矿用半挂车分动器设计开题报告

一、 毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。

1、课题研究背景和意义

    1.1、分动器的作用：分动器是装于多桥驱动汽车的变速器之后，用于传递和分配动力至各驱动桥，兼作副变速器使用的机构。分动器的功用就是将变速器输出的动力分配到各驱动桥，并且进一步增大扭矩，是汽车传动系中不可缺少的传动部件，它的前部与汽车变速箱连接，将其输出的动力经适当变速后同时传给汽车的前桥和后桥，分动器的作用是根据需要将变速器传来的动力分配给各驱动桥, 实现多桥驱动, 以增大附着力, 增强驱动力, 提高汽车的通过性; 同时进一步扩大传动系所传递的转速和转矩的变化范围, 以适应汽车复杂、多变的行驶条件的需要。

    1.2、分动器的原理：分动器的各个轴均用两个圆锥滚子轴承支持，其轴承松紧度用相应的调整垫调整。

2、分动器的分类和类型。

（1）分类：分动器从结构类型和功能上来说可以分成一般齿轮式分动器和带轴间差速器的分动器两种。

1).一般齿轮式分动器有两轴式和三轴式两种，三轴式齿轮式分动器运用比较广泛。一般齿轮式分动器都带有驱动前、后桥的两根输出轴在接合前驱动啮合套为刚性连接。这类分动器结构简单,其缺点是不能保证前、后轮的地面速度相等,在行驶过程中不可避免地要产生功率循环现象,这将使驱动轮载荷大幅度增加,轮胎及机件磨损加剧,燃油经济性下降。因此,需要在分动器中另设分离前桥驱动的装置,使汽车在通过滑溜路段时可以接合前桥。另外,一般齿轮式分动器分配给前、后桥的转矩比例是变化的(随此两桥所受附着力的比例而变)。这样虽然会增加附着条件较好的驱动桥的驱动力,但可能使该桥因超载而损坏。因此,目前采用这类分动器的汽车越来越少。

2).带轴间差速器的分动器在前、后输出轴之间有一个行星齿轮式轴间差速器。它正好克服了上述一般齿轮式分动器的缺点,两根输出轴可以不同的转速旋转,并按一定的比例将转矩分配给前、后驱动桥,既可使前桥经常处于驱动状态,又可保证各车轮运动协调,所以不需另设接、离前桥驱动的装置。在选用带轴间差速器的分动器时,尽量使前、后桥转矩分配接近于轴的载荷分配,并使任一桥的最大输入转矩不超过该桥的允许输入转矩。为了避免在某一桥的车轮打滑时完全丧失驱动力，这类分动器需设轴间差速锁,以便在某一桥车轮出现打滑的情况下将分动器的前、后输出轴锁为一体,以便提高汽车的通过性。带轴间差速器的分动器中一般设置单排行星机构差速器,可进行运动分解(差速)和合成；并使分动器具有结构紧凑、承载能力大、工作平稳、噪声小、寿命长的特点。分动器中的轴间差速器实质上是一个二自由度的差动轮系,其中以行星架为主动件,而中心轮及齿圈为从动件,分别与前、后驱动桥的输出轴相连。两从动件受到一定的外界条件(如阻力转矩)的约束,从而使行星排可靠地传动。

（2）类型：分时四驱、全时四驱、适时驱动。

    1).分时四驱(Part－time 4WD)

这是一种可以在两驱和四驱之间手动选择的四轮驱动系统，由驾驶员根据路面情况，通过接通或断开分动器来变化两轮驱动或四轮驱动模式，这也是一般越野车或四驱SUV最常见的驱动模式。最显著的优点是可根据实际情况来选取驱动模式，比较经济。

2).全时四驱(Full－time 4WD)

这种传动系统不需要驾驶人选择操作，前后车轮永远维持四轮驱动模式，行驶时将发动机输出扭矩按50：50设定在前后轮上，使前后排车轮保持等量的扭矩。全时驱动系统具有良好的驾驶操控性和行驶循迹性，有了全时四驱系统，就可以在铺覆路面上顺利驾驶。但其缺点也很明显，那就是比较废油，经济性不够好。而且，车辆没有任何装置来控制轮胎转速的差异，一旦一个轮胎离开地面，往往会使车辆停滞在那里，不能前进。

3).适时驱动(Real－time 4WD)

采用适时驱动系统的车辆可以通过电脑来控制选择适合当下情况的驱动模式。在正常的路面，车辆一般会采用后轮驱动的方式。而一旦遇到路面不良或驱动轮打滑的情况，电脑会自动检测并立即将发动机输出扭矩分配给前排的两个车轮，自然切换到 四轮驱动状态，免除了驾驶人的判断和手动操作，应用更加简单。但电脑与人脑相比，反应毕竟较慢，而且这样一来，也缺少了那种一切尽在掌握的征服感和驾驶乐趣。

