乘用車無級變速器液壓系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、摘 要液壓控制系統(tǒng)是通過控制金屬帶輪的夾緊力來實現(xiàn)無級自動變速器速比調節(jié)的,其設計方法是開發(fā)無級變速傳動系統(tǒng)的關鍵技術之一.在分析了金屬帶式無級變速器的結構特征和力學關系的基礎上,通過對汽車典型行駛工況的仿真分析,提出了無級自動變速液壓控制系統(tǒng)關鍵參數(shù)速比變化率的設計方法,完成了液壓系統(tǒng)的結構參數(shù)設計,并進行了仿真驗證,從而為無級自動變速汽車的研制開發(fā)奠定了基礎.針對無級變速器電液控制系統(tǒng)的工作要求，應用數(shù)字比例控制技術設計了可用作無級變速器中夾緊力控制閥的數(shù)字調壓閥。介紹了該數(shù)字調壓閥的結構以及驅動器的設計方法，并對其進行了靜態(tài)特性、動態(tài)特性試驗。試驗結果表明，該數(shù)字調壓閥的控制精度及可靠性

2、高，能滿足金屬帶式無級變速器電液控制系統(tǒng)的要求。關鍵詞:無級變速傳動；液壓系統(tǒng)；無級變速器；電液控制系統(tǒng)；數(shù)字調壓閥ABSTRACT The design method on the hydraulic control system is one of the key technologies of a metal V-belt continuously variable transmission(CVT).It can change the ratio of the transmission system by adjusting thepu-Shing force of the pulle

3、y.By analyzing the structure characteristics andForce relationgs,the design method of an important parameter of the CVTHydranlic system and the rate of transmission ratio are put forward by Simulation to the emblematical driving models. The structure parametersOf hydraulic system is gotten and valid

4、ated by simulation on specific Driving model. An effective design method is provided to develop the co-ntinuously variable transmission system.In terms of working requirements of the electric-hydraulic controlSystem of continuous variable transmissions,the ditital pressure regulator valve,which can

5、be used as the clamping force valve of CVT,is designed with the digital proportional control technology .The st-Ructure of the digital pressure regulator valve and design method forDrivers is introduced. Tests of static characteristics and dynamic cha-racteristics of digital pressure regulator valve

6、 is high, it can meetrequirements of the electric-hydraulic control system of system of metalv-belt type continuous variable transmission.Key words:Continuously variable transmission；Hydraulic system；Electric-hydraulic control system；Digital pressure regulator valve目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景研究目

7、的及意義11.2 乘用車無級變速器液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢21.3 設計的主要工作21.3.1主要設計內(nèi)容21.3.2主要技術指標、要求3第2章 乘用車無級變速器液壓系統(tǒng)方案設計42.1 液壓系統(tǒng)概述42.1.1 液壓系統(tǒng)的組成和型式42.1.2 液壓系統(tǒng)的類型和特點42.1.3 液壓傳動與控制的優(yōu)缺點42.2 液壓系統(tǒng)設計52.2.1 明確設計要求52.2.2 總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件52.2.3 確定系統(tǒng)的工作壓力52.2.4 方案選擇62.3 本章小結6第3章 無級變速器液壓系統(tǒng)傳動部分設計73.1 金屬帶式無級變速器帶傳動部分的設計73.2 軸的設計計算123.2.1 主動軸的設

8、計123.2.2 從動軸的設計133.3 軸和軸承的校核143.2.1 軸的校核143.3.2 軸承的校核173.4 箱體的結構設計203.5 本章小結20第4章 液壓缸的設計與計算214.1 油缸選型確定214.2 液壓缸主要尺寸的確定214.2.1液壓缸工作壓力的確定214.2.2液壓缸內(nèi)徑D224.2.3液壓缸壁厚和外徑的計算224.2.4液壓缸工作行程的確定234.3 液壓缸的強度和剛度校核244.3.1鋼筒壁厚的校核244.4 液壓缸的結構設計254.4.1缸體與缸蓋的連接形式254.4.2密封裝置254.4.3液壓缸的緩沖裝置254.4.4液壓缸的排氣裝置264.5 本章小結27第

