汽車分動器設計【9張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

汽車分動器設計【9張CAD圖紙+畢業(yè)論文】,9張CAD圖紙+畢業(yè)論文,汽車,分動器,設計,CAD,圖紙,畢業(yè)論文 畢 業(yè) 設 計 (論 文) 汽車分動器設計 Design of automotive sub-actuator 學 院： 車輛工程學院 專業(yè)班級： 機械設計制造及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 畢業(yè)設計（論文）中文摘要 EQ1090型汽車分動器設計 摘 要：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(shù)目，因此，越野車都采用多軸驅動。 分動器的功用就是將分動器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，其輸入軸與分動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。 本文主要說明了越野車分動器的設計計算過程,主要分為設計和工藝兩大部分。設計部分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(shù)、齒輪設計、軸設計、計算校核、其他結構部件的設計。工藝部分主要對典型零件的工藝過程進行了分析，確定了各類零件的材料，制定了工藝過程卡片。 關鍵詞：越野車分動器；齒輪；軸；嚙合套；殼體工藝 畢業(yè)設計（論文）外文摘要 EQ1090-based design of automotive sub-actuator 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 number 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 transmission 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 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. Process some of the major components of typical processes are analyzed to determine the types of parts materials, developed a process card. Keywords: Actuator sub-terrain vehicle；Gear；Axis；Meshing sets；Shell Technology 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………… 1 1.1 畢業(yè)設計任務及要求……………………………………………………………………1 1.2 分動器的公用和設計要求…………………………………………………………………1 2 分動器結構方案的選擇………………………………………………………………… 2 2.1 傳動方案………………………………………………………………………… 2 2.2 齒輪的安排……………………………………………………………………… 2 2.3 換檔結構形式……………………………………………………………………… 3 3 分動器主要參數(shù)的選擇……………………………………………………………… 4 3.1傳動比分配………………………………………………………………………………4 3.2 中心距A…………………………………………………………………………………4 4 分動器齒輪參數(shù)的確定…………………………………………………………………5 4.1 模數(shù)…………………………………………………………………………………………5 4.2 壓力角…………………………………………………………………………………5 4.3 螺旋角…………………………………………………………………………5 4.4 齒寬…………………………………………………………………………………5 4.5 各檔齒輪齒數(shù)的分配…………………………………………………………5 5 嚙合套的設計計算…………………………………………………………………8 6 分動器結構元件…………………………………………………………………………9 6.1 