[CAD圖紙全套]轎車自動變速器的設(shè)計

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 1 - 目 錄 摘要 1章 緒論 1 自動變速器的特點及分類 2 我國自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 2 設(shè)計目的 4 三速自動變速器齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計要求 5 第 2 章 三速自動變速器齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 變速器齒輪機構(gòu)工作原理 6 三速自動變速器齒輪變速機構(gòu) 6 各執(zhí)行元件的功能 6 三速自動變速器齒輪變速機構(gòu) 7 變速器工作原理圖 8 各檔位工作情況分析表 9 自動變速器齒輪變速系統(tǒng)設(shè)計 9 三速自動變速器設(shè)計參數(shù) 10 各檔位傳動比計算 10 最高車速計算 11 齒輪齒數(shù)確定 11 第 3章 各齒輪參數(shù)的確定及校核 16 齒輪材料的選擇 16 行星齒輪系統(tǒng)各元件的計算 16 齒圈的受力及計算 16 小太陽輪受力及計算 19 大太陽輪受力及計算 21 行星齒輪受力及計算 22 離合器摩 擦片的選擇 22 第 4章 輸入軸的強度校核及軸承壽命分析 25 輸入軸直徑的選擇 25 軸的工藝要求及材料選擇 25 軸徑的初步估算 25 輸入軸的強度校核 26 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 2 - 軸承的選擇及壽命計算 28 軸承的選擇及壽命計算 28 軸承壽命計算 28 結(jié)論 29 致謝 30 參考文獻 31 附錄 1 32 附錄 2 33 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 3 - 摘要 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎 加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度。變速器分自動變速器和手動變速器。 長期以來具有自動變速器的轎車，一直被視為高級和豪華的象征。裝有自動變速器的轎車具有很多優(yōu)點。裝有自動變速器的轎車可以消除職業(yè)和非職業(yè)駕駛員操作上的差異。減少駕駛員的疲勞強度，提高安全性能。自動變速器可以降低發(fā)動機排放污染。但其售價昂貴，燃油經(jīng)濟型較差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修保養(yǎng)困難，較難在普及型轎車上推廣。本文將根據(jù)汽車燃油經(jīng)濟性，爬坡度等汽車性能選取最佳傳動比，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計分析計算。其中是標(biāo)準(zhǔn)件的選取標(biāo)準(zhǔn)件。 關(guān)鍵 字：變速器，自動變速器，行星齒輪系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 4 - 全套 資料 ， 扣扣 加 414951605 to to on is in as a of on To to to be in be on of of is of 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 5 - 第 1 章 緒論 動變速器的 特點及分類 首先自動變速器取消了傳統(tǒng)的離合器片與離合器壓盤，取而代之的是液力變矩器，它的優(yōu)點是通過自動變速器的油液按 傳遞發(fā)動機傳出的動力，這樣即使在車輛怠速掛檔后也不會熄火，而且發(fā)動機的動力平緩地傳遞給變速器。另外，它可以實現(xiàn)在前進檔位下的自動變檔，即根據(jù)車輛的負(fù)荷以及車速的變化增減檔，減少了人為換檔的勞動量，使人們在城市擁擠的交通狀況下享受到輕松的駕車感受。 汽車變速器是為解決發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與車輛驅(qū)動所需的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩間的矛盾而設(shè)立的。車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發(fā)動機，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發(fā)動機的匹配。 