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輕型越野車自動分時(shí)分動器的設(shè)計(jì)
摘 要
分動器是越野車上將扭矩分配給各驅(qū)動橋的部件，越來越多的全時(shí)分動器出現(xiàn)在各類越野車上。但是，全時(shí)分動器的扭矩分配由差速機(jī)構(gòu)自動完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配時(shí)機(jī)存在著諸多問題，還有油耗高等劣勢。分時(shí)分動器則能夠很好的給出需要的扭矩分配，但需要駕駛者手動操作。自動分時(shí)分動器將能夠解決這個(gè)問題。
自動分時(shí)分動器將變速器輸出的動力自動分配到各驅(qū)動橋，并進(jìn)一步增大扭矩。自動分時(shí)分動器也是一個(gè)齒輪傳動系統(tǒng)，它在電控單元的操作下會自動作出對車輛工況的反應(yīng)，操作換檔機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動分時(shí)驅(qū)動。
統(tǒng)計(jì)以往的分動器的研發(fā)歷史及其結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，輕型越野車自動分時(shí)分動器需要采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和金屬鏈傳動裝置，換檔機(jī)構(gòu)使用嚙合套與同步器。對行星齒輪的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到了分時(shí)分動器行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的主要尺寸。
文中對分動器進(jìn)行了具體的分類，詳盡介紹了當(dāng)前主流的分動器型式，可以為分動器的進(jìn)一步深入研究提供一定的幫助。
關(guān)鍵詞 自動分時(shí)分動器；行星減速機(jī)構(gòu)；鏈傳動；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 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述 5
1.3 本研究課題主要研究內(nèi)容 11
第2章 自動分時(shí)分動器的組成及其工作原理 12
2.1 自動分時(shí)分動器的組成 12
2.2 自動分時(shí)分動器的工作原理 24
2.3 本章小結(jié) 25
第3章 自動分時(shí)分動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
3.1 自動分時(shí)分動器結(jié)構(gòu)方案 27
3.2 自動分時(shí)分動器的軸及齒輪型式 27
3.3 換檔機(jī)構(gòu) 28
3.4 軸承形式 28
3.5 自動分時(shí)分動器的殼體 28
3.6 潤滑及密封 28
3.7 自動分時(shí)分動器的齒輪參數(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 分動器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇 35
3.8 分動器的軸與軸承 39
3.8.1 分動器的軸 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力分配到各驅(qū)動橋，均裝有分動器。分動器的基本結(jié)構(gòu)也是1個(gè)齒輪傳動系統(tǒng)。為了增加傳動系的最大傳動比和檔數(shù)，絕大多數(shù)越野車都裝用兩檔分動器，使之兼起副變速器的作用。
裝有上述傳統(tǒng)分動器形式的汽車，當(dāng)用全部車輪驅(qū)動行駛于不平路面或彎道上時(shí)，或在前后驅(qū)動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)動機(jī)功率消耗、輪胎及傳動零件磨損。另外，傳統(tǒng)越野車的分動器是將扭矩平均分配給各個(gè)驅(qū)動橋的。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)趨勢高于后橋車輪的滑轉(zhuǎn)趨勢。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，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)動橋，需要一種分動器。該分動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、分動等各項(xiàng)任務(wù)，中間又省去了萬向傳動裝置聯(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)，而且人們對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、排放等各方面性能的要求越來越高，這不得不使生產(chǎn)商對汽車的各個(gè)部分進(jìn)行改造創(chuàng)新以適應(yīng)市場的要求。作為傳動系統(tǒng)部件的分動器也經(jīng)歷了幾次技術(shù)革新，從手動檔發(fā)展到現(xiàn)在的自動檔。80年代以來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，分時(shí)分動器自動控制技術(shù)進(jìn)一步完善，在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與傳動系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價(jià)格比大大提高。
