毕业设计（论文）液力传动变速箱设计说明书

毕业论文（设计）题目液力传动变速箱设计（英文）ADESIGNOFGEARBOXWITHHYDRODYNAMICTRANSMISSION院别广东技术师范学院专业机械设计制造及其自动化（汽车工程）姓名王增龙学号2006090343122指导教师徐兰英答辩日期20105液力传动变速箱设计摘要本课题是设计一个液力传动变速箱，液力传动变速箱是汽车中的驱动设备，广泛的应用于叉车、牵引车、挖掘车等工业车辆中。本论文设计一个驱动60吨的液力传动变速箱。液力传动变速箱主要由变速箱、液力变矩器、油泵总成与主调压阀和溢流阀组件、操纵阀组件、离合器和液压控制等部分组成。由液力变矩器提供转矩和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱，液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。所采用的换档方式要求操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。关键字液力传动变速箱；液力变矩器；离合器；操纵阀ADESIGNOFGEARBOXWITHHYDRODYNAMICTRANSMISSIONABSTRACTTHEISSUEISTODESIGNAHYDRAULICTRANSMISSIONGEARBOX,HYDRAULICTRANSMISSIONGEARBOXISINAVEHICLEDRIVENEQUIPMENT,WIDELYUSEDINFORKLIFTTRUCKS,TRACTORS,MININGTRUCKSANDOTHERINDUSTRIALVEHICLESACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFTHISDESIGN,THISTHESISISADRIVEOF60TONSOFHYDRAULICPOWERTRANSMISSIONDESIGNPROCESSMAINLYBYTHETRANSMISSIONHYDRAULICTRANSMISSIONGEARBOX,TORQUECONVERTER,OILPUMPASSEMBLYWITHTHEMAINPRESSUREREGULATINGVALVEANDPRESSURERELIEFVALVECOMPONENTS,CONTROLVALVECOMPONENTS,CLUTCHANDHYDRAULICCONTROLCOMPONENTSPROVIDEDBYTHEHYDRAULICTORQUECONVERTERANDAFORWARDSECONDGEAR,SECONDGEARBACKATOTALOFFOURSTALLSINTHEPOWERSHIFTTRANSMISSIONS,HYDRAULICPOWERTRANSMISSIONUSINGASINGLESTAGETWOPHASETHREEWHEELTORQUECONVERTERINTEGRATEDTYPESOTHATTHEHYDRAULICTORQUECONVERTERTRANSMISSIONWITHHYDRAULICTRANSMISSIONOUTPUTGEARAUTOMATICADAPTATIONTOCHANGESINEXTERNALLOADWITHCORRESPONDINGCHANGESINITSOUTPUTTORQUEANDSPEED,BUTALSOREQUIRESTHEABILITYTOABSORBANDREMOVEFROMTHEENGINEANDTHEOUTERLOADONTHETRANSMISSIONOFSHOCKANDVIBRATIONTHEAPPROACHREQUIRESCONTROLGEARUSEDINSIMPLE,EASY,SMOOTHSTART,THELARGEROPERATORSTOREDUCELABORINTENSITYKEYWORDHYDRAULICTRANSMISSIONGEARBOXHYDRAULICTORQUECONVERTERCLUTCHCONTROLVALVE目录1绪论111选题的意义与目的112液力传动变速箱在国外的应用213液力传动变速箱在我国的发展与应用314创新思路32总体方案的设计421结构介绍41、变速箱42、液力变矩器43、油泵总成44、主调压阀、溢流阀部件55、操纵阀部件56、离合器522主要参数53变速箱、液力变矩器与液压传动部分731变速箱设计7311变速箱传动方案设计73121