9、5章 數(shù)字調壓閥的設計285.1 數(shù)字調壓閥的理論基礎285.1.1液阻網(wǎng)絡系統(tǒng)概述285.1.2 橋液阻網(wǎng)絡285.2 數(shù)字調壓閥的結構和工作原理295.3 數(shù)字調壓閥的結構設計325.3.1 幾何尺寸確定：335.4 數(shù)字調壓閥驅動裝置的選擇355.5 數(shù)字調壓閥的試驗系統(tǒng)設計365.6 本章小結36第6章 液壓系統(tǒng)控制元件及輔助元件的選擇376.1 液壓泵的選用376.2 方向控制閥的選擇376.3 壓力控制閥376.4 流量控制閥的選擇386.5 液壓輔助元件的選用386.5.1油箱386.5.2濾油器386.5.3管件及接頭396.6 本章小結39結論40參考文獻41致謝42附錄43

10、第1章 緒 論1.1 課題背景研究目的及意義 隨著工業(yè)技術的進步，人類生活節(jié)奏的加快，活動空間的迅速增加，汽車已經(jīng)深入到人類社會的各個方面，成為現(xiàn)代化文明社會不可缺少的東西。汽車工業(yè) 歷經(jīng)百余年取得了巨大的發(fā)展，究其原因，主要有兩點：首先是科學技術的不斷 進步，給汽車工業(yè)的發(fā)展提供了必要的物質條件；其次是汽車工業(yè)本身為了不斷 適應各個時期的社會背景（能源危機和環(huán)境污染等），滿足人們對汽車使用性能的更高要求，在技術上不斷改革、創(chuàng)新。因此汽車的發(fā)展歷史，間接的記錄了科學技術的發(fā)展，社會背景的改變和人類不斷實現(xiàn)完美追求的歷史。汽車是人類文 明發(fā)展的標志，它的發(fā)展必須符合人類社會的發(fā)展要求。 節(jié)約能源

11、，保護環(huán)境已經(jīng)成為人類發(fā)展的主題。而全球數(shù)以千萬計的汽車已經(jīng)成為能源消耗和環(huán)境污染的一個主要的因素。迫于能源危機和環(huán)境污染的壓力，世界許多國家或地區(qū)都制定了嚴格的法規(guī)，力圖降低汽車的排放和提高燃油經(jīng)濟性。因此采取措施，應用新技術，降低汽車能源消耗和減少廢氣排放已成為汽車的發(fā)展方向之一。汽車傳動系設計性能的好壞直接關系到整車主要的性能指標，所以,為了達到節(jié)能與降低排放的目的，研究與改進汽車傳動系統(tǒng)，大力發(fā)展和應用速比能夠連續(xù)變化且具有等功率供應特性的無級變速液壓系統(tǒng)（CVT）將不失為一種理想的選擇。 無級變速器(CVT)液壓系統(tǒng)由液壓泵供油、系統(tǒng)的壓力由壓力控制閥(比例溢流閥)調節(jié)，它直接作用在

12、從動輪液壓缸內(nèi)，變速器的速比由速比控制閥(位置伺服閥)調節(jié)，調節(jié)主動輪液壓缸內(nèi)的壓力。在控制系統(tǒng)中，主、從動輪液壓缸內(nèi)的壓力由壓力傳感器測量，測量信號經(jīng)過AD轉換輸入給單片機，單片機輸出的控制信號經(jīng)DA、驅動放大去控制比例溢流閥，從而控制主、從動輪液壓缸內(nèi)的壓力變化，該控制系統(tǒng)的輸入信號為發(fā)動機節(jié)氣門開度、發(fā)動機轉速，輸出信號為兩個液壓缸的位移，控制規(guī)律由單片機產(chǎn)生，液壓系統(tǒng)的比例溢流閥、減壓閥、位置伺服閥、液壓缸、安全閥等液壓元件全部集成在閥體上，輸入信號經(jīng)過信號處理、模數(shù)轉換、傳至單片機，單片機產(chǎn)生控制規(guī)律控制主、從動輪液壓執(zhí)行缸的位移，以便改變帶輪的傳動比。位移及壓力傳感器將信號反饋到輸

13、入端與輸入信號進行比較形成負反饋控制，該系統(tǒng)為多輸人多輸出系統(tǒng)。其結構見圖1.11。圖1.11.2乘用車無級變速器液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢無級變速器 (CVT)的裝車使用只有十幾年的時間，但是CVT技術的發(fā)展已有100多年的歷史。目前，市場上的CVT有三種產(chǎn)品：P821型，采用電磁離合器作為起動裝置，機一液或電一液控制系統(tǒng)，以外齒輪泵作為液壓源，實用于發(fā)動機排量在1.3L以下的小型轎車；P811型實用于發(fā)動機排量在1.8L以下的中型轎車；P844型，采用新型金屬傳動帶，將液力變矩器與CVT綜合，全電子控制系統(tǒng)，實用于發(fā)動機排量在3.3以下的豪華轎車。日本在研制CVT的初期，即將電子控制技術

