機(jī)械畢業(yè)設(shè)計5DC6J90TZ汽車變速箱的設(shè)計

第 2 期 (總第 111 期 )2001 年 6 月山西機(jī)械SHAN X I M A CH IN ER YN o12Jun1文章編號 : 100828342 (2001) 0220051203DC6J 90T Z 汽車變速箱的設(shè)計曹瑞(山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司 , 山西大同 037006)摘要 : 大同齒輪集團(tuán)有限公司為了以更高的性能價格比產(chǎn)品來滿足市場需求 , 開發(fā)了 T Z 系列變速箱。剖析了DC6J 90T Z 變速箱的設(shè)計特點 , 該產(chǎn)品為整體布局式 , 取消了副變速箱 , 其結(jié)構(gòu)更加合理可靠。關(guān)鍵詞 : 汽車 ; 變速裝置 ; 設(shè)計中圖分類號 : TH 122: U 46: 212文獻(xiàn)標(biāo)識碼 : A引言大同齒輪集團(tuán)有限公司在消化、吸收國外汽車設(shè)計制造先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上 , 結(jié)合我國重型載重汽車的特殊使用工況 , 先后成功地開發(fā)出 DC5J 系列 ,DC6J 80T、 DC6J 90T 帶副箱汽車變速箱。由于產(chǎn)品設(shè)計指標(biāo)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)布局緊湊、操縱靈活方便、使用安全可靠 , 贏得國內(nèi)重型汽車變速箱近 50% 的份額。面對汽車市場的激烈競爭局面 , 為了以更高的性能價格比產(chǎn)品來滿足市場需求 , 公司又開發(fā)了 DC6J 70T Z、DC6J 90T Z、 DC6J 120T Z 汽車變速箱。 T Z 系列變速箱最大的設(shè)計特點是結(jié)構(gòu)為整體布局式 , 取消了副變速箱 , 使其結(jié)構(gòu)更加合理可靠。本文僅對 DC6J 90T Z 變速箱的設(shè)計特點進(jìn)行剖析。1產(chǎn)品型號說明DC6J 90T Z 汽車變速箱產(chǎn)品總成型號與以前設(shè)計的產(chǎn)品型號略有不同 , 主要是在原產(chǎn)品型號中加入“ Z” , 具體說明見圖 1。DC 6 J 90 T Z A (B )大 齒 代 號前 進(jìn) 檔 數(shù)機(jī) 械 式最 大 輸 入 扭 矩 同 步 器 換 檔整 體 式變 形 標(biāo) 記圖 1 DC6J90T Z 產(chǎn)品說明2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點DC6J 90T Z 變速箱主要結(jié)構(gòu)型式為三軸、單中間軸定軸傳動 , 一至六檔全部采用同步器換檔 , 倒檔采用嚙合套換檔 , 換檔采用強(qiáng)制式操縱機(jī)構(gòu) , 空檔倒檔裝有顯示信號開關(guān) , 操縱上可以實現(xiàn)單桿或雙桿 , 同時也可實現(xiàn)直接式換檔。變速箱體左右均設(shè)計有取力開口 , 可實現(xiàn)倒檔、中間軸四檔 , 左置、右置輸出動力 , 十分方便用戶需求。一至六檔全部采用了鎖環(huán)式慣性同步器 , 其最大的特點在于二、三檔采用了雙錐面同步器。該變速箱可匹配 12t 15t 級載重車、自卸車、城市客車及其它特種用途的各種車輛。變速箱總成主要技術(shù)規(guī)格見表 1。表 1變速箱總成主要技術(shù)規(guī)格型號 DC6J90T Z- 010換檔型式 一至六檔同步器換檔 , 倒檔嚙合套換檔傳動比一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 六檔 倒檔61868 41181 21437 11466 11000 01762 6187971028 41278 21493 11500 11000 01819 7103961914 41753 31230 21179 11507 11000 61354輸入最大扭矩N m 883輸入最大轉(zhuǎn)速r m in 2 600潤滑油 85w 90 中負(fù)荷車輛齒輪油 (GL - 4 級 )潤滑油容量L 8總成重量kg 181 (不包括離合器和潤滑油 )排檔位置倒檔二檔一檔四檔三檔前 六檔后 五檔換位擺角五、六檔 101514一、五檔 101534倒檔 291854換檔擺角 1513 (行程 1415)收稿日期 : 2001202215作者簡介 : 曹瑞 (19632) , 男 , 山西大同市人 , 工程師 , 1986 年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué) , 本科。 