电控行星齿轮变速器设计
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附 录附录A 外文文献原文Introduce dual-clutch automatic transmissionThe clutch is located in engine and transmission between engine and transmission power transfer switch, it is a kind already can transmit power, and can cut off power transmission mechanism. Its major functions is to guarantee the car can smooth start, variable speed change Block transmission gears when reduce the impact load and prevent transmission overload. In general bus, auto shift by clutch separation and joints when, in separation and realize between mating have power transfer temporary interruption phenomenon. In the ordinary bus no effect, but the clock in your car, if the clutch master bad power behind the speed will slow, affect scores.In order to solve this problem, the early 1980s, the automotive engineering will make a double clutch system transmission, abbreviation vehicles.the (English name: Direct Shift Gearbox), assembly on the car, can eliminate shifting clutch of power transfer stagnation phenomenon. For example BuJiaDi EBl6.4 Veyron new 7 speed transmission is the device for double clutch, from a gear change to another gear, time cant exceed 0.2 seconds. Now, the double clutch has been applied to general from racing cars. Audi car companys new audi TT sports car and the new audi A3 have device the vehicles.the. These car assembly vehicles.the purpose is can more smoothly than automatic transmission gear shift, wont have hysteresis phenomenon.Double on-off gearbox (DCT) also called directly shift gearbox (vehicles.the). Count down it also has the nearly 70 years of history, but for a very long time and this gearbox are unknown, and the genuine used in mass production car is not long ago things. Double on-off gearbox advantages obviously, but its internal structure by comparison is very complicated. First of all it has two clutches respectively by electronic control and push by hydraulic system, and two clutches corresponding two groups of planetary gear transmission, so also corresponding complex is divided into two parts, the center of solid shaft is responsible for a set of gear, and hollow shaft responsible for another group. Visible double re-rotating the internal structure of the almost overturned thoroughly traditional gearbox form.The working principle of double on-off gearbox can be simple understanding for a clutch corresponding odd block, another clutch corresponding even block. When the vehicle hangs in a block, another clutch and corresponding next shift has been located in preparation condition, when Former gears separation is immediately jointing next shift gearbox, accordingly double on-off shift speed than the average gearbox even manual gearbox faster. Besides double on-off gearbox although internal complex, but the actual volume and weight compared with automatic transmission character and not how much more than manual gearbox, therefore equipment double on-off gearbox models not smooth too