14、與CVT技術結合，成功地開發(fā)出電子控制技術的CVT，即ECVT，陸續(xù)裝在Rex，Sambar和Justy上3。 我國對無級變速液壓系統(tǒng)的研究工作是近幾年才開始的，而且是針對金屬帶式無級變速器液壓系統(tǒng)進行的研究，目前尚處于理論研究階段。北京理工大學對金屬帶傳動機理的研究做了一些研究，但是還只是停留在定傳動比的穩(wěn)態(tài)分析階段；東北大學致力于金屬帶的研究與開發(fā)；華南理工大學對CVT的液壓系統(tǒng)控制進行了一些理論研究；吉林大學在金屬帶的傳動機理、傳動系的匹配規(guī)律、金屬帶式無級變速器的特性分析及液壓控制等方面的研究取的了初步的進展，并與東風汽車集團公司合作開發(fā)出了國內(nèi)第一臺CVT裝置，并成功的在吉林大學自主

15、開發(fā)的CVT實驗臺架上進行了一系列的液壓系統(tǒng)的臺架實驗，取得了一些實驗數(shù)據(jù)。1.3設計的主要工作1.3.1主要設計內(nèi)容本設計的主要工作是在眾多的無級變速器液壓系統(tǒng)的方案中選擇一種能夠適應于乘用車無級變速器的液壓系統(tǒng)。（1）查閱、分析相關資料，熟悉汽車變速器液壓系統(tǒng)的工作原理及各項參數(shù)，選出適合轎車的無級變速器液壓系統(tǒng)。結合變速器的傳動方式和給定設計參數(shù)，論證分析確定最優(yōu)傳動方案。（2）依據(jù)給定參數(shù)設計金屬帶式無級變速器液壓控制系統(tǒng)，包括：動力部分、控制部分、執(zhí)行部分和輔助部分。1）帶傳動所需夾緊力的計算；2）液壓元件的選用；3）執(zhí)行元件的設計；4）調壓閥的設計（3）應用AUTOCAD2007軟

16、件對整個無級變速器的液壓系統(tǒng)設計過程進行輔助設計。1.3.2主要技術指標、要求額定功率：75/6000（）；最大扭矩：135/4500（）；調壓閥的性能參數(shù)：公稱壓力：6Mpa、卸荷壓力：0.4Mpa、公稱流量：60L/min、調壓范圍：0.5-6Mpa。第2章 乘用車無級變速器液壓系統(tǒng)方案設計2.1液壓系統(tǒng)概述2.1.1液壓系統(tǒng)的組成和型式為實現(xiàn)某種規(guī)定功能，由液壓元件構成的組合，叫液壓回路。液壓回路按給定的用途和要求組成的整體，叫做液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)通常由三個功能部分和輔助裝置組成，見表2-1。液壓系統(tǒng)按液流循環(huán)方式有開式和閉式兩種。表2-14 液壓系統(tǒng)的組成動力部分控制部分執(zhí)行部分輔助裝

17、置液壓泵用以將機械能轉換成液體壓力能，有時也將蓄能器作為緊急或輔助動力源各類壓力、流量，方向等控制閥2用以實現(xiàn)對執(zhí)行元件的運動速度、方向、作用力等的控制，也用于實現(xiàn)過載保護、程序控制等液壓缸、液壓馬達等 用以將液體壓力轉換成機械能管道、蓄能器、過濾器、油箱、冷卻器、加熱器、壓力表、流量計等2.1.2液壓系統(tǒng)的類型和特點表2-25液壓系統(tǒng)的類型特 點按主要用途分液壓傳動系統(tǒng)以傳遞動力為主液壓控制系統(tǒng)注重信息傳遞，以達到液壓元件運動參數(shù)的準確控制為主按控制方法分開關控制系統(tǒng)系統(tǒng)由標準的或專用的開關式液壓元件組成，控制元件運動參數(shù)的控制精度較低伺服控制系統(tǒng)傳動部分或控制部分采用液壓伺服機構的系統(tǒng)，執(zhí)