前进挡齿轮设计83122前进挡轴的设计9313倒挡设计93131倒档零件设计1032液力变矩器设计10321液力变矩器的结构与工作原理10322液力变矩器的设计计算113221液力变矩器的转矩功率计算113222液力变矩器循环圆设计123223液力变矩器叶片设计1333液压传动部分13331液力传动变速箱油路原理13332油泵总成设计14333主调压阀、溢流阀部件164离合器与操纵阀组件1741离合器的功用及结构方案的确定17411离合器的功用17412离合器的结构方案分析1742湿式多片式液力离合器的结构与工作原理22421结构介绍22422工作原理2343前进离合器的设计与计算25431离合器的基本参数和主要尺寸的选择2642从动盘、压盘的设计284321从动盘的设计284322压盘设计31433压紧弹簧、扭转减震器的设计324331压紧弹簧的设计计算324332扭转减振器的设计3344倒档离合器的设计与计算34441倒档离合器的基本参数和主要尺寸的选择35442从动盘、压盘的设计364421从动盘的设计364422压盘设计39443压紧弹簧、扭转减震器的设计404431压紧弹簧的设计计算404432扭转减振器的设计4145操纵阀组件41451离合器操纵机构介绍41452操纵阀原理简介43453操纵阀结构设计4446换挡机构465总结47参考文献48致谢491绪论11选题的意义与目的汽车是作为一种交通工具而产生的，但是汽车发展到今天已经不能把它理解为单纯的“行”的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。人类社会及人民生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常生活的活动范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。随着社会节奏的加速以及人们生活水平的提高，对汽车来说，人们要求它有自重轻、行使速度高、加速性能好、使用于各种路面上甚至无路地区行驶及机动灵活等特点。为了满足汽车各种行使的需求，在汽车上要需要有一套复杂的传动系统。现代汽车上最常用的是机械式传动系统，它是由发动机以及离合器、变速器、万向节传动轴、主减速器、差速器和驱动车轮的传动装置（如半轴）等部件组成。其中离合器是作为一个独立的部件而存在的。它在传动系统中起着传扭、分离传动、减振和过载保护多重功用，其品质攸关汽车的性能，对于使用工况复杂、超载严重的中国汽车更是如此。随着汽车发动机转速和功率的不断提高、汽车电子技术的高速发展，人们对离合器的要求越来越高。从提高离合器工作性能的角度出发，传统的推式膜片弹簧离合器结果正逐步地向拉式结果发展，传统的操作形式正向自动操作形式发展。因此，提高离合器的可靠性和使用寿命，适应高转速，增加传递转矩的能力和简化操作，已成为离合器的发展趋势。现在国内外的汽车、拖拉机、坦克、装甲运输车、装载机、铲运机、挖掘机等很多机械和车辆都采用了液力传动变速，液力传动已经占觉得的优势地位。（1）液力传动具有两盒的自适应性能。采用液力传动变速箱的工程机械和车辆，在困难和复杂的路面上行驶或外负载增大时，液力变矩器能使车辆自动增大牵引力，同时降低行驶速度，以克服增大的外负载；反之，当路面情况良好或外负载降低时，车辆又能够自动地减少牵引力和提高行驶速度。（2）提高车辆的通过性和具有良好的低速稳定性。装有液力传动变速箱装置的车辆课在泥泞、沙、雪等地面上行驶，能够提高车辆的通过性具有良好的低速稳定性。（3）世界环境的不断恶化以及石油的不断消耗殆尽变速器的开发应用变得更为重要，降低了排放污染。（4）简化操纵，提高驾驶员的舒适性，可以使车辆平稳起步，减少换挡或不换挡；在行驶过程中，液力元件可以吸收和减少振动、冲击，从而提高车辆乘坐的舒适性。随着国家经济建设的不断发展,对液力传动变速箱的需求量将逐年大幅度增加。在这里,我们还清楚地看到,液力传动变速箱用户对性能要求越来越高，以高性能价格比作为选择机型的一个重要参数,来获取最大的经济效益和社会效益。液力传动变速箱生产企业,产品更新换代速度加快,近年来已开发出不少新一代高档次的液力传动变速箱产品。各类液力传动变速箱所占市场份额的这种变化,一方面显示出中国液力传动变速箱用户已逐渐成熟,广大用户需要的是高质量、高水平、高效率的液力传动变速箱,以及要求有一个合理的价格和良好的售前、售后服务。另一方面也要求液力传动变速箱生产企业致力于提高产品的水平和质量、树立用户至上,全心全意为用户服务的观点,以新的形象、高质量的产品参与市场竞争,重新赢得市场。