齒輪…………………………………………………………………………………9 6.2 軸及相關零件…………………………………………………………………………9 6.3 分動器殼體…………………………………………………………………………12 7 零件的校核…………………………………………………………………………14 7.1 齒輪的校核…………………………………………………………………………14 7.2 軸的校核…………………………………………………………………………15 8 分動器操縱機構…………………………………………………………………18 9 工藝分析…………………………………………………………………………19 9.1 殼體加工工藝…………………………………………………………………19 9.2 撥叉加工工藝…………………………………………………………………19 9.3 齒輪加工工藝…………………………………………………………………20 9.4 軸的加工工藝…………………………………………………………………21 9.5 總成的裝配…………………………………………………………………………21 結論 …………………………………………………………………………………… 22 致謝 ……………………………………………………………………………………23 參考文獻………………………………………………………………………………24 第23頁 共24頁 1 緒論 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(shù)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。 1.1 畢業(yè)設計任務及要求 題目：EQ1090型汽車分動器設計 設計參數(shù)： 分動器額定功率：40kw； 最大輸入轉速：3000r/min； 最小輸入轉速：600r/min； 高速級傳動比：； 低速級傳動比：。 課題內容： 完成分動器的選型、設計計算并繪制相關圖紙。 裝配圖1張（0號圖）； 齒輪零件圖4張（2號圖）； 輸入、輸出軸，中間軸3張（2號圖）； 動力傳動示意圖1張（2號圖）。 其中要有計算機繪制的圖樣。 1.2 分動器的功用和設計要求 分動器的功用就是將分動器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，其輸入軸與分動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。汽車全輪驅動，可在冰雪、泥沙和無路的地區(qū)地面行駛。 對分動器的設計要求要滿足以下幾點： 1） 便于制造、使用、維修以及質量輕、尺寸緊湊； 2） 保證汽車必要的動力性和經濟性； 3） 換檔迅速、省力、方便； 4） 工作可靠。不得有跳檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； 5） 分動器應有高的工作效率； 6） 分動器的工作噪聲低。 2 分動器結構方案的選擇 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 2.1 傳動方案 分動器的設計類比于變速器和減速器的設計?，F(xiàn)在汽車大多數(shù)都采用中間軸式變速器，由《汽車構造》中EQ1090型汽車分動器的結構圖，采用輸入軸與后輪輸出軸同軸的形式，輸入軸的后端經軸承在后輪輸出軸的軸孔內，后輪輸出要經過兩對齒輪副的傳遞，因此傳動效率有所降低。 2.2 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(jù)整車的總布置，對分動器輸入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(shù)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。 2.3 換檔結構形式 目前用于齒輪傳動中的換擋結構形式主要有三種： 1）滑動齒輪換擋 通常是采用滑動直齒輪進行換擋，但也有采用滑動斜齒輪換擋的?；瑒又饼X輪換擋的優(yōu)點是結構簡單、緊湊、容易制造。缺點是換擋時齒端面承受很大的沖擊，會導致齒輪過早損壞，并且直齒輪工作噪聲大。所以這種換擋方式，一般僅用在較低的檔位上，例如變速器中的一擋和倒擋。采用滑動斜齒輪換擋，雖有工作平穩(wěn)、承裁能力大、噪聲小的優(yōu)點，但它的換擋仍然避免不了齒端面承受沖擊。 2）嚙合套換擋 用嚙合套換擋，可將構成某傳動比的一對齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒，用來與嚙合套相嚙合。