18、行元件的運動參數(shù)能夠精確控制比例控制系統(tǒng)傳動部分或者控制部分采用電液比例元件的系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)控制部分采用電液數(shù)字控制閥的系統(tǒng)2.1.3液壓傳動與控制的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點1）同其他傳動方式比較，傳動效率相同，液壓傳動裝置的重量輕，體積緊湊。2）可實現(xiàn)無級變速，調速范圍大。3）運動件的慣性小，能夠頻繁迅速換向：傳動工作平穩(wěn)：系統(tǒng)容易是實現(xiàn)緩沖吸震，并能自動防止過載。4）與電氣配合，容易實現(xiàn)動作也操作自動化：與微電子技術和計算機結合，能實現(xiàn)各種自動控制工作。5）元件已基本上系列化、通用化和標準化，利于CAD技術的應用，提高工效，降低成本。(2)缺點1）容易產(chǎn)生泄露，污染環(huán)境。2）因有泄露和彈性變形大

19、，不易做到精確的定比傳動。3）系統(tǒng)內(nèi)容易混入空氣，會引起爬行，噪聲和振動。4）適用的環(huán)境溫度比機械傳動小5）故障診斷與排除要求較高技術。2.2液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)就是液壓設備的一個組成部分，它與主機的關系密切。其設計要求，一般是必須從實際出發(fā)，重視調查研究，注意吸收國內(nèi)外先進技術，力求做到設計出的系統(tǒng)重量輕、體積小、效率高、工作可靠、結構簡單、操作和維護保養(yǎng)方便、經(jīng)濟性好。設計步驟大致如下。2.2.1 明確設計要求（1）明確主機用途、操作過程、周期時間、工作特點、性能指標和作業(yè)環(huán)境的要求。（2）明確液壓系統(tǒng)必須完成的動作，運動形式，執(zhí)行元件的載荷特性和對速度的要求。（3）動作的順序、控制精度、

20、自動化程度和連鎖要求。（4）防塵、防寒、防爆、噪聲控制要求。（5）效率、成本、經(jīng)濟性和可靠性要求等。2.2.2 總體規(guī)劃、確定液壓執(zhí)行元件 液壓執(zhí)行元件的類型、數(shù)量、安裝位置和與主機的連接關系，對主機的設計有很大的影響，所以，在考慮液壓設備的總體方案時，確定液壓執(zhí)行元件與確定主機整體結構布局是 同時進行的。2.2.3確定系統(tǒng)的工作壓力系統(tǒng)工作壓力由設備類型、載荷大小、結構要求和技術水平而定。系統(tǒng)工作壓力高，省材料，結構緊湊，重量輕，是液壓的發(fā)展方向，但要注意泄漏、噪聲控制和可靠性問題的處理。2.2.4方案選擇 本設計的方案是針對金屬帶式無級變速器的液壓系統(tǒng)進行設計的2.3本章小結 此章是本設計

21、較重要的一章，其主要內(nèi)容是針對本次設計的無級變速器液壓系統(tǒng)的方案選擇，使其設計合理化。第3章 無級變速器液壓系統(tǒng)傳動部分設計3.1 金屬帶式無級變速器帶傳動部分的設計1、確定傳動比確定：確定要求的最大變速比、最小傳動比和變速范圍，設計給定的參數(shù)，初步確定最小傳動比，則最大傳動比。2、確定帶輪安裝軸徑和帶輪最小工作半徑根據(jù)輸入轉矩初步確定安裝軸徑，軸的扭轉強度條件為： （實心軸） （3.1） （空心軸） （3.2）式中各參數(shù)：扭轉切應力，單位：；軸所受的扭矩，單位：；軸的抗扭截面系數(shù)，單位：；計算截面處軸的直徑，單位：；空心軸的內(nèi)徑與外徑的比值，； 空心軸的外徑，單位：；空心軸的內(nèi)徑，單位：；許

22、用扭轉切應力，單位：。即主動軸傳遞的最大扭矩為，從動軸傳遞的最大扭矩為。取軸的材料均為40Cr，查表知=2545。由于金屬帶式無級變速機構中，軸必須是半空心軸，中空部分用來做液壓油路，取，按公式(3.2)主動軸的最小允許直徑： (3 .3)從動軸的最小允許直徑： (3 .4)由于從動軸的最小允許直徑比較大，按從動軸的最小允許直徑計算，一般設計時都主、從帶輪軸徑相等，初定，所以錐盤允許的最小工作半徑： (3 .5)與金屬片的結構有關是為了保證金屬帶傳動的最小節(jié)圓，摩擦片下端不與帶輪軸相碰，??；則 (3 .6)金屬帶的結構決定了帶輪的工作半徑與節(jié)圓半徑不重合（圖3.1），金屬帶傳動的節(jié)圓半徑與帶輪