作為分動器及傳動系統(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到它們的身影。
裝于多橋驅(qū)動汽車的變速器之后，用于傳遞和分配動力至各驅(qū)動橋，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)動橋超載常設(shè)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，使只有接合前驅(qū)動橋以后才能掛上加力檔，并用于克服汽車在壞路面上和無路地區(qū)的較大行駛阻力及獲得最穩(wěn)定車速（在發(fā)動機(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給出了分動器的幾種結(jié)構(gòu)方案的簡圖，其中有帶軸間差速器的分動器，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 分動器的結(jié)構(gòu)方案簡圖
（1） 帶軸間差速器的分動器
帶有軸間差速器的分動器，見圖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)動橋。裝用這種分動器的汽車，不僅掛加力檔時(shí)可使全輪驅(qū)動，以克服壞路面和無路地區(qū)地面的較大阻力，而且掛分動器的高檔時(shí)也可使全輪驅(qū)動，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，使動力性、經(jīng)濟(jì)性及通過性變差。但軸間差速器降低了汽車的抗滑能力，常需加差速鎖，見圖1-1（b）及圖1-2。
圖1-2 帶有軸間差速器的分動器
（2） 不帶軸間差速器的分動器
不帶軸間差速器的分動器，見圖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)動輪的阻力及其傳動機(jī)構(gòu)的剛度有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)的分動器在掛低檔時(shí)同時(shí)將接通前驅(qū)動橋；而掛高檔時(shí)前驅(qū)動橋則一定與傳動橋分離（見圖1-3），使變?yōu)閺膭訕蛞员苊獍l(fā)生功率循環(huán)并降低汽車在好路面上行駛時(shí)的動力消耗及輪胎磨損。
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-中央制動器
圖1-3 不帶軸間差速器的分動器
（3） 裝有超越離合器的分動器
利用前后輪的轉(zhuǎn)速差使當(dāng)后輪滑轉(zhuǎn)時(shí)自動接上前驅(qū)動橋，倒檔時(shí)則用另一超越離合器工作，見圖1-1（c）（d）。
有的分動器兼用齒輪及傳動鏈。分動器主要參數(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。分動器多采用飛濺潤滑。操縱機(jī)構(gòu)的安置可靠，不應(yīng)受車架等變形的影響。
分動器的低檔傳動比，通常是按在發(fā)動機(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)定車速來選擇的，因此按驅(qū)動車輪的最大附著力矩（取=0.7）為計(jì)算載荷時(shí)分動器低檔進(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)考慮到分動器工作時(shí)間的92%~95%是處于高檔。
1.2 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述
圖1-4 特拉卡VS大切諾基
國內(nèi)市場近幾年興起SUV熱，一時(shí)間風(fēng)起潮涌，各路諸侯爭先恐后，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)了一些國外品牌的產(chǎn)品，還有進(jìn)口商也對SUV情有獨(dú)衷。
SUV就是運(yùn)動多用途車的英文縮寫，國內(nèi)也就是近幾年才興起用這個(gè)詞，實(shí)際上在國外這個(gè)概念的歷史也不超過20年。過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。后來的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)付壞路或無路的情況時(shí)，SUV的越野能力也可以派上用場，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到郊外，到野地里撒個(gè)歡兒，這個(gè)任務(wù)也要SUV來完成。但對于眾多SUV來說，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)挺沒勁的。所以在SUV的發(fā)展過程中，專業(yè)化和細(xì)分化是趨勢。
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，可以說是此消彼長，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)品在市場中所處的檔次。按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量，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。對于同為四驅(qū)的SUV們來說，一款車究竟偏向于哪類，很多時(shí)候需要深入體會，才能了解車輛的一些性能特點(diǎn)。不過有一些結(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。其中三樣都有無疑是越野型，缺一、兩樣還要具體情況具體分析，而三樣都沒有的當(dāng)然就是城市型了。