這種結構既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點，同時克服了滑動齒輪換擋時，沖擊力集中在1～2個輪齒上的缺陷。因為在換擋時，由嚙合套以及相嚙合的接合齒上所有的輪齒共同承擔所受到的沖擊，所以嚙合套和接合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小。 它的缺點是增大了分動器的軸向尺寸，未能徹底消陳齒輪端面所受到的沖擊。 本設計中倒擋采用這種換擋方式。 3）同步器換擋 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒在換擋時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經濟性和縮短換擋時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性、經濟性和山區(qū)行駛的安全性。其缺點是零件增多，結構復雜，軸向尺寸增加，制造要求高，同步環(huán)磨損大，壽命低。但是近年來，由于同步器廣泛使用，壽命問題已解決。比如在其工作表面上鍍一層金屬，不僅提高了耐腐性，而且提高了工作表面的摩擦系數(shù)。 3 分動器主要參數(shù)的選擇 3.1傳動比分配 高速級傳動比：；低速級傳動比：。 3.2 中心距A 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(shù)，其大小不僅對分動器的外形尺寸、體積個質量大小，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(jù)經驗公式： 式中，為分動器中心距（mm）；KA為中心距系數(shù)，取KA=8.9～12；Temax為輸入最大扭矩（N m）；i低為低速檔傳動比；為分動器傳動效率，取96%。 可確定中心距： 為檢測方便，圓整中心距A=130mm。 4 分動器齒輪參數(shù)的確定 4.1 模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，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(shù)的因素很多，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(shù)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(shù)不宜過多。根據(jù)國家標準GB1357—78的規(guī)定，選取各齒輪副模數(shù)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。 4.2 壓力角α 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。 4.3 螺旋角β 螺旋角β一般范圍為10°～35°。螺旋角增大使齒輪嚙合系數(shù)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β=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(xiàn)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。 4.4 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(jù)下列公式初選：直齒輪b=(4.5~7.5)m,斜齒輪b=(6.0~8.5)mn。 綜合各個齒輪的情況，均為斜齒輪，齒寬選為30mm。 4.5 各檔齒輪齒數(shù)的分配 4.5.1 確定低速檔齒輪副齒數(shù) 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 齒數(shù)和： 圓整取S=61 根據(jù)經驗數(shù)值，一軸低速檔齒輪齒數(shù)在z1=24～28之間選取。不妨通過下列關系對著三個數(shù)值得出的參數(shù)進行比較。 表 4-1 不同齒數(shù)時傳動比對比 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 通過比較可以得出z1=25，z2=36時，i低=2.074，與設計要求2.05最接近。 下面以z1=25為例對計算過程進行說明： z1=25，z2=36 修正中心距，取A=130。 