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.3產(chǎn)品設(shè)計特點為使新產(chǎn)品開發(fā)速度快 , 生產(chǎn)周期短 , 產(chǎn)品質(zhì)量好 , 產(chǎn)品價格低 , 在 DC6J 90T Z 汽車變速箱產(chǎn)品設(shè)計時除充分考慮了現(xiàn)有產(chǎn)品成熟部件的選用、結(jié)構(gòu)相近的零件的工藝?yán)^承性 (齒輪花鍵軸特殊材料選用、電子束焊接工藝采用 ) 以及產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計之外 , 在采用現(xiàn)代科學(xué)設(shè)計手段和具體結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計上做了大量的工作 , 主要的設(shè)計特點如下。311采用 CAD 計算機(jī)輔助設(shè)計手段為使產(chǎn)品迅速有效地進(jìn)入市場 , 一改往常沿用的類比法設(shè)計手工制圖樣機(jī)制造、樣機(jī)試驗樣機(jī)鑒定投入生產(chǎn)的設(shè)計周期 (2 年 3 年 ) ,借助 CAD 計算機(jī)輔助設(shè)計手段來縮短設(shè)計周期 , 加快高質(zhì)量產(chǎn)品的投放市場速度。根據(jù)公司產(chǎn)品的特點 ,結(jié)合現(xiàn)有成熟產(chǎn)品數(shù)據(jù) , 選用國際上汽車設(shè)計的優(yōu)秀運行軟件系統(tǒng) , 主要對齒輪花鍵軸的強(qiáng)度計算、齒輪齒形設(shè)計、操縱系統(tǒng)設(shè)計及主要構(gòu)件的操縱裝配和動態(tài)干涉檢查等方面進(jìn)行了工作 , 保證了產(chǎn)品性能的可靠性 , 同時提高了設(shè)計工作質(zhì)量和效率。312齒輪的齒廓設(shè)計齒輪的齒廓設(shè)計好壞將直接影響變速箱總成使用壽命的長短和噪聲幅值的高低。 DC6J 90T Z 變速箱齒輪齒廓設(shè)計采用了日本齒輪標(biāo)準(zhǔn) , 設(shè)計齒形見圖 2, 設(shè)計齒向見圖 3。圖 2設(shè)計齒形圖圖 3設(shè)計齒向圖為有效地改善齒輪承載嚙合質(zhì)量 , 增大了齒頂高和齒根高系數(shù)。為使產(chǎn)品能夠滿足汽車在高速公路的特殊使用工況 , 高速齒輪嚙合副采用熱處理后磨齒工藝 , 有效地消除了齒輪熱處理變形 , 提高了輪齒精度 ;為適應(yīng)超低速重載荷的特殊使用工況 , 對低檔位齒輪嚙合副采用強(qiáng)力噴丸工藝 , 有效地提高了齒輪抗疲勞強(qiáng)度。313雙錐面同步器設(shè)計的采用隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體制改革不斷深入 , 目前產(chǎn)品用戶的 70% 為個體 , 考慮到我國公路狀況和駕駛?cè)藛T的結(jié)構(gòu)素質(zhì)變化 , 為了最大限度地滿足操作的安全可靠、平穩(wěn)簡化和省時省力 , DC6J 90T Z 變速箱一至六檔全部采用了同步器換檔結(jié)構(gòu)。為了最有效地提高變速箱的整機(jī)匹配性能 , 降低產(chǎn)品總成重量 , 擴(kuò)大變速箱承載儲備系數(shù) , 我們改變了原設(shè)計 , 采用了雙錐面同步器結(jié)構(gòu) , 見圖 4。這一結(jié)構(gòu)最有效地縮小了同步器的徑向結(jié)構(gòu)參數(shù) , 在同樣尺寸的情況下 , 極大地增加了同步器的容量 , 保證了設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化。國內(nèi)產(chǎn)品的主要參數(shù)對比見表 2。同步器慣性矩示意圖見圖 5。圖 4雙錐面同步器結(jié)構(gòu)表 2國內(nèi)產(chǎn)品主要參數(shù)對比型號 DC6J90T Z SC580 SC690 S690中心距mm 148 155 155 154結(jié)構(gòu)重量kg 181 200 240 225圖 5慣性矩示意圖結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖見圖 6。同步器基本計算公式如下。圖 6結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖31311回轉(zhuǎn)慣性力矩25 山 西 機(jī) 械 2001 年第 2 期 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.I = rm。 (1)式中 : I慣性矩 , N m ;r回轉(zhuǎn)半徑 , mm ;m 質(zhì)量 , kg。31312等價慣性矩I k = I nR G。 (2)式中 : I k等價慣性矩 , N m ;I n回轉(zhuǎn)慣性矩 ; N m ;R G增速比 , 驅(qū)動齒輪齒數(shù) 被動齒輪齒數(shù)。31313換檔力與換檔時間F = ( T D sinU) (Lc R c) + I k X2- X1sinU (Lc R c) (1 ts)。 (3)式中 : F 換檔力 , N ;U 錐角 ;Lc 摩擦因數(shù) , Lc= 01095 0111;T D 回轉(zhuǎn)阻力矩 , N m ;R c 摩擦半徑 , mm ;ts 轉(zhuǎn)速變化時間 , s;X1, X2齒輪轉(zhuǎn)速 , rad s。31314鎖止條件(R c R b) (Lc sinU) (co sH- LB sinH) (sinH+LB co sH)。 (4)31315判定條件高檔換低檔 017s; 低檔換高檔 015s。314多樣化的取力箱設(shè)計為了滿足不同用戶的匹配要求 , 設(shè)計了多種取力箱匹配 , 同時設(shè)計了全功率后輸出取力器裝置 , 保證了用戶左置、右置、后置的不同取力要求。315超低速檔和超高速檔設(shè)計根據(jù)用戶不同需求 , 我們在檔位設(shè)計上既考慮了超低速檔 i 7, 也考慮了超高速檔 i 017, 以滿足超低速重載及超高速運行的要求。4產(chǎn)品試驗結(jié)果DC6J 90T Z 變速箱于 1997 年 10 月通過了長春汽車研究所組織的 (依據(jù) JB 3987 85 標(biāo)準(zhǔn) ) 臺架試驗 ,并通過了東風(fēng)汽車研究院組織實施的道路試驗 , 說明了 DC6J 90T Z 變速箱的優(yōu)化設(shè)計是成功的。5結(jié)束語DC6J 90T Z 變速箱設(shè)計試驗已完成 , 并已投入小批量生產(chǎn)。從現(xiàn)有匹配主機(jī)廠的情況來看 , 顯示了該產(chǎn)品參數(shù)優(yōu)化、性能價格比高 (產(chǎn)品總成性能達(dá)國際90 年代中期水平 ) 的特點。我們將進(jìn)一步深入研究現(xiàn)代汽車變速箱的新理論、新方法 , 大膽采用新工藝、新技術(shù)、新材料 , 完善計算機(jī)輔助設(shè)計手段 , 研究開發(fā)自動變速器 , 把性能更好、價格更低的產(chǎn)品投放市場 ,造福人民。D esign of DC6J90TZ truck tran sm issionCAO Rui(D atong Gear Co1 L td1, D atong 037006, Ch ina)Abstract: In o rder to m eet the needs fo r value- fo r- money p roducts in the competition , D atong Gear Co1L td1 develop s DC6J 70T Z- series, DC6J90T Z and DC6 J 120T Z- series truck transm issions later, of w h ich the mo st characteristics are of the integral struc2ture w ith no auxiliary cases1A nd hereafter the article gives a detailed analysis of the designing characteristics of the only DC6J 90T Z- series transm issions1Key words: truck transm ission; design(上接第 50 頁 )Application technology of industry com puterand the signal produced and con trolled on h igh prec isionwatt-hour m eter test in strum en t1M A Shao-hua(Shanxi D esign and Research Inst1of M ech1 and E lec1Engineering, T aiyuan 030009, Ch ina)Abstract: Sine w ave signal p roduced by CPU and ROM being steady is used w idely as input of amp