四輪驅(qū)動（4WD）技術(shù)的誕生顯然延伸了汽車運(yùn)動的極限空間，而汽車分動器則是主宰四輪驅(qū)動的核心。其功能是將變速器輸出的動力。分配到兩個(gè)驅(qū)動橋，最后將動力傳輸至四個(gè)車輪。
汽車分動器的型式大致有三種：
分時(shí)（PART TIME）分動器：同時(shí)具有兩輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動檔位的分動器，其四輪驅(qū)動高檔無軸問差速器機(jī)構(gòu)。這種分動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)動方式。
全時(shí)／分時(shí)分動器：同時(shí)具有兩輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動檔位。其四輪驅(qū)動高檔帶軸間差速器機(jī)構(gòu)。這種分動器在分時(shí)基礎(chǔ)上增加了全時(shí)的功能。雖然可以自動切換驅(qū)動方式，但在扭力分配上是個(gè)定值。因而具有局限性。
全時(shí)（FULL TIME）分動器：只具有四輪驅(qū)動檔位的分動器。其四輪驅(qū)動高檔帶軸間差速器機(jī)構(gòu)。此分動器依靠軸間差速器機(jī)構(gòu)，自動切換為實(shí)際行駛時(shí)的兩輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動。并進(jìn)行合理的扭力分配。又稱為永久四輪驅(qū)動。永久四輪驅(qū)動概念全時(shí)（FULL TIME）分動器在4 ALL TIME驅(qū)動模式時(shí)。是全自動地用于所有路面。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，在吉普車的傳動系分動器系列里，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，廠方代號為NV242，基本上在1992年時(shí)已經(jīng)問世，不過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)動模式，前輪自由轉(zhuǎn)動，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)動模式變成4PT（Part Time）模式，分動器將轉(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，它可以切斷動力輸出讓四輪滑行，而不需要將驅(qū)動軸斷開。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)動模式。Command-Trac的2H驅(qū)動模式與Selec—Trac的2WD驅(qū)動模式相同，都是雙后輪驅(qū)動。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分動器會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，這使大切諾基有過人的越野能力，它將第2代Quadra-Trac II分動器及Vari-Lok前后軸差速器結(jié)合起來，展現(xiàn)了一個(gè)完美的4輪驅(qū)動系統(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分動器將更多的動力分配到后輪。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力傳送到前軸。該系統(tǒng)將會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 公司的分動器產(chǎn)品
至今輕型汽車所用分動器已經(jīng)發(fā)展到了第五代產(chǎn)品。分動器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)基本決定了它的性能、檔次。第一代的分動器基本上為分體結(jié)構(gòu)。直齒輪傳動，雙換檔軸操作，鑄鐵殼體。第二代分動器雖然也是分體結(jié)構(gòu)。但已改為全斜齒齒輪傳動。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效率、簡便了換檔、降低了噪音與油耗。第三代分動器在上代的基礎(chǔ)上增加了同步器。使四輪驅(qū)動系統(tǒng)具備汽車在行進(jìn)中換檔的功能。第四代分動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。從而優(yōu)化了換檔及大大提高了傳動效率和性能。目前。國產(chǎn)上市的SUV和越野車所用的分動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器（NV247分動器），為聯(lián)體結(jié)構(gòu)。行星齒輪加鏈傳動，帶同步器和差速機(jī)構(gòu)，單換檔軸操作。鋁合金殼體。與其它四代分動器相比，其優(yōu)點(diǎn)是扭矩容量大、重量輕、傳動效率高、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SUV如奔馳M320、寶馬X5等車型的四輪驅(qū)動系統(tǒng)都具有相同或類似的功能.