重新確定螺旋角β，其精確值應為 下面根據(jù)方程組： 確定常嚙合齒輪副齒數(shù)分別為。 重新確定螺旋角β，其精確值為 4.5.2確定其他齒輪的齒數(shù) 齒輪5為中橋輸出軸齒輪，因此齒輪5與后橋輸出軸齒輪4各參數(shù)應相同。 低速檔齒輪： 根據(jù)， 可以得出 于是可得，圓整取 重新確定螺旋角β，其精確值為 表4-2 各齒輪基本參數(shù) 齒輪 高速檔 低速檔 常嚙合 齒輪齒數(shù) 輸入軸 齒輪6 中間軸 齒輪7 輸入軸 齒輪1 中間軸 齒輪2 輸出軸 齒輪3 中間軸 齒輪4 47 35 25 36 36 25 實際傳動比i 0.745 1.44 1.44 螺旋角β 法面模數(shù)mn（mm） 3 4 4 法面齒頂高系數(shù) 1 1 1 法面頂隙系數(shù) 0.25 0.25 0.25 端面模數(shù)mt（mm） 3.1707 4.2623 4.2623 分度圓壓力角αn 20° 20° 20° 分度圓直徑d（mm） 149.02 110.98 106.56 153.44 153.44 106.56 中心距A（mm） 130 130 130 中心距變動系數(shù) 0 0 0 齒頂高ha（mm） 3 4 4 齒根高hf（mm） 3.75 5 5 齒全高h（mm） 6.75 9 9 有效齒寬b（mm） 30 30 30 當量齒數(shù)zv 55.49 41.32 30.25 43.56 43.56 30.25 5 嚙合套傳動副的設計計算 嚙合套輪齒為直齒，其齒廓曲線為漸開線，嚙合角為20°，模數(shù)取3mm，齒頂高系數(shù)，其他參數(shù)與普通齒輪一樣，齒數(shù)一般為30～80。 高、低速換檔嚙合套，取z=32，則分度圓直徑為，結合套寬28mm；接前橋、斷前橋嚙合套，取z=18，則分度圓直徑為d=3×18mm=54mm，結合套寬28mm。齒輪7、2上的小齒輪齒寬均選10mm，大齒輪小齒輪間距均選5mm。 6 分動器結構元件 6.1 齒輪 分動器齒輪可以與軸設計為一體或者與軸分開，然后用鍵、過盈配合或者滑動、滾動支撐等方式之一與軸聯(lián)接。輸入軸上的低速檔齒輪與軸制成一體制成齒輪軸，高速擋齒輪用平鍵固定在輸入軸上；中間軸上的齒輪均設計成與軸分開的形式，并以滾針軸承聯(lián)接；后橋輸出軸上的齒輪與軸做成一體。 6.2 軸及相關零件 設計軸時主要考慮以下幾個問題：軸的直徑和長度，軸的結構形狀，軸的強度和剛度，軸上花鍵的形式和尺寸等。 6.2.1 軸的尺寸初選 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=0.45A=0.45×130mm=58.5mm。在草圖設計過程中，將最大直徑確定為如下數(shù)值：輸入軸dmax=60，中間軸dmax=60mm，輸出軸dmax=70mm。 6.2.2 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(lián)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(lián)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、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0.8，表面硬度不低于HRC58-63。各截面尺寸避免相差懸殊。 6.2.3 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為經驗系數(shù)，K=4.0～4.6；Temax為最大輸入轉矩（Nm）。d=34.41～39.57mm，根據(jù)《機械設計綜合課程設計》表6-58，取輸入軸矩形花鍵尺寸： 。 其中N為鍵數(shù)，d為小徑，D為大徑，B為鍵寬 其他各花鍵的形式和尺寸根據(jù)軸的結構和尺寸確定，具體參數(shù)列為下。 后橋輸出軸矩形花鍵： ； 前橋輸出軸矩形花鍵： ； 中橋輸出軸矩形花鍵： 6.2.4 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(jù)根據(jù)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(lián)接，并要求兩者有相對運動的地方，采用滾針軸承。 