輕型越野車自動分時分動器的分析與設計

輕型越野車自動分時分動器的分析與設計,輕型越野車自動分時分動器的分析與設計,輕型,越野車,自動,時分,分析,設計 輕型越野車自動分時輕型越野車自動分時分動器的分析與設計分動器的分析與設計車輛工程0201103班25號李帆指導教師：姜立標內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要w 分動器是越野車上將扭矩分配給各驅(qū)動橋的分動器是越野車上將扭矩分配給各驅(qū)動橋的部件，越來越多的全時分動器出現(xiàn)在各類越野車部件，越來越多的全時分動器出現(xiàn)在各類越野車上。但是，全時分動器的扭矩分配由差速機構(gòu)自上。但是，全時分動器的扭矩分配由差速機構(gòu)自動完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配時機存動完成，扭矩的分配比例以及扭矩的分配時機存在著諸多問題，還有油耗高等劣勢。分時分動器在著諸多問題，還有油耗高等劣勢。分時分動器則能夠很好的給出需要的扭矩分配，但需要駕駛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。自動分時分動器將能夠解決這個問者手動操作。自動分時分動器將能夠解決這個問題。題。w 自動分時分動器將變速器輸出的動力自動分自動分時分動器將變速器輸出的動力自動分配到各驅(qū)動橋，并進一步增大扭矩。自動分時分配到各驅(qū)動橋，并進一步增大扭矩。自動分時分動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它在電控單元的操動器也是一個齒輪傳動系統(tǒng)，它在電控單元的操作下會自動作出對車輛工況的反應，操作換檔機作下會自動作出對車輛工況的反應，操作換檔機構(gòu)實現(xiàn)自動分時驅(qū)動。構(gòu)實現(xiàn)自動分時驅(qū)動。w 通過對分動器及傳動系統(tǒng)知識的系統(tǒng)的學習和搜集資料，本文著重對分動器的機構(gòu)設計做出分析及設計。w 統(tǒng)計以往的分動器的研發(fā)歷史及其結(jié)構(gòu)及功能特點，輕型越野車自動分時分動器需要采用行星齒輪減速機構(gòu)和金屬鏈傳動裝置，換檔機構(gòu)使用嚙合套與同步器。w 本文盡可能多地搜集了有關分動器的知識系統(tǒng)體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)設計中，對于分時分動器的進一步設計與研究提供一定的理論依據(jù)。目目 錄錄w第1章 緒論w1.1 本研究課題的學術(shù)背景及其理論與實際意義w1.1.1 分動器分析與設計的學術(shù)背景w1.1.2 分動器設計理論及實際意義w1.2 國內(nèi)外文獻綜述w1.3 本研究課題主要研究內(nèi)容w第2章 自動分時分動器的組成及其工作原理w2.1 自動分時分動器的組成w2.2 自動分時分動器的工作原理w2.3 本章小結(jié)w第3章 自動分時分動器的結(jié)構(gòu)設計w3.1 自動分時分動器結(jié)構(gòu)方案w3.2 自動分時分動器的軸及齒輪型式w3.3 換檔機構(gòu)w3.4 軸承形式w3.5 自動分時分動器的殼體w3.6 潤滑及密封w3.7 自動分時分動器的齒輪參數(shù)設計w3.7.1 行星輪系的類型選擇（Type Selection of Planetary Gear Train）w3.7.2 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇w3.7.3 行星輪系的均載（Uniform load of planetary gear train）w3.7.4 分動器的齒輪尺寸初選w3.7.5 行星齒輪尺寸參數(shù)計算w3.7.6 分動器齒輪的強度計算與材料選擇w3.8 分動器的軸與軸承w3.8.1 分動器的軸w3.8.2 變速器軸承w3.9 同步器的選用w3.10 本章小結(jié)正正 文文調(diào)研調(diào)研調(diào)研調(diào)研w選題目的：w 本課題來源于分動器的引進及自主生產(chǎn)，威海市榮成的華泰特拉卡是引進韓國現(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。圖為特拉卡VS大切諾基 w背景介紹w 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。分動器的設計結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)基本決定了它的性能、檔次。w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。w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。w第三代分動器在上代的基礎上增加了同步器。使四輪驅(qū)動系統(tǒng)具備汽車在行進中換檔的功能。w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。w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。正正 文文w相關概念介紹：w 四輪驅(qū)動（4WD）技術(shù)的誕生顯然延伸了汽車運動的極限空間，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。分配到兩個驅(qū)動橋，最后將動力傳輸至四個車輪。w 汽車分動器的型式大致有三種：w分時（PART TIME）分動器：同時具有兩輪驅(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42或44驅(qū)動方式。w全時分時分動器：同時具有兩輪驅(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構(gòu)。這種分動器在分時基礎上增加了全時的功能。雖然可以自動切換驅(qū)動方式，但在扭力分配上是個定值。因而具有局限性。w全時（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構(gòu)。此分動器依靠軸間差速器機構(gòu)，自動切換為實際行駛時的兩輪驅(qū)動或四輪驅(qū)動。并進行合理的扭力分配。又稱為永久四輪驅(qū)動。永久四輪驅(qū)動概念全時（FULL TIME）分動器在4 ALL TIME驅(qū)動模式時。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。w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：wSelec-Trac中央差速器中央差速器w 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年時已經(jīng)問世，不過與大切諾基所使用的QuadraTrac有所不同。w SelecTrac平時采用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，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，必須在時速88千米/時以下操作。與通常的越野車不同，SelecTrac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。