大切諾基裝備的NV247分動器是目前世界上最先進(jìn)的分動器之一。NV247分動器是總部設(shè)在底特律的美國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資經(jīng)營。也是世界最大的全時(shí)、分時(shí)四輪驅(qū)動分動器的設(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公司的分動器產(chǎn)品
大切諾基的NV247分動器設(shè)有三個(gè)擋位：
1).4 ALL TIME永久四輪驅(qū)動高檔——用于所有路面：例如冰雪路面、砂石路面、沙灘和干燥路面。分動器在4 ALL TIME驅(qū)動模式時(shí)是全自動的。在正常行駛狀況下4 ALL TIME驅(qū)動模式將扭力傳輸至后橋。就像一輛由后輪驅(qū)動的汽車。當(dāng)前后驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速相差過高時(shí)。發(fā)動機(jī)的大部分扭矩能夠傳輸至前驅(qū)動軸上。
2).N（Neutral）空檔——使前后橋與動力傳動系統(tǒng)分離。用于被其他車輛拖拽。
3).4 L0四輪驅(qū)動低檔即低速四輪驅(qū)動——當(dāng)需要額外驅(qū)動力和最大驅(qū)動力時(shí)，它將前、后驅(qū)動軸鎖定在一起。并使前。后車輪在相同的速度下轉(zhuǎn)動。一般用于松軟、光滑路面.
頂級大切諾基永久四輪驅(qū)動系統(tǒng)的高速檔上擁有自動扭力分配和差速機(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選擇4 x 2或4 x 4驅(qū)動方式。并且能夠非常精確地自動調(diào)節(jié)車輪間的扭矩分配。此外，與第五代分動器相匹配，在車橋上具有兩套限滑差速器裝置不僅能將發(fā)動機(jī)的扭力迅速而寧靜地傳送到前、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)動力時(shí)也具有拖拽能力。
作為吉普60年來發(fā)展典范的頂級產(chǎn)品。大切諾基無疑繼承了“無所不能、無往不至”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)動系統(tǒng)與4。7升發(fā)動機(jī)提供的175Kw的最大功率和400Nm的最大扭矩、5速自動變速器及先進(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路地區(qū)的杰出表現(xiàn)。因此被美國一家著名出版物賦予了“峽谷雕刻家”的美譽(yù)。
在汽車驅(qū)動方式頻繁的互換過程中，在向前、后橋傳送扭矩時(shí)。大切諾基分動器配合得天衣無縫。而這一點(diǎn)也正是汽車能始終保持前進(jìn)動力的關(guān)鍵。權(quán)威的美國《汽車周刊》評論：“迄今為止。我們還無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)動系統(tǒng)的情況?！薄榜{駛員根本不必去調(diào)節(jié)任何開關(guān)或按鈕。整個(gè)系統(tǒng)會自動工作。在必要時(shí)Quadra-Trac II系統(tǒng)就絕不會存在像其它電子系統(tǒng)有時(shí)會出現(xiàn)的錯(cuò)誤執(zhí)行命令的可能。假如我們駕車駛過一個(gè)大水坑我們感覺就像讓許多輪子又推又拽地開過去”。這也正是大切諾基四輪驅(qū)動系統(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)動系統(tǒng)能全自動切換2輪高速和四輪高速的驅(qū)動方式。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單化。關(guān)鍵還在于人們在某些方面使用電腦控制更科學(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)而沒使用。那么必然會造成行車的障礙。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)而使用勢必會導(dǎo)致前橋與相關(guān)部件磨損加快、油耗提高。但在這方面。大切諾基全自動的四輪驅(qū)動系統(tǒng)就像司機(jī)身邊的一位“看不見的副駕駛員”。瞬間就把人們所需要的一切安排得精精確確?？梢哉f，大切諾基的四輪驅(qū)動系統(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內(nèi)容
本課題來源于分動器的引進(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分時(shí)分動器，它采用了電子旋鈕的方式來控制分動器的檔位選擇。