目前自動變速器技術(shù)的應(yīng)用，主要有以下三種形式：液力自動變速器 ;電控機械式自動變 速器，簡稱 ;機械無級變速器。其中，液力自動變速器和機械無級變速器一樣，是有級變速器的自動換檔控制，而非無級變速器。 液力自動變速器 液力自動變速器的基本結(jié)構(gòu)是由液力變矩器與動力換檔的輔助變速裝置組成。液力變矩器安裝在發(fā)動機和變速器之間，以液壓油為工作介質(zhì)，起傳遞轉(zhuǎn)矩、變矩、變速及離合的作用。液力變矩器可在一定范圍內(nèi)自動無級地改變轉(zhuǎn)矩比和傳動比，以適應(yīng)行駛阻力的變化。但是由于液力變矩器變矩系數(shù)小，不能完全滿足汽車使用的要求，所以，它必須與齒輪變速器組合使用，擴大傳動比的變化范圍。目前，絕大多數(shù)液力 自動變速器都采用行星齒輪系哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 6 - 統(tǒng)作為輔助變速器。行星齒輪系統(tǒng)主要由行星齒輪機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)組成，通過改變動力傳遞路線得到不同的傳動比。由此可見，液力自動變速器實際上是能實現(xiàn)局部無級變速的有級變速器。液力自動變速器是目前使用最多的自動變速器。采用此種類型的自動變速器，免除了手動變速器繁雜的操作，使開車變得省力。同時，電子控制也使自動切換過程柔和、平順，因此汽車具有良好的乘坐舒適性和安全性、優(yōu)越的動力性和方便的操縱性。但這種變速器效率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本也較高。 電控機械式自動變速器 電控機械式自動變速器是在傳 統(tǒng)固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)和自動變速理論來實現(xiàn)機電一體化協(xié)調(diào)控制的。車輛起步、換檔的自動操縱是以電控單元（ 核心，通過液壓或氣壓執(zhí)行機構(gòu)來控制離合器的分離與接合、選換檔操作以及發(fā)動機節(jié)氣門的調(diào)節(jié)的。 據(jù)車輛的運行狀況（發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變速器輸入軸轉(zhuǎn)速、車速）、駕駛員意圖（油門開度、制動踏板行程）和道路路面狀況（坡道、彎道）等因素，按預(yù)先設(shè)定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律（換檔規(guī)律、離合器接合規(guī)律），借助于相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)（發(fā)動機油門控制執(zhí)行機構(gòu)、離合器執(zhí)行機構(gòu)、變速器換檔執(zhí)行機 構(gòu)），對發(fā)動機、離合器、變速器的協(xié)調(diào)動作進行自動操縱。 保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造的長處。它揉合了二者優(yōu)點，是非常適合我國國情的機電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機械變速器上進行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動操作系統(tǒng)的換檔桿部分，生產(chǎn)繼承性好，改造的投入費用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點是非動力換檔，這可以通過電控軟件方面來得到一定彌補。 在幾種自動變速器中， 性能價格比最高。在中 低檔 轎車、城市客車、軍用車輛、載貨車等方面應(yīng)用前景較廣闊。 無級自動變速器 機械式無級變速器種類很多，有實用價值的僅有 V 形金屬帶式。金屬帶式無級變速器屬摩擦式無級變速器，其傳動與變速的關(guān)鍵件是具有 V 型槽的主動錐輪、從動錐輪和金屬帶，金屬帶安裝在主動錐輪和從動錐輪的 個錐輪由一個固定錐盤和一個能沿軸向移動的可動錐盤組成，來自液壓系統(tǒng)的壓力分別作用到主、從動錐輪的可動錐盤上，通過改變作用到主、從動錐輪可動錐盤上液壓力的大小，便可使主、從動錐輪傳遞扭矩的節(jié)圓半徑連續(xù)發(fā)生變化，從而達(dá)到無級改變傳動 比的目的。