23、最小工作半徑的關系為：與摩擦片的結構尺寸有關，取;則由于要求的最大和最小傳動比為和，因為 (3.7)圖3.1 帶輪徑向尺寸參數(shù)所以帶輪的最大節(jié)圓半徑為： ( 3.8)則主、從帶輪的外徑為： (3.9)目的是保證金屬帶傳動節(jié)圓最大時，鋼帶環(huán)仍處于帶輪V形槽內(nèi)，取。3、初估中心距 (3.10)4、初估金屬帶環(huán)的長度 (3.11)所以則 5、根據(jù)初步確定的金屬帶環(huán)的長度和中心距按所確定的金屬片側邊與錐盤母線的共軛關系調整金屬帶環(huán)的長度為，其實主、從動帶輪的尺寸并不一致，這是因為所選定的傳動的增、減速比分別為0.4和2.64，不成倒數(shù)關系，主動輪的最小半徑要小于從動輪的最小半徑，這樣可以有效的減小結構

24、尺寸。調整初估的參數(shù)，取、，取。則可以得到、這樣，當變速器減速工作時，帶輪工作半徑：、；可動錐盤的軸向位移：； (3.12)當變速器加速工作時，帶輪的工作半徑：、，則可動錐盤的軸向位移：。 (3.13)當變速器減速狀態(tài)帶輪工作半徑： 可移動錐盤軸向位移： (3.14)當變速器加速狀態(tài)帶輪工作半徑： 可移動錐盤軸向位移： (3.15)所以變速器的變速范圍 變速比6、確定主、從動帶輪的外徑，并驗算中心距。 (3.16) (3.17)其中為主、從兩帶輪安裝后邊緣之間的間隙，中心距與初估尺寸一致，說明上一步的設計正確的，確定錐盤母線及各項參數(shù)可得。7、校核金屬帶環(huán)的強度金屬帶環(huán)的厚度為：金屬帶環(huán)的寬度

25、為：金屬帶環(huán)的層數(shù)為：金屬帶環(huán)許用疲勞強度極限為：帶環(huán)的初拉應力為： (3.18)帶的緊邊拉力為： (3.19) 帶的緊邊拉應力：(3.20)鋼帶環(huán)的彎曲應力： (3.21)鋼帶環(huán)的最大拉應力： (3.22)確定錐盤的軸向壓： (3.23)3.2 軸的設計計算本設計中軸的設計理念就是結構緊湊、布局合理、強度符合設計要求。軸的結構設計應滿足以下要求：（1）軸應便于加工，軸上零件應易于安裝、調整和拆卸(制造安裝要求)；（2）軸的受力要合理，應力集中小；（3）軸上零件應定位準確、固定可靠；（4）軸的加工工藝性好。各軸的設計基本相同， 本節(jié)主要是針對主動軸和從動軸設計3.2.1 主動軸的設計根據(jù)軸向定

26、位的要求確定軸的各段直徑和長度：（1）由于主動軸的最小直徑為，首先確定、和，由于金屬帶的傳動半徑，取段直徑為，長度為，錐盤的頂圓寬度和的錐度確定；為了保證滾珠滑道結構的長度保證傳動強度，取段為，。初步選擇滾動軸承，因為主動軸上只承受徑向力，而且整軸采用左側完全定位，所以左側選擇0基本游隙組、標準精度級的深溝球軸承6207和6208，尺寸分別，并根據(jù)軸承相對機體留有一定的距離，所以取。（2）軸上各零件周向定位方法的選擇動錐盤與軸的周向定位采用滾子滑道結構進行聯(lián)接。根據(jù)，選擇滑道的長度為60mm，滾子直徑為5mm，為了保證傳動強度，采用三個滑道沿圓周均勻分布。（3）軸上倒角和圓角的尺寸，按照下表3