6.2.5 軸的結構設計 1）輸入軸（圖6-1） 圖 6-1 輸入軸 輸入軸的最小直徑在安裝聯(lián)軸器的花鍵處，聯(lián)軸器的計算轉矩，取KA=1.3，則： 查《機械設計綜合課程設計》手冊表6-97，選用YL11型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉矩為。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故取，，CD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d×D×T×B×C×a=50mm×90mm×21.75mm×20mm×17mm×20mm，故取DE段固定齒輪，故取，根據(jù)整體結構取FG處是齒輪軸上的紙輪6，分度圓直徑GH段安裝滾針軸承，由于只承受彎矩故可取，滾針軸承尺寸d×D×C=40×45×27。 2）后橋輸出軸（圖6-2） 圖 6-2 后橋輸出軸 為了防止兩軸研合到一起引起兩周對接卡死，輸入軸與后橋輸出軸間留有0.5mm的間隙，IK段是齒輪軸上的齒輪3，分度圓直徑KL段安裝軸承，查表取孔徑70mm的30214型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=70mm×125mm×26.25mm×24mm×21mm×25.8mm，故，LM段根據(jù)端蓋結構取，MN段安裝軸承，查表選取孔徑為65mm的30213型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=65mm×120mm×24.75mm×23mm×20mm×23.8mm取NO段安裝輸出軸聯(lián)軸器，取。 3）中間軸（圖6-3） 圖 6-3 中間軸 de段是嚙合套外齒輪8，分度圓直徑，，嚙合套齒輪8與兩邊的齒輪7、2各留有0.5mm的間隙，齒輪7、2的總齒寬為45mm，齒輪2、4間留有間隙5mm，所以，bc、fg段安裝軸承，取孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承，，ab、gh段做成螺紋用于軸的兩端固定，取。 4）中橋輸出軸（圖6-4） 圖 6-4 中橋輸出軸 ef段安裝齒輪5，取，bc、fg段安裝軸承，取孔徑為60mm的30212型圓錐滾子軸承，其尺寸為d×D×T×B×C×a=60mm×110mm×23.75mm×22mm×19mm×22.3mm，，de、cd段根據(jù)結構取，，ab段漸開線齒輪分度圓直徑，gh段安裝聯(lián)軸器，。 5）前橋輸出軸（圖6-5） 圖 6-5 前橋輸出軸 cd段齒輪分度圓直徑，bc段安裝一對圓錐滾子軸承，取孔徑為50mm的30210型圓錐滾子軸承，，ab段安裝聯(lián)軸器，取。 6.3 分動器殼體 殼體采用灰鑄鐵鑄造工藝。 殼體壁厚取10mm；殼體側面的內壁與轉動齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙；齒輪齒頂?shù)椒謩悠鞯撞恐g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(xiàn)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。 7 零件的校核 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： 輸入軸傳遞的轉矩 中間軸傳遞的轉矩 后橋輸出軸傳遞的轉矩 后橋輸出軸齒輪受力分析： 7.1 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。 7.1.1 輪齒接觸強度校核 齒輪材料選為20CrMnTi，滲碳淬火處理，齒面硬度52~68HRC，7級精度（GB 10095-88）。 齒面接觸應力 1） 選=1. 3。 2） 。 3） b=30mm。 4） d3=153.44mm。 5） 由《機械設計》圖10-26查得，0.78，則+=1.54。 6） u=i34=1.44。 7） 由《機械設計》圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.37。 8） 由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa。 9） 由《機械傳動裝置設計手冊》圖2-12查得==1650MPa。 按《機械傳動裝置設計手冊》表2-27中說明，許用接觸應力[]=0.9=1485MPa。 計算： 滿足條件。 