总之,中国液力传动变速箱市场将持续呈波浪型发展,从科学的发展观来看,要摒弃一切脱离实际的超前。今后一个时期液力传动变速箱市场火爆式的炎夏恐难遇到,我们期待温暖、柔和、生机勃勃的春天的到来。期望中国液力传动变速箱市场能够持续、稳定、健康发展。12液力传动变速箱在国外的应用液力传动得研究与应用出现于20世纪初，在军事工业、民用工业得广泛运用，如拖拉机、汽车、工程机械、建筑机械等制造行业，美国自20世纪70年代起，每年在轿车上液力传动变速箱得装备达90以上，而在市区公交车上几乎达到100。在各种工程机械中，液力传动已经占绝对得优势地位。液力传动变速箱不仅广泛应用于各种车辆中，而且也被广泛应用于诸如石油钻探机械、冶金机械、化工机械、矿山机械、食品机械等各种工业机械中。在汽车工业中，美国的通用汽车公司、福特汽车公司，日本得丰田、日产公司，德国得奔驰、ZF公司，意大利得菲亚特公司等都生产了有液力传动变速箱配二挡、三挡或四挡的汽车。在工程机械方面，日本生产得KLD100转载机、美国卡特皮勒公司生产得950B和966D转载机，日本小松公司生产得D8512A型推土机，美国卡特皮勒公司生产得T25D、日本丰田公司生产的424FG14型、日产公司生产得135DL和长河MFL460型、意大利菲亚特公司生产的D115C型叉车都装备了液力传动装置。从汽车诞生至今的100多年时间内，汽车工业从无到有，以惊人的速度向前发展。汽车对人类的生活水平方式产生了很大的影响，人类的生活需求又对汽车的发展产生了极大的推动作用。随着人们生活水平的提高，对汽车性能的要求也越来越高，希望汽车更快捷、舒适、安全、可靠。近年来，自动变速器和无极变速器的装车率越来越高，人们以前的许多梦想得以实现。13液力传动变速箱在我国的发展与应用在20世纪50年代，我国机车工业自行设计制造了“卫星号”（即“东方红1型”）液力传动内燃机车。我国汽车工业自行设计并批量生产的液力传动红旗牌轿车CA770，采用了四元件综合式液力变矩器配两挡行星自动变速箱和液压传动系统。在此基础上还设计制造了CA774型红旗牌轿车，它是CA770型得改进型。目前，国产轿车如奥迪、捷达、别克等均有装备液力传动变速箱的型号。我过自行设计并批量生产的上海牌32吨自卸载重汽车（SH180）采用了包含四元件综合式液力变矩器、固定轴式变速箱、液压操纵的液力传动系统。在工程车辆中，采用液力传动的机械占有优势。装载机中ZL20、ZL30、ZL40、ZL50、ZL60、ZL70、ZL80、ZL90以及ZM425木材装载机中都采用了液力机械传动变速箱。液力元件有三元件综合式变矩器、四元件综合式变矩器或双涡轮液力变矩器；变速箱有定轴式和行星式两种，采用动力换挡，液力操纵。在C7型铲运车、C65型推土机运车以及3平方米短臂挖掘机，在港口、码头、车站、仓库、车间装卸用得叉车上，在轮式和履带式推土机中也采用液力传动系统。除此之外，我国自行研制得一些石油钻机、采煤机械、龙门吊车、带式输送机、履带式战斗车辆和自行火炮等车辆和机械也都配备了液力元件。14创新思路随着国内汽车市场的发育成长，液力传动变速箱产品型谱逐步细化，产品的针对性越来越强，因此在保证现有液力传动变速箱生产和改进的同时，要充分认识到加入WTO后良好的合作开发机遇，取长补短，要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势，要紧跟客车低地板化、绿色环保化、城市公交大型化的发展方向，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车用液力传动变速箱。2总体方案的设计21结构介绍液力传动变速箱是由变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀部件和离合器组成。下面逐步介绍各个部件1、变速箱本次变速箱设计选用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮因其使用寿命长，传动平稳和噪声小而得到广泛使用。设计要求变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以变速箱的低档布置在靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。轴的设计输出轴上的功率P70KW，转速N2200R/MIN，转距T70NM。