27、.1進行選擇：表3.1 零件倒角C和圓角半徑R的推薦值 mm直徑C或R1.21.62.02.53.0圖3.2 主動軸設計原理圖3.2.2從動軸的設計1、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：由于從動軸的最小直徑為，首先確定、和、，由于金屬帶的傳動半徑，取、段直徑分別為、，長度為、，錐盤的頂圓寬度和的錐度確定；為了保證滾珠滑道結構的長度來保證傳動強度，取段為。初步選擇滾動軸承，因為從動軸上既承受軸向力也承受徑向力，而且整軸采用左側完全定位，所以左側選擇兩個0基本游隙組、標準精度級的圓錐滾子軸承32208反向安裝，其尺寸為，并根據(jù)軸承相對機體留有一定的距離。右側選擇圓錐滾子軸承32207，其尺

28、寸根據(jù)從動軸和中間軸的軸向相對安裝尺寸進行調整，取段長度。對于段，；由同理裝配軸承可知。2、軸上各零件周向定位方法的選擇（1）動錐盤與軸的周向定位采用滾子滑道結構進行聯(lián)接。根據(jù)，選擇滑道的長度為50mm,滾子直徑為5mm，為了保證傳動強度，采用三個滑道沿圓周均勻分布。齒輪與軸的周向定位選擇平鍵聯(lián)接，一般8級精度以上的齒輪有定心精度要求應選擇平鍵聯(lián)結。由于齒輪不在軸端，故選擇圓頭平鍵（A型）。根據(jù)從動軸，查得鍵的截面尺寸：寬度、高度，由于輪轂的寬度，參考鍵的長度系列，選取鍵長（比輪轂寬度小些）。（2）校核鍵聯(lián)結的強度由于鍵、軸、齒輪的材料都是鋼，由于無級變速器工作時幾乎無沖擊，載荷可定性為靜載荷

29、，查得許用擠壓應力為，可取。鍵的工作長度，鍵與輪轂的接觸深度為，所以 （3.24）鍵的選擇合適，標記為：鍵 GB/T1096-1979（3）軸上各處倒角和圓角的尺寸根據(jù)表3.1選擇。（4）軸上各段的長度如圖3.3圖3.3 從動軸的設計原理圖3.3軸和軸承的校核3.2.1軸的校核整體觀察兩根軸，由于安裝尺寸的緣故，第二軸的軸承支撐點的跨度最大，而且，受力最復雜，汽車處于低速工作時，第二軸受到的轉矩也相當大，對第二軸的校核過程如下： (a) (b)圖3.4 第二軸錐盤受力分析由前可以知道，由得，所以，金屬帶傳動， （3.25）緊邊拉力： ； （3.26）松邊拉力： （3.27）平移到軸線上然后分解

30、成豎直方向的分力和水平方向的分力，如圖3.4b、從動軸的齒輪部分分解的力：切向力：， （3.28）徑向力： （3.29）軸向力： （3.30）由于主動軸、從動軸夾角成，做彎扭合成圖校核從動軸：水平面上： （3.31） （3.32），如圖3.5b;垂直面上： （3.33） （3.34）如圖3.5c:,彎矩和扭矩合成圖如圖3.5d、3.5e：可見1截面是危險截面，根據(jù)公式 （3.35）式中參數(shù)：軸的計算應力，單位：；為折合系數(shù)，扭轉減怯應力 循環(huán)變應力時，；M軸所受到的彎矩，單位：；T軸所受的扭矩，單位：；W軸的抗彎截面系數(shù)，單位為，（1截面處有鍵槽），d為軸的直徑，b為軸上鍵槽的寬度，t為鍵槽的

31、深度；圖3.5彎扭合成圖根據(jù)上面圖3.5可以得到以下結論：對稱循環(huán)應力時軸的許用彎曲應力，所以=70MPa，滿足強度要求。3.3.2 軸承的校核軸承的校核，滾動軸承的正常失效形式是滾動體或者內(nèi)外圈滾道上的點蝕破壞。這是在安裝、潤滑、維護良好的情況下，由于大量重復地承受變化的接觸力所致。滾動軸承在工作時，滾動體或軸套的滾動表面反復受接觸應力的作用，工作一段時間后，出現(xiàn)疲勞裂縫并繼續(xù)發(fā)展，使金屬表層產(chǎn)生麻坑或片狀剝落，造成疲勞點蝕。致使軸承不能正常工作。通常點蝕是滾動軸承的主要失效形式。因為汽車大多數(shù)工作在高速狀態(tài)，所以校核軸承時應校核軸承工作在高速時的壽命。首先對差速器軸承進行校核：軸承效率由于