7.1.2 齒根彎曲強度校核 齒根彎曲應力 1） 計算載荷系數(shù) 圓周速度v==2.33m/s 由《機械設計》表10-2查得使用系數(shù)=1.25；根據(jù)v=2.33m/s，7級精度，由《機械設計》圖10-8查得=1.05；由《機械設計》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)==1.2；由《機械設計》表10-4查得=1.05；由《機械設計》圖10-13查得=1.035。 K==1.25×1.05×1.2×1.035=1.63 2） 查取齒形系數(shù)。 由《機械設計》表10-5查得=2.44，=2.62。 3）查取應力校正系數(shù)。 由《機械設計》表10-5查得=1.654，=1.59。 4）計算縱向重合度。 =0.318tanβ=0.318×30/153.44×25×tan20.2052°=0.572 5）根據(jù)縱向重合度，從《機械設計》圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.91。 6）計算彎曲疲勞許用應力。 取安全系數(shù)S=1.25，則 []=MPa=798MPa 由此計算： 7.2 軸的校核 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(jù)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=25.8mm，因此作為懸臂梁的軸長 L=15mm+10mm+24mm-25.8mm=23.2mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖7-1）。 （a） （b） （c） （d） 圖7-1 軸的載荷分析 （e） （f） 圖7-1 軸的載荷分析（續(xù)） 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?，F(xiàn)將計算出的次截面處的MH、MV及M的值列于下表。 表7-1 載荷計算 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH=Ft=15368N FNV=Fr=5960N 彎矩M MH=356537.6N mm MV=138272N mm 總彎矩 扭矩T T=1179000N mm 按彎扭合成應力校核軸的強度，取α=0.6，軸的計算應力 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。 8 分動器操縱機構 越野汽車在良好道路行駛時，為減小功率消耗及傳動系機件和輪胎摩擦，一般均切斷通前橋動力。在越野行駛時，若需低速檔動力，則為了防止后橋及中橋超載，應使低速檔動力由所有驅動橋分擔。為此，對分動器操縱機構有如下特殊要求：非先接上前橋，不得掛上低速檔；非先退出低速檔，不得摘下前橋。 分動器的操縱機構由操縱桿、撥叉軸、撥叉、結合套等組成。 本次設計為越野車分動器，由于總布置關系，分動器布置在離駕駛室座椅較遠的位置，因此，就需要采用遠距離操縱。這種機構應有足夠的剛度，且各連接件的間隙不能過大，以保證足夠的剛度。 有兩根操縱桿分別操縱前橋結合套和換檔結合套，當操縱桿1（圖8-1）向后拉動時，其下端將使拉桿4向前運動以掛上高速檔。若操縱桿1向前推以掛上低速檔時，其下端受螺釘3（擰在操縱桿2下端）限制，無法掛上低速檔。欲掛上低速檔必須先將前橋操縱桿2向前推動，使軸7轉動并通過搖臂6使拉桿5后退結合上前橋動力后才能實現(xiàn)。因為操縱桿2上端向前推時，下端便聯(lián)通螺釘3向后擺動，不再約束操縱桿1掛上低速檔了。當掛上低速檔后，操縱桿1下端又與螺釘3接觸，從而限制住在低速檔位時前橋無法移開。 圖8-1 東風EQ1090 汽車分動器操縱機構 1— 換檔操縱桿 2—前橋操縱桿 3—螺釘 4—拉桿 5—拉桿 6—搖臂 7—軸 8支撐臂 9 工藝分析 9.1 殼體加工工藝 殼體零件在整個分動器總成中的作用，是保證其零部件占據(jù)合理的正確位置，使之有一個協(xié)調的基礎構件，其質量的優(yōu)劣直接影響到軸和齒輪等零件互相位置的準確性及分動器總成使用的靈活性和壽命。 殼體選用HT200材料鑄造制成，主要的加工表面為平面和軸承孔。 殼體的機械加工過程按照先面后孔的原則，最后加工螺紋孔。這樣安排，可以首先把鑄件毛坯的氣孔、砂眼、裂紋等缺陷在加工平面時暴露出來．以減少不必要的工時消耗。此外，以平面為定位基準加工內孔可以保證孔與平面、孔與孔之間的相對位置精度。螺紋預孔攻絲安排在后段工序加工。殼體的機械加工工藝過程基本上分三個階段，即粗加工、半精加工和精加工階段。 9.2 撥叉加工工藝 撥叉是典型的叉標桿類零件。