論文對分時(shí)分動器從工作原理、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.通過對分時(shí)分動器產(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)分動器的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)。
2.對分時(shí)分動器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
第2章 自動分時(shí)分動器的組成及其工作原理
2.1 自動分時(shí)分動器的組成
在多軸驅(qū)動的汽車上，其變速器后加裝了分動器，亦將變速器輸出的動力按照需要分配到各驅(qū)動橋。分動器也是一個(gè)齒輪傳動裝置，且大多數(shù)分動器都有兩個(gè)檔位，所以它還兼起副變速器的作用。
分動器一般單獨(dú)按裝在車架上，其輸入軸直接通過萬向傳動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)萬向傳動裝置與各驅(qū)動橋連接。
分動器與變速器一樣，也有傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。
（1） 傳動機(jī)構(gòu)
對于多軸驅(qū)動的越野汽車，在壞路或無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，可使用分動器低速檔；在良好路面上行駛時(shí)，應(yīng)以后橋驅(qū)動為主，盡量不用前橋參與驅(qū)動，并且要盡量使用分動器的高速檔，以減少功率損耗、減輕輪胎及傳動系零件的磨損。因此，為了能夠根據(jù)需要接合或摘除前橋驅(qū)動，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-分動器殼；3、5、6、9、13、15-齒輪；4-換檔接合套；7-分動器蓋；8-通往后驅(qū)動橋的輸出軸；11-中間軸；12-通往那個(gè)中驅(qū)動橋的輸出軸；14-換檔撥叉軸；16-前橋接合套；17-通往前驅(qū)動橋的輸出軸
圖2-1 東風(fēng)EQ2080型越野汽車分動器
圖2-1所示為東風(fēng)EQ2080型三軸越野汽車的兩擋分動器。輸入軸1通過萬向傳動裝置與變速器第二軸相連。三根輸出軸8、12和17也通過萬向傳動裝置分別與后、中、前驅(qū)動橋連接。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，都與中間軸傳動齒輪10常嚙合，因此后橋與中橋同時(shí)保持等速驅(qū)動。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，用來控制前橋驅(qū)動的接合與摘除。將接合套16右移．使軸17與12剛性連接，則前橋參與驅(qū)動；否則，前橋作為從動橋．不參與驅(qū)動。
分動器高低擋的變換通過接合套4來實(shí)現(xiàn)。欲掛入高速擋，將接合套向左移動使之與齒輪15的接合齒圈相接合，動力經(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，則動力還同時(shí)由軸12傳給前橋輸出軸17，使前橋參與驅(qū)動。分動器的這一擋位為最高擋，傳動比為1.08。
當(dāng)分動器要掛入低速擋時(shí)，必須先使接合套16與軸12接合，使前橋參加驅(qū)動，再向右移動接合套4與齒輪9的接合齒圈相接合，此時(shí)分動器即為低速擋。動力經(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)動橋同時(shí)驅(qū)動。這一檔位為低速擋，傳動比為2．05。
1-凸緣盤；2-主動齒輪；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-變速滑動齒輪；11-中間軸大齒輪
圖2-2 北京BJ2020兩軸越野汽車分動器
圖2-2所示為北京BJ2020型兩軸驅(qū)動越野汽車的兩擋分動器。其輸入軸3通過萬向傳動裝置與變速器第二軸相連，輸出軸8和5分別經(jīng)萬向傳動裝置通往前、后驅(qū)動橋。在前橋輸出軸8與后橋輸出軸5之間裝有接合套6，用來控制前橋驅(qū)動的接合與摘除。通過撥動滑動齒輪10來實(shí)現(xiàn)分動器高低擋的變換。欲掛人高速擋，將滑動齒輪10向左移動，使內(nèi)花鍵齒與齒輪9右端的接合齒圈相接合，則動力經(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，須先向左撥動前橋接合套6，使前橋參與驅(qū)動，再向右撥動滑動齒輪10，使外齒輪與齒輪4相嚙合，則動力經(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)動橋同時(shí)處于低擋驅(qū)動。
切諾基吉普車使用的分動器有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到分動器為普通齒輪傳動分動器，231則分動器為行星齒輪鏈?zhǔn)絺鲃臃止ζ鳌?