burdensome for himself.At present domestic in the sale equipment double on-off gearbox models numbered, representative is public its Wallace GTI, EOS leaps, and still cool and equipped with double on-off gearbox soar team and loungyee will also listed in the near future. In addition S40 also have double Volvo re-rotating version. And many of the cars are porsche adopted dual on-off gearbox.Audi the double clutch system transmission is a whole, there have been six gear, clutch and transmission assembly at the same facility, two clutch cooperate each other work. This good metaphor a car had two sets of clutch, are driver control a set, vice driver control another set. Are the driver hang 1 file loosen clutch pedal started, the deputy drivers advance hang pot 2 but trample clutch pedal, When the speed up ready to shift and are driver trample clutch pedal while vice driver namely loosen clutch pedal, second gear began to work. Thus omitted rotary-switching empty flash, continuous power transfer, and a bit like the relay race. Double clutch system two sets of clutch transmission system, through computer control coordination work.When the automobile driving in a normal, a clutch and transmission of a gear are linked together, the engine power transfer to the drive wheels, Computer based on the speed and speed for driver shifting intention judgement, foresight to control another clutch with another gear gears connected, but only is in the ready state, has not yet connected with engine power. Shift when first clutch disconnect, at the same time the first 2 clutch will have connected gears and engine joint. Besides, a clutch except gap is closed, another clutch is in the open.Two root transmission shaft respectively by first and second clutch to control and engine power connection and disconnected, are respectively responsible for 1, 3, 5 files and 2, 4 and 6 shifting gear transform. Considering the parts service life, the designer chose tanker diaphragm type clutch, clutch action by the hydraulic system to control. Vehicles.the transmission is mainly to consumer demand for driving sensation and vehicle fuel-efficient double request, for manual transmission drivers like provides the best choice. Equipped with vehicles.the engine because of fast gear conversion can arise immediately traction and greater flexibility, acceleration time than manual transmission more quick.Advantages:Power transmission coherent with higher efficiency and Editor this section,faults:Complex structure present and manufacturing cost is higher.附录B 外文文献中文翻译 双离合式自动变速器介绍离合器位于发动机与变速器之间,是发动机与变速器动力传递的“开关”,它是一种既能传递动力,又能切断动力的传动机构。它的作用主要是保证汽车能平稳起步,变速换 挡时减轻变速齿轮的冲击载荷并防止传动系过载。在一般汽车上,汽车换档时通过离合器分离与接合实现,在分离与接合之间就有动力传递暂时中断的现象。这在普通汽车上没有什么影响,但在争分夺秒的赛车上,如果离合器掌握不好动力跟不上,车速就会变慢,影响成绩。为了解决这个问题,早在上世纪80年代,汽车工程界就弄出了一个双离合系统变速器,简称DSG(英文全称:Direct Shift Gearbox),装配在赛车上,能消除换档离合时的动力传递停滞现象。例如 布加迪EBl6.4 Veyron的新型7速变速器是装置了双离合器,从一个档位换到另一个档位,时间不会超过0.2秒。现在,这种双离合器已经从赛车应用到一般跑车上。奥迪汽车公司的新型奥迪TT跑车和新奥迪A3都已经装置了这种DSG。这些汽车装配DSG的目的是可以比自动变速器更加平顺地换档,不会有迟滞现象。 