摘 要

分动箱是非常重要的一部分在专用车辆的传动系统中，在消防车的动力传动、动力分配等方面也是有着举足轻重的作用。分动箱技术是解决车辆动力问题的核心技术，国内外的机构以及学者都投入了大量的时间和资金进行研究，但是任然面临着不少问题，本文针对分动箱的齿轮设计和有限元分析进行了设计和研究，具体如下：

（1）介绍了国内外对于分动箱以及齿轮啮合系统的发展现状、研究水平以及未来主要的发展趋势，分析分动箱主要结构、计算各传动比及齿轮参数。

（2）主要设计了分动箱的主要结构，对齿轮结构进行了设计，计算了强度、几何尺寸等参数。

（3）最后，设计尺寸并通过ANSYS Workbench软件对分动箱的主要部件的有限元模型进行了模态分析，得到应力集中和变形情况，验证其强度等要素是否可以满足标准。

关键词：分动箱 齿轮设计 模态分析

Abstract

In the transmission system of a dedicated vehicle, the transfer case is a very important part and is an integral part of the fire engine for various output power. The analysis of boxing technology is the core technology to solve the problem of vehicle power, domestic and foreign institutions and scholars have invested a lot of time and money to study, but still faced with a lot of problems, this paper for the split box gear design and finite element The analysis was carried out in the design and research, as follows：

（1）This paper summarizes the current situation, the research level and the main development trend of the moving box and the gear meshing system at home and abroad, analyzes the main structure of the transfer case, calculates the transmission ratio and the gear parameters, designs the dimensions and makes the key part Finite element analysis.

（2）The main structure of the transfer case is designed, the gear structure is designed, the strength, the geometric size and so on are calculated.

（3）Finally, the finite element model of the main components of the transfer case is analyzed by modal analysis, and the stress concentration and deformation are obtained. It is verified whether the strength and other factors can meet the standard.

Key words: transfer case;gear design;modal analysis

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 5

1.1课题研究的目的以及意义 5

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究概况 3

1.2.2国内研究概况 5

1.3发展趋势 8

1.4分动箱的设计要求 9

1.5本章小结 9

第二章 参数计算 10

2.1分动箱概述 10

2.2 分动箱的工作情况 11

2.3参数计算 12

2.3.1 总传动比和传动比分配计算 12

2.3.2各轴转速计算 13

2.3.3各轴输入功率计算 13

2.3.4各轴转矩计算 14

2.4本章小结 14

第三章 齿轮设计 15

3.1齿轮的选定 15

3.1.1材料的选择 15

3.1.2齿数的选定 15

3.2按齿面接触强度设计 15

3.2.1 计算公式及参数 15

3.2.2 设计计算 17

3.3按齿根弯曲强度设计 18

3.3.1 计算公式及参数的选定 18

3.3.2设计计算 21

3.4几何尺寸计算 22

3.5齿轮的结构设计 22

3.6本章小结 24

第四章 取力器三维建模与模态分析 25

4.1取力器三维建模 25

4.1.1模型的建立与简化 25

4.1.2 零部件材料属性 26

4.2取力器模态分析 26

4.2.1网格划分及质量检查 27

4.3有限元模态计算 28

4.3.1箱体模态分析 29

4.3.2齿轮啮合系统网格化分 30

4.4本章小结 32

第五章 总结与展望 33

5.1总结 33

5.2展望 33

致谢 34

参考文献 35

第一章 绪论

1.1课题研究的目的以及意义

面对火情和紧急抢险事件第一个能想到的就是消防车，它是最普遍的移动作业式消防装备，主要作战于抗灾灭火、救援抢险的第一线，常见的消防设备如：罐装消防车的引水消防泵，用于抢救高处火灾的登高云梯、消防车的车吊、高举型消防车的支撑腿动力、升臂器支架等都需要取力器将发动机的动力转换到以上设施装备中。所以在消防车的研发制造中，除了对最重要的底盘稳定和消防装置考虑外，最不能疏忽的就是取力器的选择。

据不完全统计得知，从2003到2008年之间，检测出带有取力器的消防车辆当中，有将近二十分之一的车出现了取力器持续运作当中有明显问题，如温度超高，速比不合规格导致消防泵不能正常工作等问题。这些明显满足不了国家对于消防车的使用安全，从GB7956－1998《消防车消防性能要求和试验方法》标准中能看出对消防泵的要求，即使这是对消防泵的一些要求，也不难看出，取力器的质量也是至关重要的，需要取力器可持续运转3-4个小时，对轴承、温度、漏油等现象也有要求。

在消防车连续工作较长时间后，会伴随出现部分取力器出现问题的状况。所以，下面通过对取力器结构的一些分析探讨其各方面存在的一系列问题。

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