在工作過程中，叉爪部位產生摩擦，叉桿同時受到彎曲應力的作用。因此，撥叉結構形式、材質選擇、熱處理方式及硬度指標等，均以增強耐磨性和剛度為基點，以適應撥叉的工作條件。 撥叉的毛坯材料是45鋼。采用模鍛方法制造，其拔模斜度為7°，模鍛成型后切邊，并進行調質，調質硬度為220～260HV，并進行酸洗、噴丸處理。 撥叉的主要加工表面有：平面、叉軸孔、叉爪、銷孔、叉爪部高頻淬火。 由于撥叉剛性差，易差生彎曲變形，精基準選在叉軸孔的一個端面。用叉軸孔的一個端面作為精基準定位加工叉軸孔，實現(xiàn)設計基準和工藝基準重合，保證叉軸孔和端面的垂直度。為了提高精基準的加工精度，叉軸孔端面和叉軸孔在一次裝夾中加工完畢。其他的軸向尺寸均以該端面最為基準平面。該平面可以限制一個移動自由度。后續(xù)各工序的加工用叉軸孔和端面定位，限制5個自由度。 為了避免在加工中產生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應垂直于主要定位基面，作用在剛度較大部位的原則，夾緊力作用點應在叉軸孔的另一端面上，不能作用在叉桿上。 表9-1 高低速檔換檔撥叉機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工 序 內 容 工藝裝備 1 鑄 精密鑄造，兩件合鑄 2 熱處理 退火 3 劃線 劃各端面線和孔的中心線 4 車 以外形及下端面定位，按線找正，專用夾具裝夾工件。車mm孔至圖樣要求，并車孔的兩側面，保證尺寸 C620 專用工裝 5 銑 以mm 孔及上端面定位，裝夾工件，銑Φ55m下端面，保證尺寸12.5mm. X52k 組合夾具 6 銑 以mm 孔及下端面定位，裝夾工件，銑Φ55m上端面，保證尺寸55mm. X52k 組合夾具 7 鉆 以內孔及上端面定位，裝夾要件，鉆、擴、鉸mm 孔，孔口倒角2×45° Z5132A 組合夾具 8 劃線 劃 mm 中心線及切開線 9 銑 以R55+0.15 mm 內孔及上端面定位，裝夾工件，切工件成單件，切口2mm X62W 組合夾具 10 銑 以 mm 內孔及上端面定位，裝夾工件，切工件成單件，切口2mm X62W 組合夾具 11 鉆 以mm 孔及下端面定位，另一端孔倒角2×45° Z5132A 組合夾具 12 檢驗 檢查零件各部尺寸及精度 9.3 齒輪加工工藝 齒輪精度指標主要表現(xiàn)為運動精度、工作的平穩(wěn)性、接觸精度和齒側間隙四個方面。 汽車行駛時，齒輪始終在重載荷、高速轉動中工作。變速齒輪需要具有較高的齒面硬度和心部具有良好的韌性，以提高耐磨性和抗沖擊性能。齒輪材料選用低碳合金結構鋼，經滲碳淬火處理。毛坯通過模鍛方法制造而成，這樣可得到較好的纖維組織，提高了毛坯強度和材料利用率。模鍛后，經正火、噴丸處理，可使金相組織均勻，從而能消除鍛造應力，提高其切削性能。 齒輪加工分為齒坯和輪齒加工。齒坯的加工部位有輪緣、輪輻、輪轂和內孔。齒輪輪齒的加工部位有齒形及倒角，同時還要進行熱處理，以提高承載能力和使用壽命。熱處理后還要進行內孔、內孔端面的磨削加工和齒形的精整加工。 齒輪機械加工工藝過程分為齒坯加工、熱處理前齒輪輪齒加工和熱處理后精加工三個階段。其加工路線為：齒坯加工(粗車、半精車、精車)→齒形加工（滾齒、插齒、齒端倒角、剃齒）→熱處理→內孔加工（磨內齒及端面）→齒形精整加工（磨削齒形）→強力噴丸→磷化處理。 9.4 軸的加工工藝 分動器中的軸類零件有輸入軸、后橋輸出軸、前橋輸出軸、中間軸、中橋輸出軸。因為軸的形狀應保證齒輪、嚙合套部件及軸承的安裝固定，所以加工過程中要嚴格遵守尺寸和精度要求。 各軸毛坯均選用20CrMnTi鍛造而成，鍛件進行正火處理。機械加工工藝過程基本上分為三個階段，即粗加工、半精加工和精加工階段。齒輪軸的齒輪最后加工。 表9-2 中間軸加工工藝 工序號 工序名稱 工 序 內 容 工藝裝備 1 下料 棒料Φ110mm ×300mm 鋸床 2 鍛 鍛造 3 熱處理 正火處理 4 粗車 夾左端，車右端面，見平面即可。粗車右端各部，直徑與長度均留加工余量5mm. C620 5 粗車 倒頭裝夾，車另一端面及余下外徑各部，直徑與長度均留精加工余量5mm，保證總長280mm C620 6 熱處理 調質處理28-32HRC 7 精車 夾一端，車端面，保證總長275mm,鉆頂尖孔 C620 8 精車 倒頭裝夾，車端面，保證總長尺寸265mm,鉆頂尖孔 C620 9 精車 倒頭，以兩中心孔定位裝夾工件，精車余下各部尺寸，其直徑方向留磨削余量0.8mm,倒角2×45° C620 10 磨 以兩中心孔為定位孔裝夾工件。粗、精磨各部及圓角至圖樣尺寸要求 M1432 11 磨 倒頭，以兩中心孔為定位孔裝夾工件。