双离合变速箱(DCT)也称直接换挡变速箱(DSG)。算下来它也有近70年的历史,但很长一段时间内这种变速箱并不为人所知,而真正应用在量产车上也是不久以前的事情。双离合变速箱优势很明显,但其内部结构相比下非常复杂。首先它有两组离合器分别由电子控制并由液压系统推动,而两组离合器分别对应两组行星齿轮,这样传动轴也相应复杂的被分为两部分,中心的实心传动轴负责一组齿轮,而空心传动轴负责另一组。可见双离合的内部构造几乎彻底颠覆了传统的变速箱形式。 双离合变速箱的工作原理可以简单理解为一个离合器对应奇数挡,另一离合器对应偶数挡。当车辆挂入一个挡位时,另一个离合器及对应的下一个挡位已经位于预备状态,只要当 双离合变速箱(DCT) 前挡位分离就可以立刻接合下一个挡位,因此双离合变速箱的换挡速度要比一般的自动变速箱甚至手动变速箱还快。此外双离合变速箱虽然内部复杂,但实际体积和重量相比自动变速箱而言并没有比手动变速箱增加多少,因此装备双离合变速箱的车型不会为自己平添过多的负担。 目前国内在售的装备双离合变速箱的车型屈指可数,具代表性的是大众旗下的迈腾、GTI、EOS以及尚酷,而装备双离合变速箱的速腾及朗逸也会在不久的将来上市。此外沃尔沃S40也有双离合版本。而保时捷的众多车型也都采用了双离合变速箱。奥迪这种双离合系统变速器是一个整体,有6个档位,离合器与变速器装配在同一机构内,两个离合器互相配合工作。这好比喻一辆车有两套离合器,正司机控制一套,副司机控制另一套。正司机挂上1档松开离合踏板起步时,这时副司机也预先挂上2档但踩住离合踏板;当车速上来准备换档,正司机踩住离合踏板的同时副司机即松开离合踏板,2档开始工作。这样就省略了档位空置的一刹那,动力传递连续,有点象接力赛。双离合系统两套离合器传动系统,通过电脑控制协调工作。当汽车正常行驶的时候,一个离合器与变速器中某一档位相连,将发动机动力传递到驱动轮;电脑根据汽车速度和转速对驾驶者的换档意图做出判断,预见性地控制另一个离合器与另一个档位的齿轮组相连,但仅处于准备状态,尚未与发动机动力相连。换档时第1个离合器断开,同时第2个离合器将所相连的齿轮组与发动机接合。除了空档之外,一个离合器处于关闭状态,另一个离合器则处于打开状态。两根传动轴分别由第一、第二离合器控制与发动机动力的连接与断开,分别负责1、3、5档和2、4、6档的档位变换。考虑到零件使用寿命,设计人员选择了油槽膜片式离合器,离合器动作由液压系统来控制。 DSG变速器主要是要满足消费者对驾驶感觉和车辆节油的双重要求,为喜欢手动变速器的驾驶者提供了最佳选择。配备了DSG的发动机由于快速的齿轮转换能够马上产生牵引力和更大的灵活性,加速时间比手动变速器更加迅捷。优点:动力传输连贯、效率较高,缺点:结构复杂、现阶段制造成本较高。7全日制普通本科生毕业论文(设计)中期检查表学院:工学院学生姓名学号年级专业及班级2009级汽车服务工程(1)班指导教师姓名肖名涛指导教师职称讲师论文(设计)题目电控行星齿轮变速器设计毕业论文(设计)工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题调研、资料收集、完成开题报告等。(1)完成变速器的结构分析与型式选择;(2)计算变速器的基本参数,完成变速器齿轮的设计计算;(3)完成变速器轴与轴承的结构形式选择、强度校核计算;(4)完成同步器的结构型式选择;(5)绘制总装配图及零件图。指导教师意见签名:年月日检查小组意见组长签名:年月日注:1.此表可用黑色签字笔填写,也可打印,但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。全日制普通本科生毕业论文(设计)任务书学生姓名学 号年级专业及班级2009级汽车服务工程(1)班 指导教师及职称学 院工学院2013 年 4 月 日毕业论文(设计)题目电控行星齿轮变速器设计选题来源结合科研课题 课题名称: 生产实际或社会实际其他 选题性质基础研究 应用研究 其他题目完成形式毕业论文 毕业设计 提交作品,并撰写论文研究内容: 现代汽车上广泛用活塞式内燃机作为动力源,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾,在传统系统中设置了变速器。变速器是汽车传动系统中关键的零部件,它用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。它的功用是:改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作;在发动机曲轴旋转方向不变的前提下,使汽车能倒退行驶;利用空档中断动力传递,以使发动机能够起动、怠速,并便于变速器换挡或进行动力输出。在本选题中,我将研究行星齿轮变速器。行星齿轮变速器,是用行星齿轮机构实现变速的变速器。它通常装在液力变扭器的后面,共同组成液力自动变速器。行星齿轮机构,有点好像太阳系。它的中央是太阳轮,太阳轮的周围有几个围绕它旋转的行星轮,行星轮之间,有一个共用的行星架。行星轮的外面,有一个大齿圈。主要要求:1、行星齿轮传动类型的选择,总传动比分配;2、传动系统设计;3、行星齿轮的设计计算;4、太阳轮,行星轮和行星架的结构设计;5、轴的结构设计及校核。 变速器设计是一个重要的课题,因此要充分利用现有参考文献,资料进行认识,不断地分析增进对变速器的了解。在对变速器有了较深刻的理解后开始对变速器的各个部分进行分布设计。本设计按以下方案依次进行:1、调查分析,收集资料2、变速器总体方案选择及设计3、确定变速器的主要参数,变速器的结构设计与计算4、变速器的校核,确定最终准确的设计参数5、运用Pro/e进行三维建模6、运用Ans ys软件进行校核7、运用CAD软件绘出变速器装配及零件图注:此表如不够填写,可另加附页。主要中文参考资料:1 刘鸿文主编.材料力学(第五版). 北京:高等教育出版社,20102 朱孝录.齿轮传动设计手册.北京:北京工业出版社,20103 侯书林,徐杨主编.机械制造基础.中国农业出版.4 汽车工程手册编委会.汽车工程手册.人民交通出版社,20015 刘惟信,汽车设计.清华大学出版社,20016 张祖立,程玉来,陶栋材主编.机械设计基础.中国农业大学出版社7 王望予主编.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社, 20058 吉林大学汽车工程系编著。汽车构造.人民交通出版社(第五版),20119 侯洪生,王秀英.机械工程图学.北京:科学出版社,200110 吴宗泽,罗圣国主编.机械设计课程设计手册(第三版).北京:高等教育出版社,200611 刘维信编著。机械最优化设计(第二版).北京:清华大学出版社, 199412 郭克希,王建国主编.机械制图(第二版).机械工业出版社,200913 饶振刚.行星齿轮传动设计.