機械式無級自動變哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 7 - 速器傳動比連續(xù)，傳遞動力平穩(wěn)，操縱方便，同時因加速時無需切斷動力，因此汽車乘坐舒適，超車加速性能好。特別值得一提的是，由于可使發(fā)動機始終在其經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運行，從而大大改善了燃油經(jīng)濟性。但與齒輪傳動相比，效率并不高，且此種變速器起動性能差，需另加起動裝置，制造困難，價格也較高。 國自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）液力自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 我國從 60 年代起，就在“紅旗” 770 轎車上使用了具有 2 個前進檔的液力自動變速器， 1975 年又研制出具有 3 個前進檔的 力自 動變速器。 隨著中國的改革開放，大量國外轎車進入我國市場，其中許多中高檔轎車是帶有自動變速器的，而其類別幾乎全部是液力自動變速器。這也使一大批汽車修理企業(yè)對液力自動變速器的維修變得十分熟悉。由于對自動變速器良好性能的逐漸認(rèn)識，用戶的需求量越來越大，使國內(nèi)汽車企業(yè)加快了自動變速器的發(fā)展步伐。 1998 年上海通用汽車公司（ 產(chǎn)的用于別克轎車上的 4子控制自動變速器正式下線， 1999 年開始批量生產(chǎn)并投放市場，率先在國內(nèi)將 為標(biāo)準(zhǔn)配置裝于轎車。 1999 年中日合資生產(chǎn)的本田雅閣轎車也正式 投產(chǎn)，其 本田技術(shù) ，它棄用行星齒輪，而選擇常嚙合平行軸式結(jié)構(gòu)，零件少、易制造是其長處，它采用了全電子直控式變速裝置，能使變速、燃油噴射以及巡航等控制相結(jié)合。與此同時，上海大眾的帕薩特汽大眾的捷達(dá)都市先鋒都裝備了自動變速器 龍公司也向市場投放了裝備進口的 能型自動變速器的富康 988“領(lǐng)導(dǎo)者”以及富康 車。它采用了模糊控制理論和動力傳動系統(tǒng)綜合控制技術(shù)，實現(xiàn)了智能化控制，電子控制單元中有 10 種換擋規(guī)律，按需分別調(diào)用幾種換擋規(guī)律或同時或交替工作，共同控制變速器的狀態(tài) 。一汽大眾的 級轎車上作為選裝件的 ，在自動變速的基礎(chǔ)上可提供手動換擋功能。北京吉普公司在切諾基越野汽車上小批量裝備了 動變速器，現(xiàn)已達(dá)到 1000 多臺。因此，在國產(chǎn)車上選裝液力自動變速器已成為必然之勢。 至于城市客車（即公共汽車）頻繁起步換擋，變速器、離合器和制動器的使用頻率是一般車輛的 10 倍左右，勞動強度極大，即使是職業(yè)駕駛員哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 8 - 也因受心理與生理所限，迫切要求使用自動變速器。國外幾乎是 100%裝用，我國 1995 年首次在國產(chǎn)公共汽車上裝備了 動變速器，遍及 深圳、上海、廣州、南京等城市，其中深圳已占有 40%。 （ 2）電控機械式自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 在電子控制機械式自動變速器方面，國內(nèi)有關(guān)部門也正在進行研究。國內(nèi)對 術(shù)的研究開展的比較晚，九五期間被列為”九五”科技攻關(guān)項目。目前，開展這方面研究的有吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海交通大學(xué)、深圳市欣源晟實業(yè)有限公司、哈爾濱埃姆特汽車電子有限公司、重慶東方歐翔汽車電子有限公司等。國內(nèi)的研制水平基本上處于全自動 國外相比還存在著相當(dāng)大的差距，但在理論上的研究和國際水平 相當(dāng)。 原吉林工業(yè)大學(xué)對 論進行了廣泛的研究，先后提出了 2 參數(shù)最佳換檔規(guī)律、動態(tài) 3 參數(shù)換檔規(guī)律、最佳同步換檔規(guī)律、動態(tài)閉環(huán)換檔控制、離合器模糊起步控制等理論， 并在輕型車、重型車、轎車等不同的車型上 進行了裝車實驗。北京理工大學(xué)對 研究主要在重型車輛上，該校所研制的某裝甲車 品已經(jīng)進行了 3000型試驗考核，通過了產(chǎn)品設(shè)計定型。該產(chǎn)品采用電控液壓執(zhí)行機構(gòu)，能夠完全進行自動換檔操作，也可操作換檔手柄進行人工換檔，該產(chǎn)品還具有保持檔功能、自學(xué)習(xí)功能。