摘 要

PTU作为轻型越野车中不可缺少的一部分，目前国内所能查询到PTU资料很少。因此对于PTU的设计是具有非常重要的意义的。本文首先介绍了轻型越野车两驱变四驱的原理以及意义，再对其传动机构中的PTU结构以及原理进行介绍。根据所选的车型然后对于PTU中主要的锥齿轮结构进行设计，其中采用的锥齿轮为弧齿锥齿轮,这种齿轮在如今的汽车中是普遍使用的。首先我们对齿轮传动比进行确定，由此来进行展开；根据手册分别进行轴，轴承以及其他部件进行设计以及校核工作,以便来确认他们的强度是否符合满足要求。论文主要说明了PTU的结构以及工作原理，并且了解了弧齿锥齿轮，轴以及轴承的基本设计以及校核方法。设计结果表明各个零部件均是符合基本设计要求的。

关键词：轻型越野车；PTU；弧齿锥齿轮；轴；轴承

Abstract

PTU is the essential part of the Light off-road vehicle, only a few materials about PTU can be found nowadays. So this paper has very important meanings. This paper first introduces the principle and significant of the transfer of the two wheel drive to all-wheel drive, then explain the construction and principle of the PTU in the Light off-road vehicle’s driveline. According to the type of the Light off-road vehicle, we design mainly part of the PTU which called Bevel gear. In this paper, the Bevel gear we design is called gleason spiral bevel gear which is very normal in cars. First we calculate the gear’s ratio, then, we design the axle, bearing and other parts. In additional, we check them to see whether they meet the requirement. This thesis mainly states the construction and principle of the PTU and introduces the design and check method of the gleason spiral bevel gear, axle and bearing. The design results show that all the parts meet the requirement.

Key Words：Light off-road vehicle; PTU; gleason spiral bevel gear; axle; bearing.

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计背景，目的及意义 1

1.2 设计内容及目标 1

1.2.1 设计内容 1

1.2.2 目标 2

第2章 轻型越野车车型的选定 3

2.1 车型的选择 3

2.2 车辆基本参数的确定 3

2.2.1 车辆参数的确定 3

2.2.2 主减速比的验算 3

2.2.3 变速器各个挡位传动比的确定 4

第3章 锥齿轮的设计 5

3.1 初选传动比 5

3.2 载荷的计算 5

3.3 基本参数的确定 7

3.3.1 齿数的选择 7

3.3.2 分度圆直径以及模数的确定 8

3.3.3 压力角和螺旋角的选择 9

3.3.4 分度锥角，大端锥距，齿宽等参数的确定 9

3.4 锥齿轮的校核 11

3.4.1 弧齿锥齿轮齿根承载能力计算 12

3.4.2 弧齿锥齿轮齿面承载能力计算 15

3.5 锥齿轮受力计算 20

第4章 轴的设计 21

4.1 轴的类型 21

4.2 轴的材料及热处理 21

4.3 轴径的初步估算 21

4.4 轴的受力分析与计算 22

4.4.1 输入轴的受力计算 22

4.4.2 输出轴的受力计算 23

4.5 轴的校核 24

4.5.1 输入轴的校核 24

4.5.2 输出轴的校核 25

第5章 滚动轴承和键的设计 28

5.1 滚动轴承的类型 28

5.2 滚动轴承的校核 28

5.2.1 输入轴上轴承的校核 28

5.2.2 输出轴上轴承的校核 30

5.3 键的设计 31

5.3.1 键的尺寸 31

5.3.2键的校核 31

第6章 结论 33

参考文献 34

致 谢 35

第1章 绪论

1.1 设计背景，目的及意义

自从进入21世纪以来，我国的经济在稳步的发展。与此同时，我国的汽车行业也在快速的成长。随着日前我国的国民收入水平在不断地提高，我国的人均汽车保有量也在稳步提升。现在汽车对于人们来说不再是身份以及地位的象征。人们对于车的追求也不断变化。就拿现在的越野车来说，可以军用，民用以及娱乐。可谓是一车多用，可以从多方面来满足不同行业的需求。由于2008年全球性的经济危机的爆发，使得我国的汽车零部件行业受到了一定的影响。比如我国PTU总成行业在国内需求减少，对外出口也减少。但在经济危机之后，由于政府的经济刺激计划和全球性经济的回暖，我国的PTU行业也在逐步恢复，并且朝着良性的趋势发展。而对于目前中国的市场，轻型越野车并没有多少厂家生产，更多的是依赖于进口。因此，尽快的设计出一款适合于我国的轻型越野车是非常有必要的。

1.2 设计内容及目标

1.2.1 设计内容

1．分析各种常用四驱系统PTU的结构、性能及优缺点。

2．完成轻型越野汽车前横置发动机四驱PTU的选型。

3．设计轻型越野汽车前横置发动机四驱PTU：

1）四驱PTU的结构分析和计算；

2）绘制四驱PTU总装配图；

3）绘制四驱PTU零部件图。

对于此次的毕业设计题目，是对于越野汽车的四驱PTU进行设计。PTU的全称是“Power Transmitting Unit”，从字面意思上去理解的话可以称做动力传递单元。如果大家对其还是不太了解的话，如果说到分动器的话，大家一定会觉得非常的熟悉。虽然PTU和分动器都是将动力分配到两轴的作用，但是这两者却存在区别。它们的主要区别是，如果发动机是前纵置的话，PTU一般是带有挡位的；而与之相反，发动机前横置的PTU是没有挡位的。这一点在设计PTU的时候一定要区别开来。作为四驱汽车的动力传递系统中不可缺少的一部分，其主要的作用是将由变速器传递过来的动力传到各个驱动桥，使得车辆可以具备有四驱的功能。而对于越野车而言，其区别于其他普通汽车的主要特点是具有四驱功能。因而，分动器对于越野汽车而言是必不可少的一部分。在此次设计中，我将会对PTU进行设计，使得其能够与轻型越野车相适应，从而让越野车充分的发挥其性能。简单的将分动器分类的话可以分成为三类，分别是不带轴间差速器的分动器，带轴间差速器的分动器以及装超越离合器的分动器。在设计PTU的时候我们要根据所需设计的越野车的基本参数来确定。以保证设计出来的PTU能够和所需要设计的轻型越野车可以完美的匹配。而对于此次的分动器设计对象是发动机前横置的轻型越野车，PTU的设计应该尽可能的节省空间，这样既减少了成本，同时又提高了改型越野车的通过性和操作性。

1.2.2 目标

1.通过对轻型越野车的不同类型PTU结构进行比较，巩固自己对轻型越野车PTU的结构，工作原理等基本知识的掌握。

2.通过对该轻型越野车PTU的结构参数化设计，并且利用CAD/CATIA等绘图软件绘制装配图和零件图从而更好地对PTU进行展示说明。