北京:化学工业出版社,2003工作进度安排第一阶段 2012-12-11至2012-12-31 选定毕业设计题目、下达任务书第二阶段 2013-01-01至2013-01-13 撰写开题报告、开题论证第三阶段 2013-02-24至2013-04-01调查、收集资料、论文提纲及论文写作第四阶段 2013-04-02至2013-04-13 论文中期检查表第五阶段 2013-04-15至2013-04-28 提交初稿第六阶段 2013-05-01至2013-05-06 论文修改、提交正稿第七阶段 2013-05-07至2013-05-15 论文评阅第八阶段 2013-05-16至2013-05-26 论文答辩要求完成日期:2013年 月 日 指导教师签名: 审查日期:20 年 月 日 专业委员会主任签名: 批准日期:20 年 月 日 学院指导委员会签名(公章): 接受任务日期:20 年 月 日 学生本人签名: 注:签名栏必须由相应责任人亲笔签名。此表可从教务处网站下载中心下载。全日制普通本科生毕业设计电控行星齿轮变速器设计design提交日期:2013年月全日制普通本科生毕业论文(设计)开题报告学生姓名学 号年级专业及班级2009级汽车服务工程(1)班指导教师及职称学 院工学院20 13 年 4 月 日毕业论文(设计)题目电控行星齿轮变速器设计一. 研究意义 随着经济和科学技术的不断的发展,汽车工业也渐渐成为我国支柱产业,汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入WTO,人民生活水平的不断提高,微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在我国,汽车工业起步较晚。入世后,我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大,以及汽车行业持续快速的发展,如何设计出经济实惠,工作可靠,性能优良,且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时,不得不承认在许多技术上,我国与发达国家还一定的差距,所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。而在本课题的学习中,我将重点研究汽车的变速器部分。现代汽车上广泛用活塞式内燃机作为动力源,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾,在传统系统中设置了变速器。变速器是汽车传动系统中关键的零部件,它用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。它的功用是:改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作;在发动机曲轴旋转方向不变的前提下,使汽车能倒退行驶;利用空档中断动力传递,以使发动机能够起动、怠速,并便于变速器换挡或进行动力输出。在本选题中,我将研究行星齿轮变速器。行星齿轮变速器,是用行星齿轮机构实现变速的变速器。它通常装在液力变扭器的后面,共同组成液力自动变速器。行星齿轮机构,有点好像太阳系。它的中央是太阳轮,太阳轮的周围有几个围绕它旋转的行星轮,行星轮之间,有一个共用的行星架。行星轮的外面,有一个大齿圈。 行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点,逐渐获得广泛应用。由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理的的采用了内啮合。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率,而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可用于减速、增速和变速传动,运动的合成和分解,以及其他特殊的应用中,这些功能对于现代机械传动的发展具有重要意义。因此,行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门均获得日益广泛的应用。二、国内外研究现状 世界上一些工业发达的国家,如美国、德国、日本、英国和俄罗斯等,对行星齿轮变速器的应用、生产和研究都十分重视,在结构优化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位;并出现了一些新的行星传动技术,如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代机械设备中获得了成功的应用。 行星齿轮传动在我国已有了许多年的发展史,很早就有了应用。然而,自从上世纪60年代以来,我国才开始对行星齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作,无论是在设计理论方面,还是试制和应用方面,均取得了较大成就,并获得了许多研究成果。近20多年来,尤其是我国改革开放以来,随着我国科学技术的进步和发展,我国从世界上许多工业发展国家引进了大量先进的机械设备和技术,经过我国机械科技人员不断地吸收与消化,与时俱进、开拓创新的奋进,使我国行星齿轮传动技术有了长足的进步。三、主要参考文献1 刘鸿文主编.材料力学(第五版). 北京:高等教育出版社,20102 朱孝录.齿轮传动设计手册.北京:北京工业出版社,20103 侯书林,徐杨主编.机械制造基础.中国农业出版.4 汽车工程手册编委会.汽车工程手册.人民交通出版社,20015 刘惟信,汽车设计.清华大学出版社,20016 张祖立,程玉来,陶栋材主编.机械设计基础.中国农业大学出版社7 王望予主编.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社, 20058 吉林大学汽车工程系编著。汽车构造.人民交通出版社(第五版),20119 侯洪生,王秀英.机械工程图学.北京:科学出版社,200110 吴宗泽,罗圣国主编.机械设计课程设计手册(第三版).北京:高等教育出版社,200611 刘维信编著。机械最优化设计(第二版).北京:清华大学出版社, 199412 郭克希,王建国主编.机械制图(第二版).机械工业出版社,200913 饶振刚.行星齿轮传动设计.北京:化学工业出版社,2003注:此表如不够填写,可另加页。四、研究目的 利用图书馆的资料及网上的数据等途径,在已有的参考文献下,独立完成电控行星齿轮变速器的设计。了解行星齿轮的结构特点、性能及其功用,掌握行星齿轮的设计方法。五、主要内容1、行星齿轮传动类型的选择,总传动比分配;2、传动系统设计;3、行星齿轮的设计计算;4、太阳轮,行星轮和行星架的结构设计;5、轴的结构设计及校核。六、研究方法、预期成果变速器设计是一个重要的课题,因此要充分利用现有参考文献,资料进行认识,不断地分析增进对变速器的了解。在对变速器有了较深刻的理解后开始对变速器的各个部分进行分布设计。