4AT变速器的设计Word格式.docx
《4AT变速器的设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4AT变速器的设计Word格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1.3设计目标及参考车型6
二．行星齿轮结构的分析与自动变速器方案确定7
2.1CR-CR行星齿轮的结构分析与计算7
2.2.实现不同传动比的优点7
2.3.齿轮传动比的分析9
2.4.自动变速器结构的确定13
三．变速器结构分析与传动比的确定.14
3.1变速器档位与传动比的分析14
3.2一档传动比的影响因素与参数确定16
3.3各档位传动比的设计18
四．课程设计感想与总结.19
五．参考文献.20
一.课程设计综述与要求
1.1课程设计目的与要求
机械原理课程设计是机械专业学生在学完机械原理课程基本内容以后，进行较为全面的机构分析与综合及应用计算机的训练，以便加深所学理论知识和培养独立解决工程中属机械方面的实际问题的解决能力.
具体要求：
在老师的指导下，有序按时完成有关机构的简图及组成和运动分析；
求出在不同档位时行星轮的传动比比较差别并深刻体会变速器的工作原理，完成中期审核，最后编写设计计算说明书.完成答辩并最终完成课程设计.
1.2课程设计介绍
自动变速器的基本结构是由液力变矩器和动力换挡的辅助变换装置组成，液力变矩器安装在发动机和变速器之间，以液压油为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用液力变矩器可在一定范围内自动无极的改变转矩比和传动比，以适应行驶阻力的变化.但是由于液力变矩器变矩系数小，不能完全满足汽车使用的要求，所以，它必须与齿轮变速器组合使用扩大传动比的变化范围，目前绝大多数液力自动变速器都采用行星齿轮系统作为辅助变速器.行星齿轮系统主要由行星齿轮机构和执行机构组成，通过改变动力传递路线得到不同的传动比.由此可见，液力自动变速器实际上是能实现局部无极变速的有级变速器.液力自动变速器是目前使用最多的自动变速器.采用此种类型的自动变速器，免除了手动变速器的繁杂操作，使开车变得省力.同事电子控制也使自动切换过程柔和、平顺，因此汽车具有良好的乘坐舒适性和安全性、优越的动力性和方便的操纵性.
图1.1自动变速器
图1.2行星齿轮的结构
编号
名称
1
后太阳轮
4
前太阳轮
2
后行星架与前齿圈（刚性连接）
5
行星齿轮机构输出齿轮
3
后齿圈与前行星架（刚性连接）
1.3设计目标及参考车型
设计出4速自动变速器的总体结构，完成行星轮的结构和运动分析.
参考车型：
江淮和悦RS1.8升4速自动全能商务车
表1.1
发动机型号
排量
最大功率
最大功率-转速
最大扭矩-转速
4G93D
1834mL
105kW
6500r/min
165N·
m
变速箱类型
档位个数
整备质量
满载质量
最高时速
自动
1480kg
1950kg
175km/h
二．行星齿轮结构的分析与自动变速器方案确定
2.1CR-CR行星齿轮的结构分析与计算
图2.1行星齿轮的结构
所有行星齿轮组都有三个主要部件：
太阳轮、行星齿轮和行星齿轮的齿轮架、齿圈.每种部件可以作为输入、输出，也可以保持不动.当各种部件担任不同角色时，可相应得到齿轮组的某一传动比.
2.2.实现不同传动比的优点
图2.2发动机输出功率与行驶速度关系图：
不同类型的汽车具有不同的传动系档位数，而传动系的档位数与汽车的动力性，燃油的经济性有着密切的关系.就动力而言.档位多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且使发动机转速变化范围小，发动机的平均功率高提高了发动机的加速与爬坡能力，故提高了汽车的动力性.在汽车行驶速度变化范围内，传动系档位越多.则动力装置输出功率的利用率越高.图示为汽车的功率输出曲线；
途中
、
表示三个档位的功率曲线.功率曲线的纵坐标表示汽车以不同的速度行驶时可利用的原动机功率.若取消
档，则图中画阴影线部分除去.当汽车在
-
速度区间行驶时，尽管
速度区间是可以实现的，但从图中可以看出，若取消
档，发动机的输出功率的利用率将降低很多.
