摘要：本文通过整理大功率汽车分动箱产品的研制过程，论述了大功率汽车分动箱研发的总体特征、技术指标、关键技术，提出了产品过程中技术关键点。
关键词：大功率；分动箱；技术要点；
1 总体特征
汽车分动箱主要结构为一个输入，两个输出，带行星或锥齿轮差速器及差速锁，可带两个辅助输出端口（主动轴输出端、中间轴端），单一档位或者带高、低和空档位，采用气控控制高、低、空三个档位切换、差速锁开关以及取力器。同时带电感式里程表结构（机械式可选）。其传动原理简下图1如下：
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图1.分动箱传动原理简图
大功率汽车分动箱基本特征：分动箱因其承载扭矩较大，要求箱体中心距大，故分动箱需要强制润滑来保证；因配置大功率分动箱的汽车常规采用自动变速器，带较小传动比的超速档，要求分动箱的输入转速≥2800r/min，为保证散热平衡，故分动箱都需接外置散热器。
2 技术指标
2.1 轴承选型指标
如下图2所示，在常规分动箱设计中，为保证轴承寿命，故在选型时输入轴、中间轴及输出轴轴承选用圆锥滚子轴承。大功率分动箱最大转速≥2800r/min，同时带超速档，中间轴转速已超出圆锥滚子轴承的极限转速，故中间轴选用短圆柱滚子轴承，保证寿命与转速的平衡点。
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图2.常规分动箱结构图
主动轴部件总成上的齿轮和轴之间，传统上采用油膜润滑的光孔和带油槽线的轴配合，但由于配合间隙的控制和润滑油量变化等原因，存在烧蚀问题。改进采用产品滚针轴承，有效避免了烧蚀。但由于大功率分动箱主动轴上高低档齿轮轴向比较长，因制造精度的影响，会引起双排的KK系列滚针轴承两边的滚针转速不一样，造成滚针与轴孔之间的滑移，产品异响。采用单排K列滚针轴承能避免滑移问题的发生。
前后桥输出轴上的轴承，理论上输出轴只输出转矩，因些轴承只不受力，轴承的作用支承轴和轴向限位。但由于内部差速器的受力变形和传动轴等外部力的影响，大功率分动箱需要用承载力较大的球面调心轴承。
技术要点：轴承选型时考虑轴承寿命的同时，需考虑轴承极限转速超差的问题。
2.2 油封选型指标
大功率分动箱允许最高工作油温110℃，短时间允许达到130℃，例如特殊产品工作环境温度：-40 ~ +50℃，油封线速度又较高，油封工况比较恶劣。本处提供一款油封PTFE聚四氟材料油封，采用面密封形式，满足工作温度-70 ~ +200℃，经分动箱油封对比试验，该结构形式油封优于常规油封。
如图3所示，油封对比试验拆检图片，推荐油封安装处法兰零件的磨损明显小于常规结构油封。
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图3.法兰磨损对比图
技术要点：关注油封安装位置设计的安全安装距离，预防尺寸链、轴向窜动影响；同时避免在油封安装位置油路回油。法兰零件的粗糙度要求以及油封的安装方法（零公里故障暴露）。法兰零件与轴的花键联接：采用热套过盈联接
3 关键技术
3.1 润滑冷却系统技术
以分动箱工作状态为立式，其润滑冷却系统由主动润滑+集油槽润滑+飞溅润滑形式组合构成，实施方案如下：
(a) 油泵主动润滑冷却
如下图4所示，油泵从箱体底部吸油（滤网+磁铁过滤），一路润滑油进入主动轴润滑通道，润滑主动轴前端锥轴承、滚针轴承；一路润滑油直接经主动轴后端锥轴承进入箱体，形成润滑冷却系统，油泵端带接口，可装散热器。
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图4.主动润滑路线图
(b) 集油槽润滑冷却
如下图5所示，箱体上轴承对应的润滑部位设计集油槽，以加强分动箱内部的润滑以及冷却，分发挥了飞溅润滑特性，收集密闭空间内油液进入润滑系统。
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图5.箱体油槽结构图
(c) 技术要点：
控制油泵与传动主轴配合间隙，分端盖迷宫密封间隙0.15~0.20mm，传动配合间隙H7/f6。关注润滑油泵低速度起油效果；润滑油泵额定油压0.3MPa，冷车状态≥0.2MPa，热平衡状态≥0.12MPa，分动箱工作转速2000r/min（可根据实际工况、散热器规格调整）.保证润滑油路的畅通，防止出油口过小形成局部压力，可利用锥轴承作为出油通道。
3.2 单接口气动换档操纵技术
分动箱带档位的结构，其高、低、空三档切换、差速锁以及取力器采用单接口气动换档操纵技术，设计控制气压为0.4 ~ 0.6 MPa。
（a) 高、低、空档位切换
控制高、低、空档位时，如图4所示，仅需要向相应档位的气管接头进行通气，即切换到相应的档位，带信号灯开关，断气后，档位保持在原位不再发生动作，控制清晰简单。
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图6.高低档换当结构图
（b) 差速锁及取力器开关切换
差速锁及取力器的控制采用常开式设计，带自动回位功能，如下图5所示，需用使用差速锁或取力器时，只需向相应气管接头通气，断气后，档位自动脱开结合，带信号灯开关
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图7.差速锁结构图
（c) 技术要点：
匹配整车控制，高低档控制气路需具备电磁阀延迟断气。做好差速锁及取力器气缸缸体外圈密封，防漏气进入箱体内部，易忽视。
3.3 高强度齿轮传动技术
在限定的安装尺寸（即输入输出中心距固定）条件下，基于分动箱轻量化设计的前提下，安全系数取值可参考分动箱产品齿轮设计计算数据（经过实际使用验证可靠性），SF≥1.3，SH≥1.0
采用措施：更改中间轴位置，输入轴-中间轴-输出轴中心线改直线型为三角型，以增大输入级、输出级中心距；齿轮参数选择大模数，大压力角；空心轴、齿轮深挖轮辐减重设计。
技术要点：保证齿轮传动强度同时，寻找可靠性与轻量化的平衡点
3.4 差速输出技术
为满足整车驱动形式6×6、8×8的需求，分动箱配置差速器，结构下图8所示，分动箱可带行星齿轮差速器（分扭比1:2）或锥齿轮差速器（分扭比1:1），此处不对差速器原理作解释。
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图8.差速器原理简图
(a)选型思路：
行星齿轮差速器选型，按齿轮强度计算静扭强度，设计齿轮参数。锥齿轮差速器选型，按球面半径经验公式计算。
(b)技术要点：
差速器行星架或差壳联接的螺栓防松设计，锥齿轮差速器，需调整锥齿轮啮合侧隙按ANSI/AGMA2005-B88；左右半轴通过单轴承与光孔配合支承，需控制与差壳内孔光轴配合间隙0.08-0.12mm。
4 总结
本文以近年来研发的大功率分动箱为切入点，与其说是技术要点，其实为设计研发生产中获得经验教训，旨在为后续的大功率汽车分动箱的研制提供参考。
参考文献：
[1]王洪军,许树新,叶斌,等.汽车分动箱链传动安全匹配设计方法与试验研究[J].机械传动,2016(40):23.
[2]黄小凤,李贵庭,高秀琴.分动箱输入齿轮工艺改进[J].现代零部件,2013(12):25.