本设计按以下方案依次进行:1、调查分析,收集资料2、变速器总体方案选择及设计3、确定变速器的主要参数,变速器的结构设计与计算4、变速器的校核,确定最终准确的设计参数5、运用Pro/e进行三维建模6、运用Ans ys软件进行校核7、运用CAD软件绘出变速器装配及零件图七、时间安排、实施进度1、调研、资料收集、完成开题报告;2、据自已所学知识,编制整体设计方案;3、变速器总体方案设计;4、变速器二维总体结构设计及零件设计;5、校核计算;6、撰写设计说明书;7、毕业设计审核、修改;8、毕业设计答辩准备及答辩。论证小组意见 组长签名: 20 年 月 日专业委员会意见 专业委员会主任签名: 20 年 月 日注:1.此表可用黑色签字笔填写,也可打印,但意见栏必须相应责任人亲笔填写。2.此表可从教务处网站下载中心下载。全日制普通本科生毕业设计 电控行星齿轮变速器设计DESIGN OF ELECTRONICALLY CONTROLLED PLANETARY GEAR TRANSMISSION 湖南长沙提交日期:2013年 5 月诚 信 声 明本人郑重声明:所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下,进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文设计作者签名: 年 月 日目 录摘要1关键词11 前言22 变速器的设计要求及本次设计的目的32.1 变速器的设计要求32.2 本次设计要求32.3 本次设计的目的43 行星变速机构运动分析及控制方法53.1 工作原理53.1.1 正常加减速工作53.1.2 转向63.2 控制方法63.2.1 正常的直线行驶加减速控制方法63.2.2 实现自动控制修正行驶和转弯作业的控制方法64 综合设计64.1 参照条件64.2 传动比74.3 配齿计算84.4 标准直齿圆柱齿轮的基本参数94.5 涡轮蜗杆传动参数设计125 齿轮强度145.1齿轮的损坏形式145.2 齿轮强度计算155.2.1 轮齿弯曲强度计算155.3 齿轮材料的选择166 变速器轴、轴承等零件的设计176.1 轴的设计176.1.1 初选轴的直径176.1.2 轴的刚度验算206.1.3 轴的强度验算216.1.4 轴上花键的设计226.2 轴承的选择227 设计总结23参考文献23致谢25电控行星齿轮变速器设计 摘 要:驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换档搞得手忙脚乱。据此,本课题主要研究行星齿轮变速器,其目的是对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识熟练运用和掌握,并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图。同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、汽车新能源与节能技术等学科知识对行星齿轮变速器进行节能安全设计。行星齿轮变速较普通齿轮变速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点,逐渐获得广泛应用。由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理的的采用了内啮合。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率,而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。关键词:行星齿轮;变速器;档数;传动比;同步器Design of Electronically Contrplled Planetary Gear Transmission Abstract:Driving comfort, reduce driver fatigue strengths, has become a development direction of modern car configuration. Cars with automatic transmission can according to road conditions automatic transmission and torque converter, the driver can concentrate fully on the eye on the road traffic and wont be shift to get overwhelmed. Accordingly, this topic mainly studies planetary gear transmission, its purpose is to mechanical principles, mechanical design, such as AutoCAD skillfully use and master of knowledge, and use AutoCAD software to draw the assembly drawing and part drawing. At the same time use of automobile structure, automobile design, mechanics of materials, new energy vehicles and energy-saving technology of planetary gear transmission for subject knowledge such as energy conservation and safety design. Planetary gear than ordinary gear transmission with small size, light weight, high efficiency and large range of transmission power etc, and gradually won a wide range of applications. Due to the various types of planetary gear transmission are effective in the use of the power split and coaxial input and output and the reasonable use of the internal gear. Planetary gear transmission is not only suitable for high speed, high power, and can be used for low speed and big torque mechanical transmission device. Key words:Planetary gear;Gearbox;Gear;Gear ratio;Synchronizer1 前言 随着经济和科学技术的不断的发展,汽车工业也渐渐成为我国支柱产业,汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入WTO,人民生活水平的不断提高,微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在我国,汽车工业起步较晚。