原車的操縱機構(gòu)仍然保留，在電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可 以進行手動操縱。深圳市欣源晟實 業(yè)有限公司在轎車上實現(xiàn)了 動換檔，其執(zhí)行機構(gòu)為普通電機，由 3 個電機分別實現(xiàn)油門、離合 器、選檔、換檔的操作動作，通過對傳動機構(gòu)的設(shè)計，選檔和換檔的操作只需一個電機就可完成，離合器的驅(qū)動機構(gòu)采用省力裝置，減小了驅(qū)動電機的功率。目前部分車型如奇瑞 已選裝 動變速器。 （ 3）無級自動變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀 至 于機械式無級變速器，早在十年前，國內(nèi)就有高校購買過國外樣機作分析研究。重慶大學(xué)正在對 結(jié)構(gòu)、運動機理進行基礎(chǔ)研究 ;東風(fēng)汽車公司和吉林大學(xué)、東北工業(yè)大學(xué)、湖北 汽車工業(yè)學(xué)院合作，承擔(dān)了國家科技部九五重大攻關(guān)項目，對 術(shù)進行實用化研究。目前， 動變速器已應(yīng)用于很多車型，如奧迪 京菲亞特的西耶那 瑞旗云等。根據(jù)國外目前 用的趨勢和所做的預(yù)測， 能是小功率（發(fā)動機排量 2L 以下）液力自動變速器最有威脅的挑戰(zhàn)者，國內(nèi)市場前景不容忽視。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 9 - 計目的 我國是汽車數(shù)量大國，隨著社會發(fā)展人們對汽車的舒適性能要求越來越高，在我國廣闊的汽車市場中，輕型車和微型車占有不小的比例，這兩種車型中自動變速器的使用率不高，技術(shù)也不先進。自動 變速器具有操縱方便、能提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命及汽車的動力性和適應(yīng)性、能減輕汽車對環(huán)境的污染等多方面的優(yōu)點，在汽車上被廣泛應(yīng)用。目前三速自動變速器主要應(yīng)用在韓國現(xiàn)代 4本馬自達(dá) 國大眾 096 和 097 等車型中。對自動變速器技術(shù)的研究，我們起步較晚，與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距。 速 自動變速器齒輪變速系統(tǒng)的設(shè)計要求 （ 1）為汽車提供三個前進檔和一個倒檔。 （ 2）結(jié)構(gòu)簡單，以降低加工難度和減小制造成本。 （ 3）操作方便，以減少駕駛員的工作疲勞度 小結(jié) ： 自動變速器主要有：液力自動變速器，電控機械式自動變速器，無級自動變速器。 我國自動變速器的發(fā)展與國外發(fā)達(dá)國家還有一定的距離。但國內(nèi)市場前景良好。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 10 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 11 - 第 2 章 三速自動變速器齒輪 結(jié)構(gòu)設(shè)計 變速器齒輪機構(gòu)圖及工作原理 三速自動變速器齒輪的機構(gòu) 為滿足設(shè)計要求，變速器結(jié)構(gòu)緊湊，適合輕型、微型車使用，本設(shè)計采用拉維納式，即兩行星輪共用一個支架， 它由雙排的行星齒輪構(gòu)成。具有大小兩個太陽輪、三個長行星齒輪和三個短行星齒輪并共用同一個行星架。僅有一個齒圈 并和輸出軸連接。拉維納行星齒輪機構(gòu)可以組成三個前進檔和一個倒檔。它的前排是一個簡單的行星齒輪機構(gòu)。而后排則是一個雙行星齒輪機構(gòu)。（如圖 2 圖 2維納式自動變速器 執(zhí)行元件的功能 該機構(gòu)的變速執(zhí)行元件共有五個。前多片離合器 多片離合器 制動帶 制動帶 向離合器 多片離合器、制動帶和單向離合器起作用時，具有以下效果。 （ 1）多片離合器 輪軸）的輸入動力接到后排小陽輪。 （ 2）多片式離合器 來自渦輪軸的輸入動力接到 前排大太陽輪。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 12 - （ 3）制動器 果長行星齒輪圍繞大太陽輪外緣轉(zhuǎn)動，行星齒輪機構(gòu)作用。 （ 4）單向離合器的作用，固定行星架不動，單向離合器在逆時針轉(zhuǎn)動時有自鎖功能。它具有后制動帶作用的同樣功能。 （ 5）制動器 定行星架不動，此時行星齒輪作為過渡輪。它繞自己軸線轉(zhuǎn)動。 速自動變速器換擋原理 1）一檔 操縱桿位于 D 檔位置。 