【導(dǎo)讀】分動(dòng)器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案確定；分動(dòng)器檔位傳動(dòng)比的分配確定；分動(dòng)器齒輪參數(shù)的選擇；分動(dòng)器齒輪齒數(shù)的分配；分動(dòng)器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算；分動(dòng)器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算；分動(dòng)器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；利用CAD畫(huà)裝配圖、零件圖。分動(dòng)器一般都設(shè)有高低檔，以進(jìn)一步擴(kuò)大在困難地區(qū)行駛時(shí)的傳。動(dòng)比及排擋數(shù)目。分動(dòng)器對(duì)于提高汽車(chē)通過(guò)性至關(guān)重要，是多驅(qū)汽車(chē)重要總成，影響。汽車(chē)構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室；微機(jī)；AUTOCAD軟件。0號(hào)圖紙（折合）3張；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)萬(wàn)字以上。而分動(dòng)器是多軸驅(qū)動(dòng)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量和性能直接影響到傳。動(dòng)效果和整車(chē)的動(dòng)力性能。本項(xiàng)目研究的基本思路是根據(jù)所給的參數(shù)設(shè)計(jì)出基本結(jié)構(gòu)和。轉(zhuǎn)矩分配比合理，傳動(dòng)性能和散熱性能較好的分時(shí)四驅(qū)分動(dòng)器，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。使之能夠?qū)崿F(xiàn)換擋平順。第9周：對(duì)中期檢查的不足之處進(jìn)行修改。第11周：進(jìn)行相關(guān)校核。第12周：完成設(shè)計(jì)圖紙及說(shuō)明書(shū)初稿。

　　

【正文】 T r Te ? （ ） 求得變速器一擋傳動(dòng)比為： TeriT rGi ??0max21 ? （ ） 式中 2G — — 汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) 的乘用車(chē)，滿載時(shí)后軸占 50%~55%，故取 2G =55%mg； ? — — 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ? =~，故選 ? 為 ； r ， maxeT ， 0i ， T? — — 見(jiàn)式（ ）下說(shuō)明。 由公式（ ）得： ?i ； 最終取 ?i 。 m in1m in 00 .3 7 7ranri v i i?? ??低 （ ） 式中 i低 — — 分動(dòng)器抵擋傳動(dòng)比； minn — — 發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速， 980 r/min； minav — — 汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速， 5 km/h。 經(jīng)計(jì)算得： i低 = ??? 低高i 分動(dòng)器 中心距的確定 對(duì)于 分動(dòng)器 中心 距的確定可參考 變速器 中心距的計(jì)算方法 ，初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 3 max geA iTKA ?低? （ ） 式中 AK — — 中心距系數(shù)，乘用車(chē)： AK =~； maxeT — — 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 220 Nm； i低 — — 分動(dòng)器低 擋傳動(dòng)比， ； g? — — 變速器傳動(dòng)效率，取 98%。 由公式（ ）得： A? 取 A=76mm 本章 小結(jié) 本章主要通過(guò)分析整車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)參數(shù)，對(duì)分動(dòng)器的總體方案進(jìn)行確定。其中包括：分動(dòng)器中心距的確定，擋位的設(shè)置，高低擋傳動(dòng)比的確定等。通過(guò)確定分動(dòng) 器 的基本參數(shù)， 進(jìn)行 其他零部件的設(shè)計(jì)選用，為下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 第 3 章 主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 齒輪參數(shù)確定及 高低 擋齒輪齒數(shù)分配 m 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。對(duì)于乘用車(chē)為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，乘用車(chē)和總質(zhì)量在~ 的貨車(chē)為 ~，取 m=。 ? 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 ，所以 分動(dòng)器 齒輪普遍采用的壓力角為 20 。 ? 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。螺旋角應(yīng)選擇適宜，太小時(shí)發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性，太大又會(huì)使軸向力過(guò)大。 