入世后,我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大,以及汽车行业持续快速的发展,如何设计出经济实惠,工作可靠,性能优良,且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时,不得不承认在许多技术上,我国与发达国家还一定的差距,所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。而在本课题的学习中,我将重点研究汽车的变速器部分。现代汽车上广泛用活塞式内燃机作为动力源,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾,在传统系统中设置了变速器。变速器是汽车传动系统中关键的零部件,它用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。它的功用是:改变传动比,扩大驱动轮转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作;在发动机曲轴旋转方向不变的前提下,使汽车能倒退行驶;利用空档中断动力传递,以使发动机能够起动、怠速,并便于变速器换档或进行动力输出。在本选题中,我将研究行星齿轮变速器。行星齿轮变速器,是用行星齿轮机构实现变速的变速器。它通常装在液力变扭器的后面,共同组成液力自动变速器。行星齿轮机构,有点好像太阳系。它的中央是太阳轮,太阳轮的周围有几个围绕它旋转的行星轮,行星轮之间,有一个共用的行星架。行星轮的外面,有一个大齿圈14。 行星轮系减速器较普通齿轮减速器具有体积小、重量轻、效率高及传递功率范围大等优点,逐渐获得广泛应用。由于在各种类型的行星齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理的的采用了内啮合。行星齿轮传动不仅适用于高速、大功率,而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可用于减速、增速和变速传动,运动的合成和分解,以及其他特殊的应用中,这些功能对于现代机械传动的发展具有重要意义。因此,行星齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门均获得日益广泛的应用。世界上一些工业发达的国家,如美国、德国、日本、英国和俄罗斯等,对行星齿轮变速器的应用、生产和研究都十分重视,在结构优化、传动性能、传递功率、转矩和速度等方面均处于领先地位;并出现了一些新的行星传动技术,如封闭行星齿轮传动、行星齿轮变速传动和微型行星齿轮传动等早已在现代机械设备中获得了成功的应用。2 变速器的设计要求及本次设计的目的2.1 变速器的设计要求变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置,又称变速箱。目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。此外,还应该保证汽车能够在倒退行驶、滑行或停车时,使发动机与传动系分离;必要时还应有动力输出功能。对变速器的基本要求如下:1)保证汽车有必要的经济性和动力性;2)设置空挡,用来切断发动机动力向驱动轮的传输;3)设置倒档,使汽车能倒退行驶;4)操纵轻便,换挡迅速、省力、方便;5)工作可靠,不得有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象;6)传动效率高、噪音低;7)机构紧凑,尽量做到质量轻、体积小、制造成本低、拆装容易、维修方便。图1插秧机行星齿轮无级变速器Figure1 Transplanter planetary stepless transmission2.2 本次设计要求本次设计一款插秧机行星齿轮无级变速器,使其满足实际生产需要,工作平顺,稳定性好。2.3 本次设计的目的变速器自从发明到现在已有多年历史,现今变速器的技术已经相当成熟。本次对变速器设计的目的是了解变速器的作用、原理及其相关知识,并运用大学四年所学知识在老师的指导下进行一次综合性的设计。通过查阅资料,请教老师来丰富自己的知识,弥补自己的不足;通过此次设计来锻炼自己的设计能力,最后设计出符合要求的变速器。3 行星变速机构运动分析及控制方法3.1 工作原理3.1.1 正常加减速工作工作机构以行星齿轮机构中的太阳轮作输入,行星架作输出,采用蜗轮蜗杆机构调节齿圈转速的输出,见图2。设V入为太阳轮转速, V出为行星架转速,V调 为驱动电机的转速;设a为齿圈齿数与太阳轮齿数的比值, a调 为与蜗杆蜗轮的传动比的倒数;a是大于1的实数, a调 是大于0小于1的实数。 图2插秧机行星齿轮变速机构Figure2 Transplanter planetary gear speed change mechanism根据行星齿轮传动特性:V入+aa调V调 -(1+a) V出=0系统传动比等于:V入/ V出 (1)当V调 =0时,即蜗杆不转动时;系统传动比为1+a,行星变速机构输出降速的前进档; (2)当0V调V入/a调时,即蜗杆以大于V入/a调转速正向旋转时,系统传动比小于1,行星变速机构输出升速的前进档; (5)当- V入/( aa调)V调0时,即蜗杆以小于V入/( aa调)反向转动时,行星变速机构输出传动比大于1+a的降速前进档; (6)当V调=-V入/( aa调)时,即蜗杆以V入/( aa调)反向转动时,行星变速机构输出空档; (7)当V调40 1 40根据该新型插秧机驱动系统的设计说明书可得出,我们可选用z14。而z2则需要根据该齿轮的内外参数来确定,为了避免涡轮轮齿发生根切,不应少于26,但也不宜大于80。若过多,会使结构尺寸过大,蜗杆长度也随之增加,致使蜗杆刚度和捏合精度下降。(4)压力角根据国家标准GB/T 10088-1988规定,阿基米德蜗杆的压力角20。4.5.2 涡轮蜗杆几何尺寸因为在用涡轮滚刀切制涡轮时,滚刀的分度圆直径必须与工作蜗杆的分度圆直径相同。为了限制涡轮滚刀的数目,国家标准GB/T 10085-1988中规定将蜗杆的分度圆直径标准化,且与其模数相匹配,由d1与m相匹配的标准系列中可得,m4mm,d140mm。又d1mq;可得q10.000又由齿轮d2181.5mm,故z237,取z250。分度圆:d1mq40mm,d2mz2200mm;齿顶高:ha m4 mm;齿根高:hf1.2m4.8 mm;蜗杆齿顶圆直径:da1 (2q)m48mm;涡轮喉圆直径:da2(2z2)m210mm;蜗杆齿根圆直径:df1 (q2.4)m30.4mm;蜗轮齿根圆直径:df2(z22.4)m190.4mm;ddf2da319.6mm;足够安全。