23l型分動器主要由殼體、傳動機(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-主動鏈輪；24-傳動鏈；25-主動鏈輪軸承；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)動型撥叉墊塊；52-驅(qū)動型撥叉襯套；53-驅(qū)動型撥叉；54-襯套
圖2-3 231型分動器的組成
231型分動器的殼為中間對開式，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，齒轂在撥叉的撥動下，帶著行星齒輪總成在后輸出軸上軸向滑動。后輸出軸上還裝有慣性同步器。四輪驅(qū)動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軸相連。四輪驅(qū)動鍵輪與前輸出軸齒輪以傳動鍵相連，兩齒輪等速運(yùn)轉(zhuǎn)。
231型分動器為了進(jìn)一步改善分動器的潤滑，在分動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)動撥叉軸套；3-輸入軸；4-行星齒輪總成；5-同步器；6-主動鏈輪；7-后輸出軸；8-油泵；9-傳動鏈；10-被動鏈輪
圖2-4 231型分動器“2H”擋動力傳動示意圖
當(dāng)汽車分動器掛入空擋時(shí)，各傳動部件位置如圖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)動時(shí)，輸出軸不轉(zhuǎn)動，汽車不能行駛。當(dāng)分動器掛入“2H”擋時(shí)，行星齒輪嚙合套向前運(yùn)動與輸入軸嚙合。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)動主動鏈輪處于非結(jié)合狀態(tài)，只后輸出軸輸出動力，故汽車以兩輪驅(qū)動。此時(shí)，分動器內(nèi)傳動路線如圖2-4所示。
當(dāng)分動器拄“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)動主動鏈輪嚙合，此時(shí)，分動器前、后輸出軸都輸出動力，汽車以四輪驅(qū)動。
1-前輸出軸；2-驅(qū)動型撥叉軸套；3-輸入軸；4-行星齒輪總成；5-同步器；6-主動鏈輪；7-后輸出軸；8-油泵；9-傳動鏈；10-被動鏈輪
圖2-5 231型分動器“4L”擋動力傳動示意圖
當(dāng)分動器佳“4L”擋時(shí)，四輪驅(qū)動主動鏈輪繼續(xù)與同步器接合，而行星齒輪嚙合套向后運(yùn)動，經(jīng)過“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的，行星齒輪在輸入軸齒輪的帶動下繞自身軸線轉(zhuǎn)動，并帶動行星架繞自身軸線運(yùn)動。行星架的轉(zhuǎn)動方向與主動鏈輪轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速較慢，傳動比為1：2.72，汽車以較慢速度四輪驅(qū)動。分動器動力傳動路線如圖2-5所示。
圖2-6 博格華納1371型分動器
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型分動器，如圖2-6所示。
在137l型分動器箱體和殼蓋內(nèi)，裝有從變速器輸出至后橋的齒輪軸組件，另裝有通過金屬傳動鏈傳遞動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-傳動撥又；15-后橋分動鏈輪；16-油泵；17-彈簧；18-換檔撥叉軸；19-前橋分動鏈輪；20-前橋輸出軸；21-傳動鏈；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-分動器傳感器；31-行星齒輪；32-傳動齒轂；33-前板；34-中心輪；35-油封；36-滾珠軸承；37-齒圈；38-分動器殼體；39-后板；40-彈性止動擋圈
圖2-7 博格華納1371型分動器結(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花鍵軸接頭輸來的動力。中心輪通過滾珠軸承36支撐在分動器箱體上。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齒轂32相嚙合或脫開。
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齒轂32相嚙合或脫開。
1-行星架齒輪；2-彈性止動擋圈；3-齒圈；4-分動器箱件
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器箱體上，并被彈性止動擋圈40固定，處在被制動狀態(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)，后端通過滾珠軸承10支撐在分動器蓋上。后橋輸出軸前端鉆有一定長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，前端花鍵由傳動齒轂32在其上滑動，中段花鍵由后橋齒轂11在其上傳遞動力，后端花鍵套裝有分動器輸出法蘭盤，可將動力傳輸至后橋，請參見圖2-7所示。