片離合器作用，小太陽輪為驅(qū)動元件。 向離合器作用并將行星架制動。齒圈作為輸出元件將動力傳遞給輸出軸。 在這里行星齒輪只起過渡作用，為了改變輸入動力的旋轉(zhuǎn)方向。對機構(gòu)的速比影響忽略不計。因為多了一組過渡的行星齒輪，所以輸出軸和和發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)方向相同。 當(dāng)小太陽輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，長行星輪最終帶動齒圈也順時針方向旋轉(zhuǎn)，此時，齒圈給行星架反作用的力矩。使行星架產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)動的趨勢。由于 時針轉(zhuǎn)動時自鎖，所以行星架被制動。 汽車處于滑行狀態(tài)時，由驅(qū)動輪逆向輸入的動力帶動齒圈順時針高速旋轉(zhuǎn)。通過長行星輪對行星架產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的力矩，于此同時，太陽輪仍有來自發(fā)動機的怠速動力帶動時期順時針低速轉(zhuǎn)動 。但最終使行星架脫離單向離合器的鎖止，順時針自由空轉(zhuǎn)。這就是 1 檔的汽車滑行。當(dāng)驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速低于某一值時，行星架又被 向離合器鎖止，汽車滑行狀態(tài)結(jié)束，又從新回復(fù)驅(qū)動狀態(tài)。汽車下坡時，驅(qū)動輪可以通過行星齒輪機構(gòu)，反向帶動發(fā)動機。利用發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)阻力，實現(xiàn)發(fā)動機制動。 2）二檔 片離合器和制動器 時作用。小太陽輪依然是驅(qū)動件，大太陽輪被 動。由于大太陽輪被制動，長行星齒輪只能在行星架的順時針轉(zhuǎn)動的基礎(chǔ)上實現(xiàn)順時針轉(zhuǎn)動。最后帶動齒圈旋轉(zhuǎn)。齒圈帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)動方向與發(fā)動機方向一樣， 輸出軸是減速運動。這是 2 檔的輸出軸轉(zhuǎn)速比一檔高，這是由于齒圈轉(zhuǎn)動的同時由長行星齒輪的自轉(zhuǎn)和行星架的公轉(zhuǎn)共同帶動。 3）三檔 2 片離合器共同工作，此時為直接檔，傳動比為 1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 13 - 4）倒檔 此時多片離合器 制動器 同作用。大太陽輪作為驅(qū)動件，行星架被 動。動力由輸出軸傳給大太陽輪順時針旋轉(zhuǎn)，并帶動長行星齒輪逆時針旋轉(zhuǎn)，由于此時行星架制動所以長行星齒輪只能帶動齒圈逆時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)倒檔。 速器原理圖 目前自動變速器所采用的行星齒輪機構(gòu)主要有兩種形式組成即辛普森 式和拉維納式。拉維納式行星齒輪機構(gòu)由雙排的行星齒輪構(gòu)成。具有大小兩個太陽輪、三個長行星齒輪和三個短行星齒輪并共用同一個行星架。僅有一個齒圈并和輸出軸連接。 即兩行星輪共用一個支架， 它由雙排的行星齒輪構(gòu)成。具有大小兩個太陽輪、三個長行星齒輪和三個短行星齒輪并共用同一個行星架。僅有一個齒圈并和輸出軸連接。它與辛普森式自動變速器不同在于，辛普森式自動變速器由兩排行星架構(gòu)成，兩個行星齒輪公用一個太陽輪。其前后齒圈鏈接為一個整體。前行星齒輪和后齒圈組件連接。 為滿足設(shè)計要求，變速器結(jié)構(gòu)緊湊，適合輕型、微型車使用，本設(shè)計采 用拉維納式。 拉維納式原理 氣路原理如 圖 2 示。 圖 2工作原理示意圖 2齒圈 大太陽輪 . 、 2、 3 號離合器其中 1、 2 號制動器 F 為單向 檔位工作情況分析表 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 14 - 表 2位 驅(qū)動件 制動件 輸出件 工作元件 一檔 小太陽輪 行星架 齒圈 F 二 檔 小太陽輪 大太陽輪 齒圈 檔 大小太陽輪 無 齒圈 檔 大太陽輪 行星架 齒圈 速自動變速器的設(shè)計 速自動變速器設(shè)計參數(shù) 整備質(zhì)量： 1180 發(fā)動機最大功率： 大扭矩： 108 最低轉(zhuǎn)速： 2000 發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速 ： 6000車速 140km/h 最大爬坡度： 20 輪胎型號： 205/60/ 主減速器傳動比： 各檔位傳動比計算 設(shè)定長行星輪齒數(shù)為 1Z ,齒圈齒數(shù)為 2Z ，短行星齒輪齒數(shù)為 4Z ，小太陽輪齒數(shù)為5Z，大太陽輪齒數(shù)為6Z。 