分動(dòng)器齒輪的螺旋角的選擇可參考 轎車(chē)變速器齒輪 螺旋角的選擇， 轎車(chē)變速器齒輪應(yīng)采用較大螺旋角以提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 性，降低噪聲。 乘用車(chē)兩軸式變速器 020?? ～ 025 初選 022?? b 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求，通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬 b， cb Km? ，其中 cK 為齒寬系數(shù)。常嚙合及其他擋位用斜齒圓柱齒輪 cK =~。 故 選 分動(dòng)器齒輪齒寬 b=20mm。 ha* 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小、工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減少，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中作用到齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為 ～ 的短齒制齒輪。在齒 輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)為 。 分配齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損 均 勻。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 (1)確定 低 擋齒輪的齒數(shù) 由于 低 擋采用斜齒輪傳動(dòng) ， 所以齒數(shù)和 為： 2 coshnAZ m ?? （ ） 取 hZ =57 ?? zzi低 （ ） 取 3z =17 4z =40 1）對(duì)中心距進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒輪和 hZ 后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 hZ 重新計(jì)算中心距 A 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 修正 中心距： 120 ()2 cosnm z zA ??? （ ） 經(jīng)計(jì)算 取中心距 A=78mm 2）對(duì)螺旋角 ? 進(jìn)行修正 修正螺旋角： 02cos Amz nh?? （ ） 經(jīng)計(jì)算取 ??? 乘用車(chē)兩軸式分動(dòng)器中心距 A 的取值范圍為 60～ 80 乘用車(chē)兩軸式分動(dòng)器 020?? ～ 025 所以修正后的中心距和螺旋角都符合要求。 低 擋齒輪參數(shù)如表 所示 。 （ 2） 確定 高 擋的齒數(shù) 由于 i高 = ?43zz ， hz =57 故取 ?3z 34， ?4z 23 高檔齒輪中心距的校核及變位同低檔齒輪相同。 高 擋齒輪參數(shù)如表 所示 。 表 低 擋齒輪基本參數(shù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 齒數(shù) 171?z 402?z 2 當(dāng)量齒數(shù) c o s 311 ?? ?zz v c o s 322 ?? ?zz v 3 分度圓直徑 /mm c o s 11 ?? ?zmd n c o s 22 ?? ?zmd n 4 齒頂高 /mm *1 ?? nana mhh *2 ?? nana mhh 5 齒根高 /mm )( **1 ??? nnanf mChh 1 2 )( **2 ??? nnanf mChh 6 全齒高 /mm 6 11 ??? fa hhh ??? fa hhh 7 齒 頂圓直徑 /mm 111 ??? aa hdd 1 42 222 ??? aa hdd 8 齒根圓直徑 /mm 111 ??? ff hdd 222 ??? ff hdd 9 齒寬 /mm 20?? mKb c 20?? mKb c 10 基圓直徑 /mm ?? mzdb 10022 ?? mzdb 表 高 擋齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 齒數(shù) 343?z 234?z 2 當(dāng)量齒 數(shù) c o s 333 ?? ?zz v o s 344 ?? ?zz v 3 分度圓直徑 /mm cos 33 ?? ?zmd n co s 44 ?? ?zmd n 4 齒頂高 /mm *3 ?? nana mhh *4 ?? nana mhh 5 齒根高 /mm 1 2 )( **3 ??? nnanf mChh 1 2 )( **4 ??? nnanf mChh 6 全齒高 /mm 62 ??? fa hhh 62 ??? fa hhh 7 齒頂圓直徑 /mm 333 ??? aa hdd 444 ??? aa hdd 8 齒根圓直徑 /mm 333 ??? ff hdd 444 ??? ff hdd 9 初選 齒寬 /mm 20?? mKbc 20?? mKb c 10 基圓直徑 /mm 8533 ?? mzdb ?? mzdb 輪齒強(qiáng)度計(jì)算 分動(dòng)器 齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 輪齒折斷發(fā)生在下述幾種情況下：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在 分動(dòng)器 中出現(xiàn) 的極少，而后者出現(xiàn)的多些。 分動(dòng)器 抵擋小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少，齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。 齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。 