32、第二根軸使用了圓錐滾子軸承，其效率、齒輪傳遞效率、金屬帶傳動部分的效率，所以 （3.36） （3.37） （3.38）對于軸和軸上斜齒輪的受力分析：如圖3.6： （3.39） （3.40） （3.41）圖3.6 受力圖垂直面內(nèi) （3.42） （3.43）水平面內(nèi) （3.45） （3.46）所以 （3.47）軸承2被壓緊，所以， （3.48）軸承1的壽命計算 （3.49），對于幾乎無沖擊的軸承取計算系數(shù)，所以 （3.50） （3.51）對于圓錐滾子軸承，查得， （3.52）3.4 箱體的結構設計箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。通常用灰鑄鐵鑄造，對于受沖擊載

33、荷的重型減速器也可采用鑄鋼箱體。汽車變速器箱體類鑄鐵件的平做平澆鑄造工藝，克服了其立做立澆鑄造工藝所存在的缺點，可以減少加工余量、提高鑄件表面質量，優(yōu)化澆注系統(tǒng)、冒口系統(tǒng)的設計，還可使該箱體類鑄件型腔內(nèi)金屬液的溫度梯度趨于正溫度梯度分布的良性狀況，有利于減少氣孔、澆不足、冷隔類鑄造缺陷。1、機體結構的選擇對于轎車變速器來說，尤其是金屬帶式無級變速器，對變速傳動的軸向定位要求比較嚴格，要有很高的軸向定位精度，并且為了本設計的裝備關系，本設計采用上一箱、下兩箱的設計。2、機體要有足夠的剛度機體剛度不夠，工作過程中產(chǎn)生不允許的變形，引起軸承座孔中心線歪斜，在傳動中產(chǎn)生偏載，影響減速器的正常工作。因此

34、在設計機體時，首先應保證軸承座的剛度。為此應使軸承座有足夠的壁厚，并在軸承座附近加支撐肋。3、應便于機體內(nèi)零件的潤滑、密封及散熱 由于無級變速器的特殊性，金屬帶出動部分的動力傳動并非靠，金屬片和錐盤之間的金屬摩擦傳遞動力，而是靠兩者之間的壓力油膜的拖動來傳遞動力的，這需要整個變速器腔體內(nèi)充滿油液，所以腔體內(nèi)部各傳動部件的潤滑也是靠這種油液來進行的，所以在進行機體設計時沒有必要對潤滑部分做特殊設計，不過要保證密封部分的制造精度。4、機體結構要有良好的工藝性 機體結構工藝性的好壞，對提高加工精度和裝配質量、提高勞動生產(chǎn)率以及便于檢修維護等方面有直接影響。設計鑄造機體時，應考慮到鑄造工藝特點，力求形

35、狀簡單、壁厚均勻、過渡平緩、金屬不要局部積聚。3.5 本章小結本章是本設計中最為重要的一章，其中包括了帶傳動、各個軸的設計，同時也對部分的軸和軸承進行了校核，在設計過程中不斷修改完善金屬帶式無級變速器液壓系統(tǒng)的各個部件6，使其更加合理，更加符合本設計的要求第4章 液壓缸的設計與計算液壓缸作為液壓系統(tǒng)7中的執(zhí)行元件，以直線往復運動或回轉擺動的形式，將液壓能轉變?yōu)闄C械能輸出。液壓缸結構簡單，制造容易，用來實現(xiàn)直線往復運動尤其方便，其應用范圍廣泛。在設計液壓缸時，首先應根據(jù)工作條件和液壓缸在機構中所要執(zhí)行的任務來選擇液壓缸的類型和結構，然后根據(jù)工作要求（輸出的力、速度和行程）計算液壓缸的結構尺寸，對

36、液壓缸進行強度計算。4.1油缸選型確定為了滿足各種機械的不同用途，液壓缸的種類繁多8。按供油方式可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸僅作單向出力運動，靠外力使活塞桿返回。雙作用缸則分別向缸的兩側輸入壓力油，活塞的正反方向運動均靠液壓力來完成。液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，其形式多樣，按照其結構特點可分為活塞式、柱塞式和擺動式按照作用方式分又可分為單作用和雙作用兩種。其中以雙作用活塞式液壓缸應用最多?；钊揭簤焊字亓枯p、結構簡單、工作可靠、拆裝方便，易于維修的特點，廣泛適用于車輛、工程機械、起重運輸機械、礦山機械及其它機械工業(yè)的液壓傳動系統(tǒng)中。柱塞式液壓缸適用于行程較長的場合。擺動式液壓缸加工工藝