一檔傳動比的計算： 由于一檔時行星架被固定，故該輪系為定軸輪系，動力由小太陽輪傳遞給短行星輪。短行星齒輪傳遞給長行星輪。長 行星齒輪傳遞給齒圈。此時大太陽輪處于空轉(zhuǎn)，因此得出： 25 4 1 2 21 2 5 4 1 5( 1 )n Z Z Z Zi n Z Z Z Z （ 2 二檔傳動比計算：此時大太陽被制動，大太陽輪在自轉(zhuǎn)的同時給小太陽輪一個力矩。 因此 對于后排行星輪（短行星輪）得傳動比得出： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 15 - 23 53 4 1 2 252 2 3 5 4 1 51 Z Z Zi n n Z Z Z Z （ 2 在二檔傳動比的計算時長行星齒輪將來自短行星齒輪的轉(zhuǎn)速傳給齒圈。 對于前排行星輪（長行星輪） 3 63 2 1 262 2 3 6 1 61 Z Zi n n Z Z Z （ 2 由于大太陽輪被制動 ,故 06n（自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速） 綜合以上三式得出： 22652261三檔（直接檔）傳動比的計算： 由于行星齒輪副被鎖止，該系統(tǒng)成為一個整體在轉(zhuǎn)動，因此 13 行星架被制動，該輪系為定軸輪系，倒檔工作時動力由大太陽輪傳遞給長行星齒輪，此時傳動比 1 2 26 1 61R Z Z Z Z （ 2 高車速的驗算 達(dá)到最高車速時，變速 器處于最高檔（即直接檔）變速器的傳動比為 1 6 0 02 30m a x lp 為發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速 6000 主減速器傳動比 輪胎半徑 高車速為 140km/h 所以140km/h 滿足要求 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 16 - 輪齒數(shù)的確定 傳動系最大傳動比確定 ： 綜合汽車的最大爬坡度，最低車速，加速時間和附著條件等要求做出計算設(shè)計： ,0 o a iT g (2式中： G 整車重力 11800N f 汽車頻率取 汽車最大爬坡度 r 輪胎半徑 大傳動比滿足： (2汽車的最小傳動比 : 汽車的最小傳動比影響汽車的駕駛性能最小傳動比過小，汽車在重負(fù)荷下工作加速性不好出現(xiàn)噪聲振動。最小傳動比過大，燃油經(jīng)濟型差，發(fā)動機噪聲大。 在汽車的最小傳動比傳動比不同的情況下汽車的功率如圖所示： 圖 2同最小傳動比時汽車的功率圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 17 - 各檔傳動比的分配 : 變速器中各檔傳動比按等比 級數(shù)分配關(guān)系： 3221 (2實際高檔的利用率遠(yuǎn)大于低檔，因此等比級數(shù)關(guān)系到高檔位的性能及變速器的使用性能。等比級數(shù)傳動比的分配對于發(fā)動機有很多優(yōu)點，在發(fā)動機工作范圍都相同的時候，加速時便于操作；各檔位工作所對應(yīng)的發(fā)動機功率都比較大，有利于汽車的動力性。 圖 2一些常見的發(fā)動機傳動比的比值，根據(jù)此圖可以對傳動比的比值選取進行參考。 圖 2見轎車傳動比比值 如圖所示上訴常見車型均為轎車類型其傳動比應(yīng)比乘用車小。因而選取時應(yīng)選取較大值。 在爬坡度的選擇時貨車在各種路況下行駛一般最大傳動比在 30%即而越野車要在壞路或無路情況下行駛。爬坡度對于越野車是一個重要指標(biāo)，它的最大爬坡度可達(dá)到 60%即 31 左右。在爬坡度的選取時乘用車在 31 之間選擇。今年來由于道路環(huán)境的改善而且乘用車的應(yīng)用廣泛，所以爬坡度的選取應(yīng)接近貨車。 考慮到汽車在平坦路面上行駛時的燃油經(jīng)濟性，變速器最高檔位選為直接檔（傳動比為 1），此時汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性由發(fā)動機及驅(qū)動橋主哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 18 - 減速比決定。變速器低檔（一檔）的傳動比決定了汽車的最大爬坡度。