1-頂柱及彈簧；2-前端蓋；3-磁性定位極；4-過濾器；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濾器總成，使過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-后橋分動齒輪；3-前橋輸出軸；4-前橋分動齒輪；5-金屬傳動鏈
圖2-11 前、后橋分動齒輪及金屬傳動鏈
d．在油泵組合件的后部，套裝有分動齒輪15。其外沿鏈齒可通過金避傳動鏈將動力傳遞給前橋分動齒輪，如圖2-11所示。后橋分動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。
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力傳給后橋分動齒輪，再經(jīng)過金屬傳動鏈21，實(shí)現(xiàn)前后橋的同時(shí)驅(qū)動。
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，顯然要簡單得多。主要由前橋分動鏈輪19、前橋輸出軸20、滾珠軸承22、分動器輸出法蘭盤26等組成。前橋輸出軸20，通過滾珠軸承22支撐在分動器箱體38和分動器蓋2內(nèi)。其前端花鍵軸通過自鎖螺母25和墊片24，壓裝有分動器輸出法蘭盤（前）26。其后部花鍵上裝有前橋分動齒輪19，并以彈性止動卡簧相固定。前橋分動齒輪與后橋分動齒輪相類似，齒數(shù)相等。不同點(diǎn)在于它僅有內(nèi)花鍵，而無外花鍵短軸。由金屬傳動鏈傳來的動力，將通過前橋分動齒輪，帶動前橋輸出軸一齊轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動前橋。
（2） 操縱機(jī)構(gòu)
為實(shí)現(xiàn)該分時(shí)分動器的自動化，對分動器換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行動作的操縱機(jī)構(gòu)采用電子控制的方式，由真空開關(guān)和電機(jī)提供操縱動力。其布置如圖2-12所示。
圖2-12 分時(shí)分動器電子控制元件位置圖
2.2 自動分時(shí)分動器的工作原理
分動器高、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，中心輪為主動輪，行星輪為被動輪，傳動比由中心輪與齒圈的齒數(shù)比確定。
分動器前橋驅(qū)動的掛和與摘離由分動器后橋輸出軸上的分動齒輪旁的同步器來完成。這樣在驅(qū)動方式轉(zhuǎn)換時(shí)的扭矩沖擊會少很多。
各擋位接合套與同步器動作如下：
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，帶動前橋同時(shí)輸出動力。
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，帶動前橋同時(shí)輸出動力。
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)分動器的自動控制由中央控制單元（微機(jī)）完成，在收集到發(fā)動機(jī)，變速器，分動器，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)的動作，操縱分動器進(jìn)行擋位的選擇。
2.3 本章小結(jié)
本章對分時(shí)分動器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡要分析，簡單介紹了以行星齒輪變速、金屬鏈傳動的分動器主要組成部件的結(jié)構(gòu)和功能以及如何實(shí)現(xiàn)動力的分配合傳送；介紹了分時(shí)分動器的結(jié)構(gòu)和傳動機(jī)理；針對自動分時(shí)分動器的工作狀況，闡述了自動分時(shí)分動器的控制原理和控制系統(tǒng)。
第3章 自動分時(shí)分動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對輕型越野車的自動分時(shí)分動器的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所需外部數(shù)據(jù)見表3-1，表中給出了輕型越野車的車身參數(shù)，發(fā)動機(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×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)動方式（選擇：4*4/4*2）
4*4
分動箱型式（分時(shí)/全時(shí)）
分時(shí)
變速箱（選擇：手動、自動、手自一體）
五速手動
底盤傳動系具體參數(shù)如下：
變速器各檔傳動比為：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)分動器傳動比為：高檔 1:1, 低檔 2.48:1
3.1 自動分時(shí)分動器結(jié)構(gòu)方案
在參考當(dāng)前分動器設(shè)計(jì)的最新結(jié)構(gòu)型式的考慮下，自動分時(shí)分動器的殼為中間對開式，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軸相連。
圖3-1 自動分時(shí)分動器傳動方案
3.2 自動分時(shí)分動器的軸及齒輪型式