蜗杆轴向齿距 pa1pxm12.6mm;涡轮端面齿距 pa2pxm12.6mm;径向齿隙 c0.20m0.8mm;中心距 a0.5(d1d2)120mm5 齿轮强度5.1 齿轮的损坏形式 齿轮的损坏形式有:轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等。变速器轮齿折断主要是因为轮齿在重复载荷作用下,齿根处就会产生疲劳裂纹,并逐步扩展,致使轮齿疲劳折断。 在齿轮传动中,齿面随着工作条件的不同会出现多种不同的磨损形式。例如当啮合齿面间落入磨料性物质(如砂粒、铁屑等)时,齿面即被逐渐磨损而至报废,这种现象称为齿面磨损。 轮齿工作时,一对齿轮相互啮合,齿面相互挤压,这时存在齿面细小裂缝中的润滑油油压升高,导致裂缝扩散,然后齿面表层出现块状削落而成小麻点,称之为齿面点蚀。它使齿形误差加大,产生动载荷,并可能导致轮齿折断。 对于高速重载的齿轮传动,齿面间的压力大,瞬时温度高,润滑效果差,当瞬时温度过高时,相啮合的两齿面就会产生粘在一起的现象,由于此时两齿面又在作相对滑动,相粘结的部位即被撕破,于是在齿面上沿相对滑动的方向形成伤痕,称为胶合。 塑性变形属于齿轮永久变形一大类的失效形式,它是由于在过大的应力作用下,轮齿材料处于屈服状态而产生的齿面或齿体塑性流动所形成的。 在设计时,所设计的齿轮传动在具体的工作情况下,必须具有足够的、相应的工作能力,保证在整个工作寿命期间不致失效。通常,只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。5.2 齿轮强度计算5.2.1 轮齿弯曲强度计算5.2.1.1 直齿轮弯曲应力 (9) 式中,为弯曲应力,MPa;为计算载荷,Nm;为应力集中系数,可近似取;为摩擦力影响系数,主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同,弯曲应力的影响也不同,主动齿轮,从动齿轮;m为模数,mm;y为齿形系数。 当计算载荷取作用到变速器输入轴上的最大转矩时,一挡、倒挡直齿轮需用弯曲应力在400850MPa。一挡和倒挡齿轮相同,齿宽系数取8,带入式(19)中可得:满足要求。5.2.1.2 轮齿接触强度计算 (10) 式中,为齿轮的接触应力MPa;F为齿面上的方向力N,;为圆周力N;为计算载荷,Nmm;d为节圆直径mm;为节点处压力角,为齿轮螺旋角;E为齿轮材料的弹性模量,;b为齿轮接触的实际宽度mm;、为主、从动齿轮节点处的曲率半径mm,直齿轮为,斜齿轮为,;、为主动齿轮节圆半径mm。 将作用在变速器输入轴上的载荷作为计算载荷时,变速器齿轮的需用接触应力,见表7。表7 变速器齿轮许用接触应力Table7 Transmission gear allowable contact stress齿轮(MPa)渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮一挡和倒挡19009501000常啮合齿轮和高挡130014006507005.2.1.3 计算直齿齿轮的接触应力 一挡: (11)带入式(10)中求得:倒挡: (12) 带入式(10)中求得:对照表7可知,所设计变速器齿轮接触应力满足设计要求。5.3 齿轮材料的选择由轮齿的失效形式可知,设计齿轮传动时,应使齿面具有较高的抗点蚀、抗胶合、抗磨损及抗塑性变形的能力,齿体具有较高的抗折断的能力。因此,对齿轮材料的基本要求是:齿面要硬,齿芯要韧。为提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力,现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢,其表面的硬度高,而心部具有较高韧性。在选用钢材及热处理时,对切削加工性能及成本也应考虑。值得指出的是,对齿轮进行强力抛丸处理后,齿轮弯曲疲劳寿命和接触疲劳寿命都能提高。国内汽车变速器齿轮材料主要采用20CrMnTi、20Mn2TiB、15MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、28MnCr5。渗碳齿轮表面硬度为5863HRC,心部硬度为3348HRC国外汽车变速器齿轮大都选用铬镍合金钢。6 变速器轴、轴承等零件的设计6.1 轴的设计 工作时,变速器的轴要传递扭矩、承受齿轮作用的径向力,当采用斜齿轮传动时还有轴向力。为使变速器能正常工作,要求轴具有足够的刚度和强度。在设计变速器轴时,其刚度大小应以保证齿轮能有正确的啮合为前提条件。设计时,可根据经验和已知条件先初选轴的直径,然后根据公式进行有关刚度和强度方面的校核21。6.1.1 初选轴的直径轴的各段直径通常是先根据轴所传递的转矩,初步估算出最小直径,再根据轴上零件的装配、定位和固定要求等因素由两端向中间逐一进行确定。轴的各段长度主要是依据轴上零件的轴向尺寸和轴系结构的总体布置来确定。6.1.1.1 初选C轴先设计C轴,取C=110,则:考虑到轴上有键槽,将轴的直径放大5,则I段与输出V型带相连,选其直径d=17mm,长度L=25mm。II段直径d=21mm,长度L=28mm。III段直径d=25mm, 长度L=100mm。主要是按轴承内径系列确定。初选轴承类型为深沟球轴承,型号为6305,其内径为25mm,宽度为17mm。 IV段上有齿轮,与轴为一体结构。齿顶圆直径d=57mm,齿宽为11mm,长度L=21mm。图4 C轴实物图Figure4 C axis physical figure6.1.1.2 初选B轴B轴与C轴为配合部分对称设计。I、II段参照C轴设计。III段直径d=25mm, 长度L=53mm。主要是按轴承内径系列确定。初选轴承类型为深沟球轴承,型号为6305,其内径为25mm,宽度为17mm。IV段末端上有齿轮。轴直径d=30mm,长度L=63mm。齿顶圆直径d=141mm,长度L=16mm。V段采用滑动轴承与C轴配合,直径d=18mm,长度L=9mm。图5 B轴实物图Figure5 B axis physical figure6.1.1.3 初选E轴E轴设计,中空两端设有行齿,中空直径d=24mm。I段行齿即太阳轮,齿顶圆直径d=66mm,长度L=24mm。II段轴直径d=71mm,长度L=10mm。查机械设计手册,轴肩挡圈内径d=65mm,外径D=75mm,长度L=5mm。III段上接有双联齿轮,花键配合。轴直径d=71mm,长度L=33mm。双联大齿轮齿顶圆直径d=216mm,长度L=12mm;双联小齿轮齿顶圆直径d=129mm,长度 L=14mm。IV段为轴肩,直径d=73mm,长度L=10mm。V段设计同I段,对称设计。图6 E轴实物图Figure6 E axis physical figure6.1.1.4 初选F轴F轴末端有行星架。I段轴直径d=24mm,长度L=46mm。II段轴直径d=30mm,长度L=75mm。