因此選擇最低檔傳動比時，應(yīng) 根據(jù)汽車的最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速，以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等綜合考慮。為了滿足汽車的足夠的爬坡度。良好的附著力及可靠的工作。 綜合以上因素選定自動變速器各檔傳動比為： i i i i 將所選擇的傳動比帶入式子（ 2（ 2（ 2 經(jīng)計算得出齒圈齒數(shù) 2Z 為 74、大太陽輪齒數(shù)66、小太陽輪齒數(shù)5據(jù)短行星齒輪同太陽輪嚙合，而長行星 齒輪與短行星齒輪嚙合，而長行星齒輪又與齒圈嚙合，其中太陽輪、齒圈為同心圓設(shè)齒圈直徑為 2d ，太陽輪直徑6d，為短行星輪直徑為 1d 。 位置關(guān)系如圖所示 圖 2星齒輪位置關(guān)系 1 行星架 2 短行星齒輪 3 長行星齒輪 4 齒圈 5 太陽輪 根據(jù)大太陽輪行星排同心 (如圖 2 求出長行星輪齒數(shù) 1Z ： 由于 112 6 122d d d 112 6 122t t m Z m Z 11 2 62 19Z Z Z 4 19Z （ 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 19 - 驗證大太陽輪所在行星排的鄰接條件： 必須保證相鄰兩行星輪不產(chǎn)生碰撞，即保證行星輪之間有一定的空隙。兩相鄰行星輪的齒頂圓半徑和小于其中心距 1l 的一半。 圖 2星輪位置關(guān)系 ) （ 2 2 211 符合條件 小結(jié) 變速器齒輪變速系統(tǒng)采取拉維納式典型行星齒輪結(jié)構(gòu)。確定了個檔位的元件控制關(guān)系。 在考慮燃油經(jīng)濟型，最大爬坡度等汽車性能指標(biāo)后選取了變速器最佳傳動比。并且根據(jù)傳動比可以進行下一章的相關(guān)計算 . 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 20 - 第 3 章 各齒輪元件參數(shù)的確定及校核 輪材料的選擇原則 1、滿足工作條件的選擇 不同工作條件，對齒輪傳動有不同要求，故對齒輪要求亦有不同要求。但是對于一般動力傳輸齒輪要求其材料具有足夠的強度和耐磨性。，而且齒面硬，齒芯軟。 2、合理選擇材料配對 如對硬度不大于 350軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且兩輪硬度差在 30右。而在三速自動變速器中，由于大小太陽輪不直接嚙合，而是由長短行星齒輪過渡后結(jié)合，所以大小太陽輪及行星齒輪可選取相同材料。 3、考慮加工工藝及熱處理工藝 變速器齒輪滲碳層深度 推薦采用下列值： m .2 m .3 m 5 時滲碳層深度 面硬度 3；芯部硬度 8。 為滿足設(shè)計要求，變速器結(jié)構(gòu)緊湊，適合輕型、微型車使用，優(yōu)化選取齒輪材料為 60行星齒輪各元件計算 齒圈受力及運算 齒輪壓力角n較小時，重合度較大并降低了齒輪的剛度 。為此能減少進入嚙合和退出嚙合時的運動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲。壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。試驗證明對于斜齒輪，壓力角為 25 時強度最高。因此對于乘用車為加大重合度降低噪聲應(yīng)取 15 ，16 ， 小些的壓力角，實際上，因國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20n 因此變速器普遍采用壓力角為 20 斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用，選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 21 - 齒輪工作噪聲，齒輪強度和軸向力的影響。在齒輪選擇大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因 而工作平穩(wěn)，噪聲降低。試驗還證明隨著螺旋角的增大，齒輪的強度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角過大抗彎強度驟然降低。因此從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，并且不希望過大的螺旋角，以 取 2015 為宜。 