2.3.齿轮传动比的分析
假设变速器中的一个行星齿轮组包括一个72齿的齿圈和一个30齿的太阳轮.通过该齿轮组，可以得到很多不同的传动比.
表2.1齿轮传动比计算表：
种类
输入
输出
不动
计算
传动比
A
太阳轮s
行星架c
齿圈r
1+r/s
3.4:
B
1/（1+s/r）
0.71:
C
-r/s
-2.4:
另外，将其中任何两个部件锁定在一起，都会将整个装置锁定在1:
1齿轮减速比.请注意，上面列出的第一个传动比是减速挡——输出速度比输入速度慢.第二个是超速挡——输出速度比输入速度快.最后一个又是减速挡，但输出方向相反.
在一挡中，较小的太阳轮由液力变矩器中的涡轮顺时针驱动.行星架要逆时针旋转，但被单向离合器（只允许顺时针方向旋转）固定，齿圈成为输出.输出方向与输入方向相反.但输出方向与输入方向实际上相同——这就是两组行星齿轮的奥秘.第一组行星齿轮与第二组啮合，第二组行星齿轮带动齿圈，这种组合引起反向.可以看到，这还使较大的太阳轮旋转.但由于离合器已松开，因此较大的太阳轮能以与涡轮相反的方向（逆时针）自由旋转.
图2.4D2档传动路线
为了获得二挡所需的传动比，变速器的操作十分巧妙.它的运作就像两个行星齿轮组通过一个公共的行星架相互连接.
行星架的第一级实际上使用较大的太阳轮作为齿圈.因此，第一级包括太阳轮（较小的太阳轮）、行星架和齿圈（较大的太阳轮）.输入是较小的太阳轮、齿圈（较大的太阳轮）由制动带固定，输出是行星架.对于这一级，由于太阳轮作为输入，行星架作为输出，齿圈固定.在第二级，行星架作为第二个行星齿轮组的输入，较大的太阳轮（不动）作为太阳轮，齿圈作为输出.
自动变速器三挡的传动比为1:
1.
如果两个太阳轮同向转动，行星齿轮会锁住，因为它们只能反向旋转.这便将齿圈锁定到行星齿轮，使得所有部件作为一个整体旋转，从而产生1:
1的传动比.
图2.7D4档传动路线
按照定义，超速挡的输出速度比输入速度快.它的速度会提高，正好与减速挡相反.在本变速器中，啮合超速挡会一次完成两件事情.为了提高效率，某些汽车有一个锁定液力变矩器的机构，以便发动机的输出直接传递到变速器.在本变速器中，啮合超速挡后，连接到液力变矩器外壳的轴（通过螺栓固定到发动机的飞轮）会通过离合器连接到行星架.较小的太阳轮空转，较大的太阳轮被超速挡制动带固定.没有任何部件连接到涡轮，仅有的输入来自变矩器，这次以行星架作为输入、太阳轮固定、齿圈作为输出.
倒挡和一挡极为类似，但由液力变矩器涡轮驱动的不是较小而是较大的太阳轮，较小的太阳轮反向空转，行星架被倒挡制动带固定到外壳上.这样，本变速器中，倒挡的传动比略小于一挡的传动比.
2.4.自动变速器结构的确定
综上所诉，我们可以选取经典的CR-CR行星齿轮结构来设计自动变速器，其结构如下：
图2.9CR-CR行星齿轮结构
结构特点：
1）、前排行星架即为后排的齿环，而后排行星架即为前排齿环.
2）、L/R及2ND制动器分别制动前排齿环和后排齿轮.
3）、有三组离合器，UD离合器结合：
1,2,3档动力输入；
OD离合器结合：
4档动力输入；
REV离合器结合：
倒档动力输入.
4）、动力输出为前排行星架.
三．变速器结构分析与传动比的确定.
3.1变速器档位与传动比的分析
图3.1换档过程中车速与发动机转速的关系：
如图3.1所示，驾驶员用
档起步，随着发动机转速的提高，汽车的行驶速度也随着增加.当发动机转速达到
时，驾驶员开始换挡，此时汽车车速为
档末期速度，假设此时汽车速度为
，若换挡过程中车速没有降低，则换上二档时，发动机转速应降到
，离合器才能平顺无冲击的结合，假设此时汽车速度为
.