粗、精磨其余各部及圓角至圖樣尺寸要求 M1432 12 銑 以兩軸定位裝夾工件。粗、精銑花鍵至尺寸要求和精度要求 X53K 13 滾齒 以兩軸定位裝夾工件滾齒 Y3180 14 鉗 去毛刺 15 檢驗 檢查零件各部尺寸及精度 9.5 總成的裝配 主要裝配順序為；裝配各軸總成 ——→ 裝配各軸、固定——→ 裝配撥叉軸、撥塊及撥叉——→ 裝配箱蓋，用螺栓堅固——→裝配端蓋→ 裝另一面端蓋——→裝配操縱機構外設裝置——→ 裝配加油、放油螺塞、通氣器等。 裝配工藝的技術要求主要包括：裝配的完整性、完好性、統(tǒng)一性、緊固性、潤滑性和良好的密封性。 分動器總成裝配完成之后還要進行精度檢驗和和性能實驗。 結 論 緊張而又繁忙的畢業(yè)設計已近尾聲，這也預示著我們大學四年的時光即將結束。大學期間，我們曾先后做過許多課程設計，由易入難，逐步的豐富我們做設計的經驗。這次畢業(yè)設計，可以說是最能夠體現(xiàn)我們大學所學知識，尤其是將所學知識運用到實際中的能力，是對我們把理論與實際相結合程度的重要考察，是對我們四年來所學知識的綜合運用，并加以鞏固和加深，受益非淺。雖然這次設計難度較大，讓人覺得很累，即使在休息時也還在想著設計，但我卻從中學到了很多東西，讓我覺得這段時光是幾年來過得最充實的。使我學會了獨立思考問題，自己解決問題的方法，為以后步入社會、適應社會需求提供了一次很好的鍛煉機會。 通過這次設計,我掌握了機械設計的一般過程,綜合運用機械基礎各門課程的理論；綜合生產實際知識；培養(yǎng)了解決一般機械工程設計中實際問題的能力；使所學知識得到了進一步的深化、擴展；學習了計算設計的一般方法；掌握了方案擬定、機構運動簡圖設計、通用零件及傳動裝置的設計原理和設計方法；進行了機械設計基本技能訓練，如結構選型、機構分析、綜合，零件計算、繪圖等技能，以及運用設計資料、經驗、數(shù)據(jù)的技能，計算機輔助設計的技能等。 這次設計給了我很多啟發(fā)，使我的思路更加開闊，而且使我對所學的內容有了更加深刻的認識，是對以前所學知識的總結和肯定。老師的指導使我不僅僅是具體內容上、思路上、認識問題角度等各個方面都收益匪淺。四年的大學生活最終以畢業(yè)設計的結束而告終。所以,我一定要加倍努力，畫一個圓滿的句號，力求在畢業(yè)設計的成果上更上一層樓。 致 謝 本次畢業(yè)設計是在老師的悉心指導下完成的。老師豐富的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對學生影響深遠。本次畢業(yè)設計從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。在此，謹向導師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 感謝四年來淮海工學院對我的培養(yǎng)以及各位專業(yè)老師對我的指導。正是由于他們的栽培，我才能夠系統(tǒng)全面地掌握機械設計的基礎理論知識，順利完成各項實踐環(huán)節(jié)，從而形成了一定的專業(yè)素養(yǎng)和扎實的專業(yè)技能。這些都是我能夠完成本次畢業(yè)設計的有力保障。 經過幾個月來的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲。作為一個本科生，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，正是因為有了學院的督促，老師的指導，同學的幫助，本次畢業(yè)設計才得以順利完成。再一次表示最衷心的感謝！ 最后我還要感謝培養(yǎng)我長大的含辛茹苦的父母，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝們多年來對我的學業(yè)的大力支持！ 參 考 文 獻 [1] 孫桓，陳作模，葛文杰主編，機械原理（第七版），高等教育出版社，2006.5 [2] 濮良貴，紀名剛主編，機械設計（第八版），高等教育出版社，2006.5 [3] 張為春主編，汽車構造，機械工業(yè)出版社，2003.10 [4] 王之櫟，王大康主編，機械設計綜合課程設計，機械工業(yè)出版社，2007.8 [5] 劉鴻文主編，材料力學Ⅰ（第四版），高等教育出版社，2004.1 [6] 卜炎主編，機械設計傳動裝置設計手冊（上冊），機械工業(yè)出版社，1999.4 [7] 卜炎主編，機械設計傳動裝置設計手冊（下冊），機械工業(yè)出版社，1999.4 [8] 大連理工大學工程畫教研室編，機械制圖（第五版），高等教育出版社，2003.8