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，并且影響它的選取因素很多，為了增加齒輪的齒數(shù)，同時增加齒寬和重合度，并減少噪聲，并且減小變速器質(zhì)量應(yīng)選取較小的模數(shù)。因此為滿足設(shè)計要求，變速器結(jié) 構(gòu)緊湊，適合輕型、微型車使用，此次模數(shù)選取 圈在工作時起到傳遞動力的作用。齒圈作為輸出件，動力通過長行星齒輪傳遞。因為齒圈與長行星齒輪內(nèi)嚙合，所以齒圈的旋轉(zhuǎn)方向與長行星齒輪相同。當(dāng)輸入軸的旋轉(zhuǎn)方向與齒圈相同則為前進擋。相反為倒檔，齒圈的直徑和壁厚的比值較大，容易產(chǎn)生變形，所以在加工過程中需要采用回火207241材料為 60 經(jīng)過手冊查閱得出 5： 齒圈的法面模數(shù)： 5.115 壓力角 20n端面模數(shù) ： s nt 3 Z=74 11522 tt 根據(jù)分度圓圓關(guān)系公式可知： 齒頂圓直徑： 1182 aa ff 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 斜齒輪法面參數(shù) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 22 - 表 3斜齒圓柱齒輪的參數(shù)及幾何尺寸的計算公式 名稱 符號 計算公式 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 aa 齒根圓直徑 ff 注：表中， ，齒寬 : nc (取為 a 輪齒接觸應(yīng)力計算： 21 （ 3 式中： F 法面內(nèi)基圓切向力 端面分度圓切向力 計算載荷 d 節(jié)圓半徑 齒輪材料的實際寬度 鋼材取 E 1 主齒輪節(jié)點處齒廓曲率半徑（： 211 222s i n c o ） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 23 - b彎曲應(yīng)力計算 = /350180 （ 3 式中： 圓周力， 計算載荷， K 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取 齒輪取 1.5 b 齒輪接觸實際寬度，斜齒輪用 b 代替 法面周節(jié)，nm y 齒形系數(shù)，由圖 3k 重合度系數(shù)，取 2 太陽輪受力及計算 小太陽輪在低速檔（即一檔）工作時起到動力輸入作用。輸入軸將動力輸入，此時 合器 工作輸入軸的動力傳遞給小太陽輪。小太陽輪與軸通過花鍵連接。小太陽輪的 材料為 60 查機械手冊 5：太陽輪壓力角 20 ，螺旋角 15 。 經(jīng)計算小太陽輪分度圓直徑 D=45頂圓直徑為 48 爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 24 - 式中： F 法面內(nèi)基圓切向力 端面內(nèi)分度圓切向力，即圓周力 2 計算載荷 d 節(jié)圓半徑 節(jié)點處壓力角 螺旋角 E 齒輪材料的實際寬度 ,鋼材取 b 齒輪接觸的實際寬度 ,斜齒用 b 代替 21 主齒輪節(jié)點處齒廓曲率半徑（ 211 222 ） b彎曲應(yīng)力計算 = /350180 式中： 圓周力， 計算載荷， K 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取 齒輪取 1.5 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 0.9 b 齒輪接觸實際寬度，斜齒輪用 b 代替 法面周節(jié)，nm y 齒形系數(shù)，由圖 3k 重合度系數(shù)，取 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 25 - 以上參數(shù)按圖 3齒輪齒數(shù)分布圖。圖中當(dāng)齒輪受到的載荷作用于齒頂時按當(dāng)量齒數(shù)計算。 圖 3形系數(shù)分 布圖 齒形系數(shù) y(當(dāng)載荷作用于齒頂， 1,200 f)， 斜齒輪按當(dāng)量齒數(shù)3太陽輪受力及計算 大太陽位于小太陽輪的前端。由 太陽輪在一檔時處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。而在二檔時大太陽輪被制動。在倒檔時大太陽輪作為主要的驅(qū)動元件。和小太陽輪相同屬于花鍵連接。 經(jīng)查手冊 5：壓力角 20 ，螺旋角 15 ，法面模數(shù) 5.1計哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） - 26 - 算太陽輪分度圓直徑為 56頂