液力变矩器课程设计说明书终结版.docx
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液力变矩器课程设计说明书终结版
内蒙古农业大学
汽车设计课程设计
说明书
学院：
机电工程学院
班级：
车辆工程S
日期：
2012年12月28日
目录
一．课程设计的目的·······………………………………………..3
二．课程设计任务及内容……………………………………3
三．课程设计设计题目………………………………………4
四．设计原始数据……………………………………………4
五．设计计算…………………………………………………5
六．液力操控系统设计………………………………………12
七．参考书目…………………………………………………13
八．附录：
零件图、装配图………………………………..14
设计题目：
丰田轿车自动变速器锁止离合器设计
一、课程设计的目的
汽车设计课程设计是汽车设计课的重要组成部分，也是获得工程师基本训练的一个教学环节。
其目的在于：
1、通过汽车部件（总成）的设计，培养学生综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本技能分析和解决汽车工程技术实际问题的能力；
2、掌握资料查询、文献检索的方法及获取新知识的方法，书面表达能力。
进一步培养学生运用现代设计方法和计算机辅助设计手段进行汽车计算机零部件设计的能力。
3、培养和树立学生正确的设计思想，严肃认真的科学态度，理论联系实际的工作作风。
二、课程设计要求完成的工作内容
1、各总成装配图及零件图，采用二维设计和三维设计；
2、设计计算说明书1份，A4纸。
设计计算说明书内容包括以下部分：
1）封面；
2）目录（标题及页次）；
3）设计任务（即：
设计依据和条件）；
4）方案分析及选择；
5）主要零件设计及校核计算；
6）参考文献（编号，作者、书名，出版单位，出版年月）。
三、《汽车设计课程设计》题目
设计题目：
丰田轿车自动变速器锁止离合器设计
课程设计的内容为：
在丰田轿车自动变速器的液力变矩器中设计一锁止离合器，以提高自动变速器稳定工况下的传动效率。
四、原始数据
第三组：
发动机最大功率：
240马力
发动机最大功率时转速：
4500r/min
发动机最大扭矩：
40kgm
发动机最大扭矩时转速：
2500-3200r/min
车轮B-d：
6.90-13英寸
汽车总质量：
ma=3050Kg
最高车速：
175km/h
变速器传动比：
I1=1.80,I2=1,IR=2.45
锁止传动比：
Im=0.82
最大变矩比：
k=2.55
主减速器传动比：
Io=3.50
液力变矩器中最高油压：
4.2kg/cm2
液力变矩器容量：
12.5公升
液力变矩器工作温度：
82-95oC
液压油最高许用温度：
115-120oC
全油门车速85-100km/h时换入直接档
离合器结合时间：
取0.45s
离合器储备系数：
β=1.25
离合器分离间隙：
0.4-0.5mm
结合期间最大吸热率：
110J/s.c㎡
操纵控制系统有关参数：
空档和前进档时：
发动机750r/min
主油路压力6.0~6.5kg/cm2
倒车时：
发动机1600r/min主油路压力16~19kg/cm2
钢与纸质浸树材料摩擦系数：
0.14
钢与粉末冶金摩擦系数：
0.08
五、计算
（1）计算力矩
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，Tc应大于发动机最大转矩，即：
Tc离合器能传递的最大转矩
Temax发动机最大转矩，Temax=392N·m，已知数据。
后备系数β取1.2，已知。
计算离合器能传递的最大转矩为：
Tc＝βTemax＝1.2x392N·m＝470.4N·m。
f摩擦副的摩擦系数，选取f=0.08
Z摩擦片工作面，为Z=1
F离合器工作压紧力
（2）根据经验公式初选摩擦片外径D
乘用车直径系数K取14.6
计算得摩擦片外径D＝289mm，选取D＝325mm
（3）摩擦片内径d
根据摩擦片外径D从表1中选取摩擦片内径d=190mm
C=d/D=0.585A=54600
表1离合器摩擦片尺寸系列和参数表
外径D/mm
160
180
200
225
250
280
300
325
350
380
405
内径d/mm
110
125
140
150
155
165
175
190
195
205
220
厚度b/mm
3.2
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
3.5
4
4
4
c=d/D
0.687
0.694
0.700
0.667
0.620
0.589
0.583
0.585
0.557
0.540
0.543
1-c3
0.676
0.667
0.657
0.703
0.762
0.796
0.802
0.800
0.827
0.843
0.840
单位
面积a（cm2）
106
132
160
221
302
402
466
546
678
729
908
（4）摩擦片厚度b有三种厚度，选取b＝3.5mm
=
=263mm
（5）摩擦面单位压力p（N/mm2）
F是压紧力，
=
=22357.41N
f是摩擦片的摩擦因数；Z是摩擦面数量；
是摩擦片单片面积（mm2）；
[p]摩擦面许用压力，见参考书目1。