2、液力变矩器本次设计的液力变矩器为单级二相三元性结构，选用冲焊型液力变矩器。它有三个工作轮泵轮、涡轮、导轮。它直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。通过泵轮将输入的机械能转变为工作液体的动能、压力能，再经涡轮将液体的动能转变为机械能而输出，在这一过程中，通过导轮增加了输出力矩。它能根据外载荷的变化自动完成无级变矩、无级变速的平稳传动，有效衰减了传动中的冲击和震动。根据动力机净标定转速和功率NBNDB2200R/MIN1，PDB70KW。根据液力变矩器的零工况泵轮公称扭矩MBGO70NM进一步确定变矩器的型号为YJH315型3、油泵总成油泵通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。本次设计中，泵必须安装在变矩器的机壳上，并靠变矩器的输出轴来驱动。如果把泵直接安装在变矩器的输出轴上，则就回使变矩器变的体积庞大，而且在工艺上也是有很大的困难。因此我们根据泵的的动力输入方式，可以确定使用齿轮泵，这样实现起来方便而且效率高本次设计采用的油泵型式是月牙型的定量泵。4、主调压阀、溢流阀部件调节主回路油压的调压阀称为主调压阀。油泵产生的液压调节后形成主油路压力，作为整个液压系统中各阀的基础液压。当油泵把油液输送到液压系统时，油泵的输出油压随着发动机的转速增加而升高，过高的油压可能引起油泵停转或部件损坏。为了防止这种现象发生，在液压系统都设有调压阀，以调节和保持主回路的油压，起到限压和溢流的作用。5、操纵阀部件操纵阀的作用是通过控制离合器的限制或接通来实现换挡，微动阀的作用是调压。液压式操纵阀由总泵主缸、分泵工作缸、管路系统、回位弹簧等组成。具有摩擦阻力小，传动效率高，质量小，布置方便，接合柔和有助于降低猛接离合器时传动系的动载荷。系统刚度好有助于减小自由行程，也便于远距离操纵及采用可翻倾式驾驶室等优点。本次设计选用液压式操纵阀。6、离合器本次离合器设计的要求为摩擦面多，接合平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小、使用寿命长，故选用湿式多片液力离合器，共设计两个离合器，即一个前进离合器和一个倒挡离合器。湿式多片液力离合器的结构包括离合器盖、回位弹簧，滚针轴承，摩擦片等部件。主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结构，操纵阀是控制离合器限制或接通的装置。22主要参数驱动60吨的液力传动变速箱主要设计参数1）外形尺寸740580620MM2）功率70KW3）转速2200R/MIN4）油压1215MPA5）力矩70NM6）净质量400KG7）变速要求四级3变速箱、液力变矩器与液压传动部分31变速箱设计311变速箱传动方案设计以下是液力传动变速箱的总体方案图，如图31图31总体方案图说明前进一挡由输入轴经齿轮2和8结合，由输出轴输出；前进二挡由输入轴经齿轮1和7结合，由输出轴输出；后退一挡由输入轴经齿轮3和6，过中间轴，又由齿轮5和8，最后有输出轴输出；后退二挡由输入轴经齿轮3和6，过中间轴，又由齿轮4和7，最后有输出轴输出；表31挡位齿数表312前进挡设计由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的，所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况，应该将它们分为前进挡工作区和后退档工作区两大类。前进挡工作区在这个区内的工作特点是行车利用率较高，因为它是汽车的经济性档位。在高档工作区内的齿轮转速都比较高，因此容易产生较大的噪声，特别是增速传动，但是它们的受力却很小，强度应力值都比较低，所以强度裕量较大，即使削弱一些小齿轮的强度，齿轮匹配寿命也在适用的范围内。因此，在前进档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳，而强度只是第二位的因素。档数多少影响到档与档之间的传动比比值。比值过大会造成换档困难。一般认为比值不宜大于1718。因此如最大传动比与最小传动比之比值愈大，档位数也应愈多。对于轿车而言，由于其行驶车速高，比功率大，最高档的后备功率也大，即最高档的动力因素大，所以其最高档与起动档的动力因素间的变化范围较小。重型货车的比功率更小，使用条件也更复杂，所以一般采用六档至十几个档的变速箱，以适应复杂的使用条件，从而使汽车具有足够的动力性和良好的燃油经济性。