d=，根據機械設計綜合課程設計表6-58，取輸入軸矩形花鍵尺寸： （3-4）其中 N鍵數，d小徑，D大徑，B鍵寬其他各花鍵的形式和尺寸根據軸的結構和尺寸

23、確定，具體參數列為下。后橋輸出軸矩形花鍵： （3-5） （3-6）前橋輸出軸矩形花鍵： （3-7） 軸承的選用分動器的軸經軸承安裝在殼體的軸承孔內，常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動軸承等。軸承的選用受到結構的限制，并隨所承受載荷的特點不同而不同，在此設計中選用圓錐滾子軸承裝于殼體上，軸承的直徑根據根據分動器中心距和軸的直徑確定，保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6mm。在齒輪與軸不是固定聯接，并要求兩者有相對運動的地方，采用滾針軸承。 齒輪參數的確定 模數齒輪模數是一個重要參數，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強度、質量、噪聲、工藝要求、載荷等。決定齒輪模數的因素

24、很多，其中最主要的是載荷的大小。由于高檔齒輪和低檔齒輪載荷不同，股高速擋和低速檔的模數不宜相同。從加工工藝及維修觀點考慮，同一齒輪機械中的齒輪模數不宜過多。根據國家標準GB135778的規(guī)定，選取各齒輪副模數如下：常嚙合齒輪：mn=4mm；低速檔：mn=4mm，高速擋：mn=3mm。嚙合套采用漸開線齒形，取m=3mm。 壓力角壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對于轎車，為加大重合度以降低噪聲，應取用小些的壓力角；對于貨車，為提高齒輪承載能力，應取用大些的壓力角。實際上，因國家規(guī)定的標準壓力角為，所以分動器齒輪采用的壓力角為。 螺旋角

25、螺旋角一般范圍為1035。螺旋角增大使齒輪嚙合系數增加、工作平穩(wěn)、噪聲降低、另外齒輪的強度也有所提高。但螺旋角太大，會使軸向力及軸承載荷過大。初選低速檔嚙合齒輪螺旋角=20。關于螺旋角的方向，輸入軸齒輪采用右旋，這樣可使第一軸所受的軸向力直接經過軸承蓋作用在分動器殼體上，避免了因軸向力一二兩軸抱死的現象。中間軸齒輪全部采用左旋，因此中間軸上同時嚙合的兩對齒輪軸向力方向相反，軸向力可互相抵消一部分。 齒寬齒輪寬度大，承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向受力不均勻，因而齒寬不宜太大。齒寬可根據下列公式初選：直齒輪b=m,斜齒輪b=mn。綜合各個齒輪的情況，均為斜齒

26、輪，齒寬選為30mm。 各檔齒輪齒數的分配在初選中心距、齒輪模數和螺旋角以后，可根據檔數、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數。齒數和： （3-8）圓整取S=61根據經驗數值，一軸低速檔齒輪齒數在z1=2428之間選取。不妨通過下列關系對著三個數值得出的參數進行比較。表3-1不同齒數時傳動比對比Z1ZZ3Z4I低2437352625363625263537242734382328333922通過比較可以得出z1=25，z2=36時，i低=，與設計要求最接近。下面以z1=25為例對計算過程進行說明：z1=25，z2=36 （3-9）修正中心距，取A=130。重新確定螺旋角，其精確值應為 （3-1

27、0）下面根據方程組： （3-11）確定常嚙合齒輪副齒數分別為。重新確定螺旋角，其精確值為 （3-12）由于輸入軸齒輪，中間軸大齒輪和常嚙齒輪參數已經確定，所以一下將對中間軸小齒輪和變速滑動齒輪的參數進行確定。 （3-13）根據， （3-14）可以得出 （3-15） （3-16）于是可得， 重新確定螺旋角，其精確值為 （3-17） 嚙合套的設計嚙合套輪齒為直齒，其齒廓曲線為漸開線，嚙合角為20，模數取3mm，齒頂高系數，其他參數與普通齒輪一樣，齒數一般為3080。接前橋、斷前橋嚙合套，取z=16，則分度圓直徑為d=316mm=48mm，結合套寬28mm。 殼體的設計殼體采用灰鑄鐵鑄造工藝。殼體壁

28、厚取10mm；殼體側面的內壁與轉動齒輪齒頂之間留有58mm的間隙；齒輪齒頂到分動器底部之間留有不小于15mm的間隙。在殼體上設計有加強肋，一方面避免了在分動器殼體上出現不利于吸收齒輪的振動和噪聲的大平面，另一方面增強了殼體的剛度。為了注油和放油，在分動器上設計有注油孔和放油孔。注油孔位置設立在潤滑油所在的平面出，同時利用它作為檢查油面高度的檢查孔。放油孔設計在殼體的最低處，放油螺塞采用永恒磁性螺塞，可以吸住存留于潤滑油內的金屬顆粒。為了保持分動器內部為大氣壓力，在分動器頂部裝有通氣塞。第4章 零件的校核 軸的校核當掛上低速檔時傳遞的轉矩最大，因此只要校核低速檔時的強度就可以了。掛上低速檔時：輸

29、入軸傳遞的轉矩 （4-1）中間軸傳遞的轉矩（4-2）后橋輸出軸傳遞的轉矩 （4-3）后橋輸出軸齒輪受力分析： （4-4） （4-5） （4-6） 由結構可看出，后橋輸出軸強度最弱，因此首先對其校核。根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值。對于30214型圓錐滾子軸承，a=，因此作為懸臂梁的軸長L=15mm+10mm+=。根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖4-1）。（a）（b）（c）（d）圖4-1 軸的載荷分析（e）（f）圖4-1 軸的載荷分析由軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出支點處截面是軸的危險截面。現將計算出的次截面處的MH、MV及M的值列于下

30、表。表4-1 載荷計算載荷水平面H垂直面V支反力FFNH=Ft=15368NFNV=Fr=5960N彎矩MMH= mmMV=138272N mm總彎矩M扭矩TT=1179000N mm按彎扭合成應力校核軸的強度，取=，軸的計算應力： （4-6）軸的材料為20Cr，滲碳淬火，由機械設計表15-1查得。因此，故安全 齒輪的校核對齒輪進行分析可知，后橋輸出軸上的常嚙合齒輪副受力最大。因此校核后橋輸出軸上的齒輪副。 齒輪接觸強度的校核齒輪材料選為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度5268HRC，7級精度（GB 10095-88）。齒面接觸應力： （4-7）選=1. 3。 （4-8）b=30mm。d3=。由機械設計圖10-26查得，則+=。u=i34=。由機械設計圖10-30選取區(qū)域系數=。由機械設計表10-6查得材料的彈性影響系數=。由機械傳動裝置設計手冊