37、較復雜一般用于回轉機構。由于本設計所設計的液壓缸是無級變速器的液壓缸所以與我們常見的液壓缸結構上有所不同，但其工作原理與雙作用單活塞液壓缸的工作原理相似！如圖4.1所示4.2液壓缸主要尺寸的確定已知參數(shù)見表4-1參數(shù)表4-1 設計參數(shù)公稱壓力Mpa58公稱流量L/min55液壓缸行程L/(mm)12.59液壓缸負載力F/(N)280474.2.1液壓缸工作壓力的確定液壓缸工作壓力主要根據(jù)液壓設備的類型確定，對不同用途的液壓設備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。設計時，可采用類比法來確定。如表4-2列出的數(shù)據(jù)，可供選定工作壓力時參考。圖4.1表4-2液壓設備常用的工作壓力設備類型機

38、床農(nóng)業(yè)機械、小型工程機械工程、機械中的輔助機構壓力機重型機械、起重運輸機械船舶起貨機大中型挖掘機磨床組合機床車、鏜、銑床龍門刨床、拉床工作壓力p/MPa0.82.0352416MPa的=1.25； 缸筒材料許用應力12，=，為材料的抗拉強度，n為安全系數(shù)，一般取n=5。 D/時為厚壁，按材料力學中壁厚公式進行校核，即 （4. 6）由于D=60mm，=5.45mm，所以1。按薄壁公式校核缸筒最薄處的壁厚，即（4. 6）公式。因為16 MPa的=1.5，所以=24MPa。=1.33 MPa=0.226 MPa。將、D值代入（4. 5）式中，可求得=4.26mm 取=5mm因為=5mm5.45mm,

39、所以缸筒壁厚滿足強度要求。缸筒材料多為鋼管，其外徑無需加工，算出的壁厚一般要根據(jù)無縫鋼管標準或有關標準向大尺寸方向作適當?shù)膱A整。4.4液壓缸的結構設計液壓缸主要尺寸確定以后，就進行各部分的結構設計。主要包括：缸體與缸蓋的連接結構、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置、及液壓缸的安裝連接結構等9。由于工作條件不同、結構形式也各部相同。設計時根據(jù)具體情況進行選擇。4.4.1缸體與缸蓋的連接形式（1）缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關。表4-3為常見的缸蓋連接形式。因為設計的液壓缸安裝到變速器內(nèi)，所以要考慮徑向尺寸、重量、成本、強度等因素，因此所設計的液壓缸缸體

40、與缸蓋的連接形式為法蘭連接4.4.2密封裝置密封裝置11的作用是防止液體泄露或污染雜質從外部侵入液壓傳動系統(tǒng)，密封裝置應滿足以下4點要求。（1）在工作壓力下具有良好的密封性能，并隨著壓力的增大能自動提高密封性能。（2）密封裝置對運動零件的摩擦阻力要小，并且摩擦阻力穩(wěn)定。（3）耐磨性好，工作壽命長。（4）制造簡單，便于安裝和維修。本設計采用接觸密封，選用O形密封圈保證油液清潔及減少磨損，在端蓋外側增加防塵圈。4.4.3液壓缸的緩沖裝置液壓缸帶動工作部件運動時，因為運動件的質量較大，運動速度較高，則在到達行程 終點時，會產(chǎn)生液壓沖擊。為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在行程末端設置緩沖裝置。現(xiàn)介紹幾種常見的緩沖結構。（1）環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置12適用于運動慣性不大、運動速度不高的液壓系統(tǒng)。表4-3液壓缸缸體與缸蓋的連接形式連接方式優(yōu) 缺 點連接方式優(yōu) 缺 點法蘭連接優(yōu)點：（1）結構簡單、成本低（2）容易加工、便于裝拆（3）強度較大、能承受高壓缺點：（1）徑向尺寸較大 （2）重量比螺紋連接大；缸體為鋼管時，用拉桿連接的重量也較大 （3）用鋼管焊上法蘭、工藝過程復雜些內(nèi)半環(huán)連接優(yōu)點：（1）外形尺寸較?。?）結構緊湊，重量較輕缺點：（1）缸筒開槽，削弱了強度（2）端部進入缸體