但本设计为了满足使用要求，挡数设计为前进为二挡3121前进挡齿轮设计（1）合理选用模数在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。但为了经济性和用途的要求，初选模数M4。（2）合理选用压力角对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲，轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。档位参数前进一挡前进二挡后退一挡后退二挡齿数282Z48848128748483Z628485848483Z6484848传动比（I）175056175056（3）合理选用螺旋角为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在30度左右。（4）分析齿顶宽对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。对于汽车变速箱齿轮，一般推荐其齿顶宽不小于02504M。3122前进挡轴的设计第一轴和中间轴（3045,DAM1）第二轴（33MAX17,ET2）式中发动机的最大扭矩，NMAXET轴的直径D与轴的长度L的关系可按下式选取第一轴和中间轴D/L016018；第二轴D/L018021。图32轴的设计图313倒挡设计倒档概述由于倒档使用率不高，为了经济性，采用和前进挡一样的设计。为实现倒档传动，利用在前进档的传动路线中，加入一个中间传动齿轮的方案，也有利用两个联体齿轮的方案。由于前者结构简单，鼓采用中间传动齿轮实现倒挡。3131倒档零件设计图33倒退一挡齿轮图34倒车轴32液力变矩器设计321液力变矩器的结构与工作原理变矩器的结构包括泵轮、涡轮、导轮和罩轮，泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装有许多扭曲的叶片，叶片内缘则装有让变速器油液平滑流过的导环。变矩器壳体与曲轴后端的驱动盘相连接。同泵轮一样，涡轮也装有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶片的扭曲的方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相连。泵轮叶片与涡轮叶片相对安置，中间有34MM的间隙。导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与油泵连接在一起的导轮轴上，油泵安装在变速器壳体上。液力传递过程如下图图35液力传递过程示意图泵轮涡轮导轮泵轮，依次反复循环。涡轮扭矩泵轮液流冲击涡轮的扭矩导轮反作用扭矩液力变矩器的工作原理示意图如下图36工作原理示意图322液力变矩器的设计计算3221液力变矩器的转矩功率计算液力变矩器主要依靠其泵轮来吸收从发动机或输入轴传递而来的功率或转矩。泵轮转矩TBGBNB2D5（33）式中B泵轮功率系数转矩系数取决于变矩器的型式和几何形状以及TB，NB和D所用的单位。对于一组几何相似的液力变矩器在等倾角（运动学相似）工况下时，它是常数，而当转速比I改变时，则发生变化，即B是转速比的函数。上述转矩及功率的计算方程，同样适用于涡轮，其型式为TTGTNT2D5（34）利用B及T值，可以计算出表示液力变矩器的其他数值。1）变矩比KTT/TBT/B2）效率KIT/BI求得这些数值以后，可以根据上3），4）式求出转矩系数K及转矩TB值及TT值。实际应用中求输入输出特性来得到。3222液力变矩器循环圆设计1）循环圆形状的选择采用圆形循环圆。2）工作轮在循环圆中的排列位置径流式工作轮从轴面图看，液流沿着叶片半径方向流动。我们按照设计要求和生产方便采用这种。3）循环圆尺寸的确定A）先确定变矩器有效直径根据动力机净标定转速和功率NBNDB2200R/MIN1PDB70KW查液力变矩器系列型谱图,可初步选用有效直径为D315MM,公称力矩为63NM的液力变矩器B）确定循环圆内径通过直径比MD/D，D循环圆内径，D为有效直径。对一般失效变矩比，0M1/3；而对失效变矩比K要求高的变矩器，M的取值范围为04045。取M04，DMD04315126。0C）循环圆形状系数A循环圆形状系数AL/L，L为循环圆内环的径向长度，L121为循环圆外环的径向长度。A的取值范围为043055。取A05，计算得LD22D315126189，LAL945。