要進入4LO模式，車速必須在3.2千米/時與4.8千米/時之間，否則的話會損毀變速箱。wQuadra-Trac I中央差速器中央差速器w 這是一個只能的牽引系統(tǒng)。當遇到積雪、高低不平的路面以及砂石，車子出現(xiàn)打滑時，Quadra-Trac I分動器會迅速且靜謐地坐出反應。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，這一切都不用司機進行操作。w 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計。險惡的條件下，它可提供增強的轉(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，運轉(zhuǎn)模式與Quadra-Trac I相同。此外，Quadra-Trac II帶有N模式。wCommand-Trac中央差速器中央差速器w 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SelecTrac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。前后輪轉(zhuǎn)矩分配是50：50，同SelecTrac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SelecTrac的N模式完全相同。Command-Trac的4L模式等同于SelecTrac的4LO模式，切入要求也相同。wQuadra-Trac I中央差速器中央差速器w 這是一個只能的牽引系統(tǒng)。當遇到積雪、高低不平的路面以及砂石，車子出現(xiàn)打滑時，Quadra-Trac I分動器會迅速且靜謐地坐出反應。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，這一切都不用司機進行操作。w 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計。險惡的條件下，它可提供增強的轉(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，運轉(zhuǎn)模式與Quadra-Trac I相同。此外，Quadra-Trac II帶有N模式。wRock-Trac中央差速器中央差速器w Rock-Trac與Command-Trac基本相同，只是在4L模式下它的齒輪比達到4：1。它的轉(zhuǎn)矩輸出及其強大，適合攀爬陡峭懸崖。這種分動器只用在牧馬人上。wQuadra-Drive系統(tǒng)系統(tǒng)：w Quadra-Drive系統(tǒng)位于業(yè)界的領導地位，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)了一個完美的4輪驅(qū)動系統(tǒng)。Quadra-Drive系統(tǒng)有能力在只有一個前輪有牽引力時，仍能保證汽車前行。普通駕駛時，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輪胎失去了牽引力，在前軸與后軸之間便形成了一個速度差異，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比較，再進行調(diào)整。比如當車子的兩個前輪同時位于摩擦力完全不同的同一個地面時，Vari-Lok將給于在更高摩擦力表面上的那個輪胎更多的轉(zhuǎn)矩，以防止車子打滑。w 大切諾基裝備的NV247分動器是目前世界上最先進的分動器之一。NV247分動器是總部設在底特律的美國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、分時四輪驅(qū)動分動器的設計和制造公司之一。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)量和價格一直處于領先地位。正正 文文對自動分時分動器的設計對自動分時分動器的設計對自動分時分動器的設計對自動分時分動器的設計w 在學習了分動器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理之后，參照手動分時分動器的設計內(nèi)容，對自動分時分動器的研究如下：w w圖為博格華納1371型分動器，NJ2045和NJ2046是依維柯“S”系列中的越野車車型，它們裝用博格華納137l型分動器。w為實現(xiàn)該分時分動器的自動化，對分動器換檔機構(gòu)進行動作的操縱機構(gòu)采用電子控制的方式，由真空開關和電機提供操縱動力。其布置如圖所示：w 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。w 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)換時的扭矩沖擊會少很多。w各擋位接合套與同步器動作如下：w4LO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，帶動前橋同時輸出動力。wN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。w4H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，帶動前橋同時輸出動力。w2H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。w 分時分動器的自動控制由中央控制單元（微機）完成，在收集到發(fā)動機，變速器，分動器，以及輪胎等部件的相關參數(shù)后，微機根據(jù)已經(jīng)設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，并作出相應的動作，操縱分動器進行擋位的選擇。w自動分時分動器結(jié)構(gòu)方案自動分時分動器結(jié)構(gòu)方案 自動分時分動器的軸及齒輪型式自動分時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，強度高，噪音小等優(yōu)點。w自動分時分動器的齒輪參數(shù)設計w 1 行星輪系的類型選擇（Type Selection of Planetary Gear Train）w 2 行星輪系各輪齒數(shù)和行星輪數(shù)目的選擇w 3 行星輪系的均載（Uniform load of planetary gear train）w 4 分動器的齒輪尺寸初選w 5 行星齒輪尺寸參數(shù)計算w 6 分動器齒輪的強度計算與材料選擇 附附 件件w附圖w 分動器裝配圖A0圖紙一張；w 分動器零件圖A1圖紙四張。致致 謝謝w 本文是在導師姜立標教授的悉心指導下完成的，導師嚴謹?shù)闹螌W作風和無私的敬業(yè)精神是我學習的典范。對導師在學業(yè)上的指導和生活上的關心表示衷心的感謝和崇高的敬意。w 在作論文期間，得到了黃博，趙立軍，王劍鋒，王大方，崔令智等老師的關心和指點，在此向車輛工程教研室的各位老師表示由衷的感謝。w 本文的完成還得到了鈕效敬，李鑫，宋旸，高毅，張啟超，柴志坤，安豐磊，楊青，王玉睦，丁志虎等同學的大力支持和幫助，向他們表示感謝。w 還要感謝在我的大學本科四年之間，無數(shù)關心我，教導我的各位老師，幫助我，照顧我的各位同學再次表示深深的感謝。