又因为
与
有如下关系.
一档时发动机转速升到
时所对应的车速为:
；
换上二档时，发动机转速降到
即：
由上面的分析可知：
=
由此可以得到下列关系式：
当满足以上关系式时，汽车从一档换上二档，离合器能实现无冲击的结合.
在换上二档时，发动机转速下降到
，随着发动机转速的提高，汽车的行驶速度也随之增加.发动机转速升到
时换三档，在刚换上三档的那一刻，即在二档末期，此时的汽车速度假设为
该换挡过程中车速没有降低，则换上三档时，发动机转速应降到
同理可得：
又因为在换挡瞬时，有：
由此可知：
其他档位也都可以利用以上的分析得到相似的关系.
3.2一档传动比的影响因素与参数确定
然而以上的数据都是根据理想模型来确定的，事实上汽车的传动比是由许多方面影响的，同时一档传动比对汽车的动力影响最大，一档传动比的计算如下：
1根据最大爬坡度确定最小传动比：
参照表1-1:
G=1950Kg,r=0.283m,
=165N.m,
取4.52，
=0.9.代入上式算得
=2.46.
2根据最低稳定车速确定一档传动比
对于汽车为了避免在松软路面上行驶，由于土壤受冲击剪切破坏而损失地面附着力，因此：
取1500r/min,r=0.283m,
=60km/h.
代入上式计算得：
=2.66，
于是2.46≦
≦2.66，可取
=2.5；
3.3各档位传动比的设计
由于第三档为直接档，故
=1.0,档位公比为：
q=√2.5=1.6,
由于：
于是可确定各档传动比：
=2.5，
=1.6，
=1.0，
=0.6，主传动比
=4.52，
=-2.4.
本次设计的4AT自动变速器各档传动比如下：
变速器各档位
一档
二档
三档
四档
R档
主传动比
变速器各传动比
2.5
1.6
1.0
0.6
-2.4
4.52
四．课程设计感想与总结.
这次课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们在迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程，“千里之行始于足下”通过这次课程设计，深深感受到这句话的真正含义，我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地的迈开这一步，就是为明天能稳健的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.
作为机械专业学生掌握一门或几门绘图软件是必不可少的，例如Autcad,solidworks,matlab.等等用好这些软件能让我们在以后的工作中游刃有余.
这次课程设计使我们在工作作风上得到一次难得的磨练，短短一周的机械原理课程设计使我们发现了自己懂得的实在太少，自己综合应用所学知识的能力还很不足，不过本次课程设计也使得我们更加清晰的看到自己的欠缺，方便我们以后改正，同时我们也学会了做课程设计大体步骤，为我们的毕业设计提供了很好的样例，在做课程设计的过程中我们更加熟悉了所用的绘图软件.
虽然我们学的是理论，但要实现的确是实践，可能一开始因为大家的理论和经验的不知让我们感到很棘手，但我坚信，实践是能出真理的，只要我们能更好的应用所学的知识，相信在不久的将来我们就能实现我们的真理.
五．参考文献.
1、孙桓编著，《机械原理》，北京高等教育出版社，2006.5
2、牛鸣岐编著，《机械原理课程设计手册》，重庆大学
3、裘建新.机械原理课程设计指导书.5版.北京：
高等教育出版社，2008.
4、陆凤仪.机械原理课程设计.北京：
机械工业出版社，2002.
5、赵建宁.汽车自动变速器结构分析及其传动比的计算.
青海大学学报.
6、张文春.汽车理论.机械工业出版社.
7、过学迅.汽车自动变速器结构原理.机械工业出版社.
8、赵锐.浅谈自动变速器的原理.中国科技信息期刊网.
9、吴光强.孙贤安汽车自动变速器发展综述.同济大学学报.
10、盛英泰.张蕾.汽车自动变速器的应用及其发展趋势.《机电工程技术》，2010年07期.
11、王尔烈.陈慧岩.孟飞.李春芾.汽车自动变速器综述.《液压与气动》，2011年08期.
........忽略此处.......
升级会员 