P=F/a=0.409N/mm2<[P]=[0.35~~0.50N/mm2]
符合要求
（4）单位滑磨功
为了减少汽车起步过程中离合器的滑磨，防止摩擦片表面温度过高而发生烧伤，离合器每一次结合的单位摩擦面积滑磨功w应小于其许用值[w]。
[w]摩擦面许用单位滑磨功。
*W结合一次摩擦面总滑磨功。
见参考书目1
W=
ma=3050kgi0主减速器传动比=3.5
ig汽车起步变速器档位传动比=1.8，
ne是发动机转速，乘用车取2000r/min
=（d+2B）/2=270.26mm=0.27026mm
带入数据计算得:
W=1.23
J
w=2.25J/
<[w]=[6.88J/
]符合要求
（5）温升速率HR
表征摩擦片结合与分离时摩擦生热导致摩擦片温度升高的量。
公路轿车，
取1/8=0.125；n=1500r/min
总机械效率
取0.88；
滚动阻力系数f取0.015，一般沥青和混凝土道路。
要求：
HR/A≤[HR/A]
A为摩擦片总面积，mm2；
许用值[HR/A]为3.88（N·m/mm2·s1/2），小轿车。
带入数据得:
=142211.916J
=2.60<[HR/A]=[3.88（N·m/mm2·s1/2）]符合要求
（6）扭转减振器的设计计算
带扭转减振器的的从动盘结构简图如下图1所示弹簧摩擦式:
图1带扭转减振器的从动盘总成结构示意图
1—从动盘；2—减振弹簧；3—碟形弹簧垫圈；4—紧固螺钉；
5—从动盘毂；6—减振摩擦片；7—减振盘；8—限位销
1）扭转减振器极限转矩Tj
极限转矩受限于减振弹簧的许用应力等因素，与发动机最大转矩有关，一般可取，Tj=（1.5～2.0）
，对于乘用车，系数取2.0。
Tj=2.0x392N·m=784N·m
2）扭转刚度k
（N·m/rad）
由经验公式初选k
Tj
=10192N·m/rad
3）阻尼摩擦转矩Tμ
可按公式初选Tμ，Tμ＝（0.06～0.17）
选取系数=0.12
Tμ=0.12
392N·m=47.04N·m
4）预紧转矩Tn
减振弹簧在安装时都有一定的预紧。
Tn满足以下关系：
Tn＝（0.05～0.15）
，且Tn
Tμ
选取系数0.1
Tn=0.1
392N·m=39.2N·m
5）减振弹簧的位置半径R0
R0的尺寸应尽可能大些，一般取R0=（0.60～0.75）d/2
选取系数0.7
R0=0.7
d/2=66.5m
6）减振弹簧个数Zj
表2减振弹簧个数的选取
摩擦片外径D／mm
225~250
250~325
325~350
>350
Zj
4~6
6~8
8~10
>10
根据摩擦片外径D=325mm选取Zj=8
7）减振弹簧总压力F
当减振弹簧传递的转矩达到最大值Tj时，减振弹簧受到的压力F
为
F
＝Tj/R0＝11789.5N
8）极限转角
减振器从预紧转矩增加到极限转矩时，从动片相对从动盘毂的极限转角为
式中，△l为减振弹簧的工作变形量。
通常取3-12º，对汽车平顺性要求高或发动机工作不均匀时，
取上限。
具体见参考书目1
选取
=
（7）从动盘毂的设计计算
从动盘毂是离合器中承受载荷最大的零件，它几乎承受由发动机传来的全部转矩。
从动盘毂的花键孔与变速器第一轴的花键轴配合，目前大都采用齿侧定心的矩形花键，花键副之间为间隙配合。
花键结构尺寸的选择可依据从动盘外径D和发动机最大转矩Temax，按表3选取从动盘毂花键尺寸。
表3从动盘毂花键尺寸系列
摩擦片外径D/mm
发动机最大转矩Temax/（N·m）
花键尺寸
挤压应力
/MPa
齿数n
外径D’/mm
内径d’/mm
齿厚t/mm
有效尺长l/mm
250
200
10
35
28
4
35
10.4
280
280
10
35
32
4
40
12.7
300
310
10
40
32
5
40
10.7
325
380
10
40
32
5
45
11.6
350
480
10
40
32
5
50
13.2
380
600
10
40
32
5
55
15.2
410
720
10
45
36
5
60
13.1
1）根据摩擦片外径D=325mm选取从动盘毂花键尺寸
n=10mm
=28mm
=24mmt=5mml=45mm
=11.6MPa
2）花键毂轴向工作长度应满足以下两项要求：
a.导向要求。
为了保证从动盘毂在变速器第一轴上滑动时不产生自锁，花键毂的轴向长度不宜过小，一般应与花键外径大小相同，对于工作条件恶劣的离合器，其盘毂的长度更大，可达花键外径的1.4倍。
b.强度要求。
花键尺寸选定后应进行挤压应力强度校核。
F为花键的齿侧面压力；
分别为花键的内外直径；Z为从动盘毂的数目；Temax为发动机最大转矩392N·m；n为花键齿数；h为花键齿工作高度2mm；l为花键有效长度45mm。
强度校核：
将上述数据带入式中得
F=13066.7Nh=0.002m
=9.53MPa<[11.6MPa]符合要求
六、液力操控系统设计
液力操控系统示意图
七．教材及参考书
1《汽车设计》第四版，主编：
王望予，机械工业出版社
2《汽车设计课程设计指导书》主编：
王丰元，中国电力出版社
3《汽车设计课程设计指导书》主编：
王国权，机械工业出版社
4《汽车设计》主编：
刘涛，北京大学出版社
5《车辆自动变速理论与设计》主编：
葛安林，机械工业出版社
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