為簡化結(jié)構(gòu)，降低尺寸的限制，自動分時(shí)分動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：滑動齒輪式、嚙合套式、和同步器式三種。
在此自動分時(shí)分動器中，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使用。斜齒輪傳動較直齒輪有較多優(yōu)點(diǎn)，傳動平穩(wěn)，沖擊小，噪音低，使用壽命長。但斜齒輪不能軸向移動而分開，應(yīng)處于長嚙合狀態(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
在自動分時(shí)分動器中，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 自動分時(shí)分動器的殼體
自動分時(shí)分動器齒輪是閉式傳動，因此其齒輪必須在封閉的殼體內(nèi)工作。為使分動器的尺寸、型式得到控制，分動器殼體采用對開式。
3.6 潤滑及密封
由于分動器的傳動件在高轉(zhuǎn)速下工作，齒輪和軸承需要良好的潤滑，從而保證分動器工作正常，齒輪和軸承有足夠的使用壽命。潤滑方式主要有壓力式和濺油式。自動分時(shí)分動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滑，在殼體的軸承部位開有油孔及油溝，以便潤滑油能順利流入。在內(nèi)孔裝有滾針軸承的齒輪上通常設(shè)有徑向油孔，或在齒輪端面開有油槽，以利潤滑油能進(jìn)入孔內(nèi)潤滑軸承。
分動器需要密封，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)不致造成潤滑油滲漏，在分動器的合適位置應(yīng)設(shè)有通氣塞。
3.7 自動分時(shí)分動器的齒輪參數(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：傳動比的要求、傳動的效率、外廓結(jié)構(gòu)尺寸和制造及裝配工藝等。
3.7.1.1 傳動比
選擇輪系的類型時(shí)，首先應(yīng)考慮滿足傳動比的要求。
a) b) c) d) e)
圖3-2 行星齒輪類型
如圖3-2所示，a)型的傳動比實(shí)用范圍為2.8～13；b)型的傳動比實(shí)用范圍為1.14～1.56；c)型的傳動比實(shí)用范圍為8～16；d)型的傳動比為2；e)型是正號機(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，不管是增速傳動還是減速傳動，負(fù)號機(jī)構(gòu)的效率一般總比正號機(jī)構(gòu)的效率高。正號機(jī)構(gòu)一般用在傳動比大、而對效率沒有較高要求的場合。
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，正常運(yùn)轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的傳動比。
3.7.2.1 傳動比條件
行星輪系必須滿足給定的傳動比：
（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，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，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 柔性浮動自位的均載方法
柔性浮動自位是靠中心輪、行星輪或行星架三個(gè)構(gòu)件之一或之二浮動，并且通常還使中心輪具有足夠的柔性來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)
“+”號用干外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合。
式中 ——算式系數(shù)，對于一般鋼制齒輪，直齒傳動＝768，斜齒傳動＝720，人字齒傳動＝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)，對于直齒傳動＝17．5，斜齒傳動＝16．5，人字齒傳動＝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線齒輪。漸開線齒輪除了能滿足傳動平穩(wěn)、傳動比恒定不變等傳動的基本要求外，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。漸開線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形（GB1356-78）見表3-2及圖3-2。
圖3-3 基準(zhǔn)齒形
表3-2 漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形
基本要素名稱
代號
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、被動齒輪的有關(guān)項(xiàng)目，主、被動齒輪有關(guān)項(xiàng)目的下標(biāo)分別為“1”和“2”。表中的，c，a見表3-2。
表3-3 漸開線斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表
序號
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