012D）循环圆宽度BBD。式中B为循环圆的轴向宽度。一般取值范围为B0204，取B03，故B03315945。3223液力变矩器叶片设计叶片设计拟采用环量分配法。直径为315MM的变矩器，对于载重汽车，因功率储备小，动力变化范围大，载荷变化剧烈，故应选取能容较大，具有小正透性（102零速工况和高效区变矩系数大K02535以内空载损失小的液力变矩器直径为315MM的变矩器，采用K30。本次设计的液力变矩器的0装配图如下图所示图37液力变矩器装配图33液压传动部分331液力传动变速箱油路原理原理图如下所示图38液力传动变速箱总体油路图以上图是从油箱出来的油的部分油路。油液的选用根据变矩器的要求，再根据温度的要求及工况的要求，选择6号压力油。油液从油箱出来经过精滤油器过滤杂质，到齿轮泵。经过泵的加压一部分到了主调压阀，在那里经过压力调节，送入变矩器。另一部分进入直动式减压阀减压后到达离合器。从而带动操纵阀工作到达液压缸，实现换档。离合器处于挂档状态，当处于中间位置时，2个档都没挂上。这样以来，就解决了2个换档工作时会互相干扰的问题。而我们在离合器缸中，活塞的两边都加上弹簧，以使它能准确、迅速的回中间位置。为了简化设计，并达到迅速、准确的换档，我们把液压缸安装在2根轴上。这样我们可以通过简单的液压缸里的杆的左右运动，实现换档。332油泵总成设计油泵安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。选取齿轮泵的几何排量为QB由几何排量公式有QB2M2ZB/（Z）M（Z）MB（35）式中M齿轮模数；Z齿轮齿数；B齿轮齿宽。选用内啮合齿轮外齿轮Z10M25B01M内齿轮Z7M25B01M取101QB2M2ZB/（Z）M（Z）MB401/RML根据变矩器的液压要求，取齿轮泵额定压力为25MPA,最大压力为MPA，最低为MPA容积效率为85。齿轮泵设计图如下图39泵的过渡配合图通过过度齿轮与变矩器输出啮合来带动齿轮泵，由于变矩器的输出是不断变化的，因此泵的的输出也是变化的。过度齿轮是用来把泵和变矩器的输出轴隔离开来，以方便泵的安装，减小变矩器的尺寸。内啮合齿轮泵的输入轴是和过度齿轮同轴的。壳体的设计为了给过度齿轮和泵的结合设计，很好的保护和防止油液的污染，必须给其装上外壳。起齿轮边界总高度170毫米，为了给油液的运行留下足够的空间和过度齿轮的运转啮合，给它两边都留下20毫米的空间。根据对工作状况的分析，和对油液压力的校核，选择2毫米的锻钢作为机壳。泵的厚度选为20毫米。泵和齿轮被密封在壳体里，可以最大限度的保护泵的工作，并且由于壳体呈扁圆形状，可以很好的节省空间，为变矩器设计的小型化有很大的帮助，该壳体装在变矩器的壳体。333主调压阀、溢流阀部件主调压阀是将油泵产生的液压调节后形成主油路压力，作为整个液压系统中各阀的基础液压，可通过主油路压力检测口测量出主油路压力。由于主调压阀是为变矩器调压的，而变矩器的进口压力为045MPA07MPA之间的。因此必须在以上的主调压阀的基础上进行适当的改进，就可符合设计要求。根据主调阀压力的调节的关系，取弹簧的劲度系数为K11107N/M节流孔油压为02MPAS（00440044）（002002）153610602106（003）211105X1536103PX40即该弹簧预留压紧长度为40如下图设计图310主调压阀4离合器与操纵阀组件41离合器的功用及结构方案的确定411离合器的功用离合器的主要功能是切断和实现对传动系的动力传递。1汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；2在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；3限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏；4有效地降低传动系中的振动和噪声。为了保证离合器具有良好的工作性能，对离合器设计提出如下基本要求1）能在任何行驶情况下，可靠地传递发动机的最大扭矩。2）接合平顺、柔和。即要求离合器所传递的扭矩能缓和地增加；3）分离迅速、彻底；4）从动盘的转动惯量小；5）有良好的吸热能力和通风散热效果，保证离合器的使用寿命。6）避免传动系产生扭转共振，具有吸收振动、缓和冲击的能力。