3、我国分动器技术的现状及发展趋势。

第一代的分动器基本上为分体结构，直齿轮传动，双换档轴操作，铸铁壳体。第二代分动器虽然也是分体结构，但已改为全斜齿轮传动，单换档轴操作，铝合金壳体。因而，在一定程度上提高了传动效率 、简便了换档、降低了噪音与油耗。第三代分动器在上代的基础上增加了同步器，使四轮驱动系统具备汽车在行进中换档的功能。第四代分动器的重大变化在于采用了连体结构以及行星齿轮加链传动，从而优化了换档及大大提高了传动效率和性能。1996年6月北京先后举办了两个国际汽车展览会, 众多国内外厂商展出多台汽车分动器, 其中国外展台展出的型分动器的一个结构上的特点是前输出轴传导系统皆采用低噪声的多排链条传动。链传动相对齿轮传动的优点有传动平稳, 噪声小, 效率高, 中心距误差要求低,  轴承负荷较小及防止共振等。 

二、 本课题研究的主要内容和研究方法或措施。

1、 主要内容：

（1）了解矿用半挂车，以及矿用半挂车的载重，常见矿用半挂车的分动器基本原理和基本结构的型式。

（2）了解双后桥驱动原理及分动器的原理和功能。

（3）确定分动器的设计方案和整体结构特点。

（4）完成该分动器的结构设计和主要部件的设计计算。

（5）应用软件绘制所设计分动器的装配图。

2、分动器结构方案的选择

   (1)矿用半挂车

  半挂车是车轴置于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车。矿用半挂车属于非公路运输用的重型和超重型自卸挂车主要承担大型矿山、工程等运输任务，工程方面，比一般载重车更耐用，工作环境恶劣、负载重、劳动强度高。

  (2)常见的分动器及工作原理

   1.一般齿轮式分动器：一般齿轮式分动器驱动前、后桥的两根输出轴，在接合前驱动啮合套时为刚性连接。其缺点是不能保证前、后轮的地面速度相等，在行驶过程中不可避免地要产生功率循环现象，这将使驱动轮载荷大幅度增加，轮胎及机件磨损加剧，燃油经济性下降。另外，一般齿轮式分动器分配给前、后桥的转矩比例不定(随此两桥所受附着力的比例而变)。这样虽然会增加附着条件较好驱动桥的驱动力，但可能使该桥因超载而损坏。

2.带轴间差速器的分动器：带轴间差速器的分动器在前、后输出轴和之间有一个行星齿轮式轴间差速器。它正好克服了上述缺点，两根输出轴可以不同的转速旋转，并按一定的比例将转矩分配给前、后驱动桥，既可使前桥经常处于驱动状态，又可保证各车轮运动协调，所以不需另设接离前桥驱动的装置。特点是 承载能力大、工作平稳、噪声小、寿命长。

综上比较，分动器选择带轴间差速器的分动器。

                           带轴间差速器的分动器

如图带轴间差速器的分动器（A）(B)所示数字所带表的意思：1.输入轴 2.高低挡啮合套 3.后输出轴 4.前输出轴 5.轴间差速器 6.轴间差速锁。图（A）（B）在前后输出轴4和3之间有一个行星轮式轴间差速器5。它克服了一般齿轮式分动器的缺点，两根输出轴可以不同的转速旋转，并按一定的比例将转矩分配给前、后驱动桥，即可以使前桥经常处于驱动状态，又可保证各车轮运动协调。为了避免打滑时完全丧失驱动力，分动器加轴间差速锁7，以便在车轮打滑的情况下将分动器的前、后输出轴锁为一体，提高通过性。

3、分动器设计特点

( 1) 分动器带有主减锥齿轮的输出轴, 直接作为主减驱动轴使用; 为便于自身装配, 分动器齿轮箱采用分体式结构, 且箱体由螺栓与主减桥壳相连, 直接固定安装在主减桥壳上, 这样结构紧凑、安装定位都很方便。

( 2) 中间轴装有自润滑油泵, 对分动器箱体内上部、中部的齿轮和轴承进行良好润滑。

( 3) 两驱动桥对称结构安装, 分动器效果更稳定和谐。相对前驱动桥安装分动器, 在后驱动桥安装与分动器结构一样的同步减速器(除无分动输出外其余与分动器完全一样), 保证双后桥驱动转速一致。

4、重点及难点，前期做了哪些工作。

  本课题研究的重点：在于分动器的结构设计。

  难点：确定分动器的主要零部件设计参数，确定零部件结构尺寸。

前期已开展工作：调研，查阅国内外相关文献资料，熟悉课题，撰写开题报告，准备开题答辩。

三、完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）。

1～3周：调研并收集资料；                                                                                          

4～6周：确定设计方案和整体结构特点；                                                        

7～11周：完成结构设计计算；                                                                                 

12～15周：完成分动器结构设计的总装配图；

   16～18周：完成论文撰写，准备答辩。

四、毕业设计的工作量要求:毕业设计论文一篇，不少于10000字。

（1） 实验（时数）或实习（天数）：2周；

（2） 图纸（幅面和张数）：A0图纸（折合）2张 ；

（3） 其他要求：外文翻译不少于3000字，参考文献不少于15篇。                                                    

五、指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）

   指导教师：         年   月   日 

六、所在系审查意见：

                             系主管领导：       年   月   日