用移動(dòng)齒輪的方法完成 換擋 的 低檔 和倒擋齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度 差 ， 換擋 瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 齒面點(diǎn)蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而 產(chǎn)生動(dòng)載荷，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較 從 動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。 斜齒輪彎曲應(yīng)力 : 32 cosgncTKZ m yK K????? ?? （ ） 式中 gT — — 計(jì)算載荷（ Nmm）； ?— — 斜齒輪螺旋角 （ ） ； K? — — 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 K? =； Z— — 齒數(shù)； nm — — 法向模數(shù)（ mm）； y— — 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得； cK — — 齒寬系數(shù)； K? — — 重合度影響系數(shù)， K? =。 低檔齒輪 1，查 齒形系數(shù)圖 得 y=，代入得 ?? =； 低檔齒輪 2，查 齒形系數(shù)圖 得 y=，代入得 ?? =； 高檔齒輪 3，查 齒形系數(shù)圖 得 y=，代入得 ?? =； 高檔齒輪 4，查 齒形系數(shù)圖 得 y=，代入得 ?? =； 當(dāng)計(jì)算載荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxTe 時(shí)，對(duì)乘用車(chē)常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在 180~350Mpa 范圍，所有斜齒輪滿足 ?? ＜ [ ?? ]，故彎曲強(qiáng)度足夠。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 110 .4 1 8 ( )jzbFEb? ???? （ ） 式中 j? — — 輪齒的接觸應(yīng)力 ,Mpa； F— — 齒面上的法向力， 1cos cosFF ???,N； 1F — — 圓周力（ N）， 1 2 gTF d? ； gT — — 計(jì)算載荷 ,Nmm； d— — 節(jié)圓直徑 ,mm； ? — — 節(jié)點(diǎn)處壓力角； ? — — 齒輪螺旋角； E— — 齒輪材料的彈性模量，合金鋼取 E= 510? Mpa； b— — 齒輪接觸的實(shí)際寬度 ,mm； z? 、 b? — — 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm），直齒輪 s in , s inz z b brr? ? ? ???，斜齒輪22s ins in ,c o s c o sbzzb rr ????????； zr 、 b 為主、從動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑（ mm）。 將上述有關(guān)參數(shù)代入式（ ），并將作用在變速器第一軸上的載荷 maxTe /2 作為計(jì)算載荷時(shí)，得出： M paj 61 ?? M p aj ?? M p aj ?? M p aj ?? 故所有齒輪滿足 j? ＜ [ j? ]，接觸強(qiáng)度足夠。 分動(dòng)器 齒輪的材料及熱處理 分動(dòng)器 齒輪的材料 的選擇參考變速器齒輪材料的選擇。 變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。 國(guó)內(nèi)汽 車(chē)變速器齒輪材料主要采用 20CrMnTi,滲碳齒輪在淬火、回火后表面硬度為 58~63HRC，心部硬度為 33~48HRC。 淬火的目的是大幅度提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求?；鼗鸬淖饔迷谟谔岣呓M織穩(wěn)定性，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定；消除內(nèi)應(yīng)力，以改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸；調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 故本設(shè)計(jì)中 齒輪材料主要采用 20CrMnTi,滲碳齒輪在淬火、回火后表面硬度為58~63HRC， 心部硬度為 33~48HRC。 軸的設(shè)計(jì)及校核 軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 軸的失效形式 主要有因疲勞強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的疲勞籪裂、因靜強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的塑性變形或脆性籪裂、磨損、超過(guò)允許范圍的變形和振動(dòng)等。 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下準(zhǔn)則： 首先， 根據(jù)軸的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的材料、毛坯形式及熱處理方法。 ； 然后，根據(jù)軸的受力情況、軸上零件的安裝位置、配合尺寸及定位方式、軸的加工方法等具體要求，確定軸的合理結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，即進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；最后，軸的強(qiáng)度計(jì)算或校核。對(duì)受力大的 細(xì)長(zhǎng)軸（如蝸桿軸）和對(duì)剛度要求高的軸，還要進(jìn)行剛度計(jì)算。在對(duì)高速工作下的軸，因有