7）操纵轻便，以减少驾驶员的疲劳；8）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中变化要尽可能小；9）应有足够的强度和良好的动平衡；412离合器的结构方案分析（1）从动盘数的选择单片离合器结构简单，尺寸紧凑，散热良好，维修调整方便，从动部分转动惯量小，在使用时能保证分离彻底、接合平顺。双片离合器与单片离合器相比，由于摩擦面数增加一倍，因而传递转矩的能力较大；一般用在传递转矩较大且径向尺寸受到限制的场合。多片离合器多为湿式，接合更加平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小，摩擦表面温度较低、磨损较小、使用寿命长，主要用于重型牵引车和自卸车上。现在汽车上的变速箱的离合器多为湿式多片离合器，因为片式摩擦元件有以下一些优点1传递的转矩大，可通过增加片数来提高摩擦扭矩2布置方便3摩擦元件的受力情况与旋转方向无关4压力分布均匀，磨损均匀5不用专门调整摩擦片间隙的装置。湿式离合器以下特点L湿式离合器用油冷却摩擦片，有较快的散热速率；2湿式离合器接合时，缸内离心油压影响压紧力和储备系数。分离时离心油压仍然作用于活塞上；3湿式离合器对摩擦材料和润滑油有专门的要求；综上所述故选用湿式多片离合器。（2）离合器结压盘的选择离合器有摩擦式，电磁式，液力式。摩擦式应用广泛。摩擦式工作表面形状包括锥形、鼓形和盘形，锥形和鼓形其从动部分转动惯量太大，引起变速器换档困难，且结合不够柔和，易卡住。故选择盘形摩擦式离合器。（3）压紧弹簧和布置形式的选择1）周置弹簧离合器的压紧弹簧采用圆柱螺旋弹簧，采用若干个螺旋弹簧作压紧弹簧，并沿摩擦盘圆周分布，同时有若干个分离杠杆也是圆周分布。其特点是结构简单、制造容易。2）中央弹簧离合器采用一至两个圆柱螺旋弹簧或用一个圆锥弹簧作为压紧弹簧，并且布置在离合器的中心，此结构轴向尺寸较大。此结构多用于重型汽车上。3）斜置弹簧离合器的弹簧压力斜向作用在传力盘上，并通过压杆作用在压盘上。它的显著优点是在摩擦片磨损或分离离合器时，压盘所受的压紧力几乎保持不变4）膜片弹簧离合器是以膜片弹簧作为压紧弹簧的。如图41所示它的优点为1）膜片弹簧具有较理想的非线性特性；2）膜片弹簧轴向尺寸小径向尺寸大结构简单，零件数目少，质量小，可靠性高；3）高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定，平衡性好；4）膜片弹簧与压盘以整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片的接触良好，摩擦均匀，故能在从动盘摩擦片磨损后，仍能可靠地传递发动机的转矩，而不致产生滑磨5）易于实现良好的通风散热，维修保养方便，使用寿命长；6）有利于大批量生产，降低制造成本。近年来，膜片弹簧离合器不仅在轿车上大量采用，而且在轻、中、重型货车上也被广泛采用。图41膜片弹簧离合器故选用膜片弹簧离合器（4）分离时离合器受力形式选择拉式膜片弹簧需专门的分离轴承，结构较复杂，安装和拆卸较困难，且分离行程略比推式大些推式摸片弹簧结构简单，安装拆卸较简单。故结合本设计的特点，选用推式膜片弹簧（5）膜片弹簧支承形式的选择推式膜片弹簧支承结构按支承环数目不同分为三种（1）双支承环形式。如下图。图A用台肩式铆钉将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖定位铆合在一起，结构简单，是早已采用的传统形式；图B在铆钉上装硬化衬套和刚性挡环，可提高耐磨性和使用寿命，但结构较复杂；图C取消了铆钉，在离合器盖内边缘上伸出许多舌片，将膜片弹簧、两个支承环与离合器盖弯合在一起，使结构紧凑、简化、耐久性良好，因此其应用日益广泛。图42推式膜片弹簧双支承环形式（2）单支承环形式。在冲压离合器盖上冲出一个环形凸台来代替后支承环图43A使结构简化，或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环图43B，以消除膜片弹簧与支承环之间的轴向间隙。图43推式膜片弹簧单支承环形式（3）无支承环形式。利用斜头铆钉的头部与冲压离合器盖上冲出的环形凸台将膜片弹簧铆合在一起而取消前、后支承环图44A；或在铆钉前侧以弹性挡环代替前支承环，离合器盖上环形凸台代替后支承环图44B，使结构更简化；或取消铆钉，离合器盖内边缘处伸出的许多舌片将膜片弹簧与弹性挡环和离合器盖上的环形凸台弯合在一起图44C，结构最为简单。图44推式膜片弹簧无支承环形式所以选用双支承环形式。（6）压盘驱动形式选择压盘的驱动方式主要有凸块窗孔式、销钉式、键块式和传动片式。