主要是按轴承内径系列确定,同样选取深沟球轴承,型号为6306,其内径d=30mm,长度L=19mm。III段接行星架,直径d=132mm,长度L=42mm。图7 F轴实物图Figure7 F axis physical figure6.1.2 轴的刚度验算 对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生的绕度和轴在水平面内的转角。前者使齿轮中心距发生变化,破坏齿轮的正确啮合;后者使齿轮相互歪斜,致使沿齿长方向的压力分布不均匀。 轴的绕度和转角可按材料力学有关公式计算。计算时仅计算齿轮所在位置处轴的绕度和转角。输入轴常啮合齿轮副,因距离支撑点近、负荷又小,通常绕度不大,故可以不必计算8。若轴在垂直面内绕度为,在水平面内绕度为和转角为,则可分别用下式计算 (13) (14) (15) 轴的全绕度为: (16) 式中,为齿轮齿宽中间平面上的圆周力N;为齿轮齿宽中间平面上的径向力N;E为弹性模量MPa,;I为惯性矩,对于实心轴;d为轴的直径mm,花键处按平均直径计算;a、b为齿轮上作用力距支座A、B的距离;L为支座间距。图8 变速器轴的绕度和转角Figure8 Transmission shaft around the degree and corner 本设计中,由于中间轴上常啮合齿轮上的圆周力最大,因此值需要验算中间轴上常啮合齿轮处的强度和刚度即可。变速器轴向尺寸L=185mm,取a=28mm,则b=L-a=157mm 将、分别代入以上四式可得到轴的刚度。 由此可知,均满足设计要求。6.1.3 轴的强度验算 作用在齿轮上的径向力和轴向力,使轴在垂直面内弯曲变形,而圆周力使轴在水品面内弯曲变形。在求取支点的垂直面和水平面内的支反力和之后,计算相应的弯矩、。轴在转矩和弯矩同时作用下,其应力为: (17) (18)式中,d为轴的直径mm,花键处取内径;W为抗弯截面系数。在低挡工作时,。变速器的轴采用与齿轮相同的材料制造。在本设计中,支点A的水平面内和垂直面内支反力为则 由此,可得故符合设计要求。6.1.4 轴上花键的设计 变速器轴上的花键有矩形花键和渐开线花键两种。除输入轴外,其余处均采用渐开线花键,这是因为渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低,定位性能好,花键齿短,其小径相应增大,可提高轴的刚度。变速器的花键尺寸可以根据初选的轴径按花键标准选取。第二轴上的花键,由于全部与同步器固定齿座配合,其模数m取2.5mm,压力角按国家标准取30。6.2 轴承的选择做旋转运动的变速器轴支承在壳体或其他部位的地方,以及齿轮与轴不做固定连接处应安置轴承。变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等。至于何处应当采用何种类型的轴承,是受结构限制并随所受的载荷特点不同而不同。本设计中,变速器轴支承处采用深沟球轴承、圆锥滚子轴承,其余装轴承处采用滑动轴承。7 设计总结 纵观本次轿车变速箱的设计过程,可以看出变速器由很多典型的机械零件组成,这些零件包括轴、齿轮、内外花键以及轴承、螺栓等标准件。在设计时,尽量做到了在满足工作要求的情况下降低成本,设计出符合要求的变速箱。变速箱作为汽车的一个重要组成部分,其相关技术已经相当成熟。但对于我们来说,其设计思路还是值得我们学习和探索的。 本次设计的变速箱是根据插秧机来进行设计的。在设计之前,先对其原理进行了了解,再熟悉了各个零部件及其相关参数,最后再查阅了各种资料完成了本次设计。本次设计是自顶向下的设计思想,先对设计要求进行了认真的分析再构思发展直至通过最后的审核。本次设计的变速箱满足不同工况下的要求,从而达到动力性和经济性的要求。实践是检验真理的唯一标准,如果能在实践中改进和完善本次的设计,我想肯定更好。在今后的工作中,我将朝着这方面做更深入的学习和研究。这次的设计是对我大学四年所学知识的一次综合性检验,在运用所学知识进行设计的同时我也巩固和学习了更多的知识。匆匆的大学生活伴随着这次的毕业设计也即将结束,而这次的设计则为我们今后走向社会打下一个基础。参考文献 1彭明涛.汽车带式变速器的发展现状J.重庆工商大学学报(自然科学版),2003,20(4)2张展.减速器设计与实用数据速查.北京:机械工业出版社,2009.73林巨广.主减速器总成试验台的研制:北京,机械工业出版社,20074(美)A.E.斯卡沃勒尔.汽车构造原理与维修应用(地盘和附件篇)M.北京:机械工业出版社,2004:23-1105孙桓.陈作模.机械原理 第七版M.北京:高等教育出版社,2006:174-2366博创设计坊.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0机械设计实例教程M.北京:清华大学出版社,2008:139185,2192827侯书林,朱海.机械制造基础(上册)M.北京:中国林业出版社,北京大学出版社,2006:95-144,179-1908刘鸿文.材料力学 第4版M.北京:高等教育出版社,2004:73-1979朱新涛,陈乐德. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0中文版在工程中的应用-汽车变速器设计M.北京:机械工业出版社,2008:39-53,56-32810张淑娟,全腊珍.画法几何与机械制图M.北京:中国农业出版出版2007:202-26911吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,2006:58-84,103-123.12徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙:湖南大学出版社,2007:85-97,123-131,150-16613张文春.汽车理论 第2版M.北京:机械工业出版社,2010:66-10514王世震.汽车构造学M.北京:机械工业出版社,2006:55-9015张有禄.机械式汽车变速箱的试验方法与应用J.机械工程与自动化,2009,6(1):23-2516(波)所左曼诺夫斯基.混合动力城市公交车系统设计M.北京:北京理工大学出版社,2007:87-10417胡朝峰,过学迅,汪斌.汽车变速器技术的发展与展望J.汽车研究与开发,2005(5)18肖永清,杨忠敏.汽车的发展与未来M.北京:化学工业出版社,200419徐瑾.汽车原理与构造M.北京:中国劳动社会保障出版社,200220刘涛.汽车设计M.北京:北京大学出版社,2008:85-12721濮良贵,纪名刚.机械设计 第八版M.北京:高等教育出版社,2009:186-236,307-34222王丰元,马明星.汽车设计课程设计指导书M.北京:中国电力出版社,2009:95-10523 Sang-Kwon Lee. Fault Diagnosis of a Gearbox Using the
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