前三种的共同缺点是在联接件之间都有间隙，在驱动中将产生冲击和噪声，在零件相对滑动中有摩擦和磨损，降低了离合器传动效率。传动片式是近年来广泛采用的结构，传动片的弹性允许其作轴向移动。此结构中压盘与飞轮对中性能好，使用平衡性好，使用可靠，寿命长，一般采用高碳钢。故选择传动片式。（7）扭转减振器的选择它能降低发动机曲轴与传动系接合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固有频率，增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产生的瞬态扭振。故要有扭转减振器。（8）离合器的操纵机构选择机械式质量大，机械效率低，远距离操纵时布置较困难，寿命短，用于轻形车；气压式突出优点只是操纵轻便；液力式传动效率高，质量小，布置方便，离合器接合较柔和，可降低猛接离合器时传动系的动载荷，它不仅用于中、小型车，在重型汽车上也日益增多。故选择液力式。综上所述，本次离合器设计采用湿式多片式液力离合器。下面着重讲解湿式多片式液力离合器。42湿式多片式液力离合器的结构与工作原理421结构介绍湿式多片液力离合器是液力传动变速箱中最重要的换挡执行元件之一，它由离合器鼓、离合器活塞、回位弹簧、弹簧座、1组钢片、1组摩擦片、调整垫片、离合器毂及几个密封圈组成。多片离合器包括一个或多个回位弹簧、回位弹簧座、油封、一个或多个压盘和挡圈。对多片离合器分离状态时的摩擦片和钢片的间隙，各种不同型号的变速箱的标准不尽相同，通常在1822MM之间。离合器的活塞回位弹簧有三种中央一个大螺旋弹簧；周边布置几个小螺旋弹簧；一个蝶形弹簧。其中周置数个小螺旋弹簧的结构为最多。设置回位弹簧的目的是让活塞回位。湿式多片式离合器是利用液压压力来驱动齿轮。当离合器结合时，离合器活塞内的液压使一组螺旋弹簧零件受力，这将驱使一组离合器盘和摩擦盘压在固定的压力盘上。摩擦片内缘处有内花键齿，以便与离合器鼓上的外花键相啮合。离合器鼓与齿轮组相连，这样就可以接受传递过来的力。为分离离合器，离合器活塞中的液压就会降低，在弹簧的作用下，离合器就会分开。下图为湿式离合器结构图图45湿式离合器结构图湿式多片液力离合器作为换档执行装置。这种换档离合器因位于变速箱内部，径向尺寸受到严格限制，而传递的转矩又很大，故做成多片式。（图46）46湿式多片换挡离合器结构图422工作原理湿式多片式液力离合器装在液力变速箱的输入轴上，通过控制阀将压力油分配给前进或后退离合器，实现前进、后退换挡。当液压控制系统将作用在离合器液压缸内的液压油的压力解除后，离合器活塞在回位弹簧的作用下压回液压缸的底部，并将液压缸内的液压油从进油孔排出。此时钢片和摩擦片相互分离，两者之间无压力，离合器鼓和离合器毂可以朝不同的方向或以不同的转速旋转，离合器处于分离状态。离合器处于分离状态时，其液压缸内仍残留有少量液压油。由于离合器鼓是和变速箱输入轴某一基本元件一同旋转的，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下会被甩向液压缸外缘处，并在该处产生一定的油压。若离合器鼓的转速较高，这一压力有可能推动离合器活塞压向离合器片，使离合器处于半结合状态，导致钢片和摩擦片因互相接触摩擦而产生不应有的磨损，影响离合器的使用寿命。为了防止这种情况出现，在离合器活塞或离合器鼓的液压缸壁面上设有一个由钢球组成的单向阀。当液压油进入液压缸时，钢球在油压的推动下压紧在阀座上，单向阀处于关闭状态，保证了液压缸密封；当液压缸内的油压被解除后，单向阀钢球在离心力的作用下离开阀座，使单向阀处于开启状态，残留在液压缸内的液压油在离心力的作用下从单向阀的阀孔中流出，保证了离合器的彻底分离。当离合器处于结合状态，互相压紧在一起的钢片和摩擦片之间要有足够的摩擦力，以保证传递动力时不产生打滑现象。离合器所能传递的动力的大小主要取决于摩擦片的面积、片数及钢片和摩擦片之间的压紧力。钢片和摩擦片之间压紧力的大小由作用在离合器活塞上的液压油的油压及活塞的面积决定。当压紧力一定时，离合器所能传递的动力的大小就取决于摩擦片的面积和片数。湿式多片液力离合器是利用液压压力来驱动齿轮。当离合器结合时，离合器活塞内的液压使一组螺旋弹簧零件受力，这将驱使一组离合器盘和摩擦盘压在固定的压力盘上，油压的建立是由变速箱控制的。摩擦片内缘处有内花键齿，以便与离合器鼓上的外花键相啮合。离合器鼓与齿轮组相连，这样就可以接受传递过来的力。为分离离合器，离合器活塞中的液压就会降低，在弹簧的作用下，离合器就会分开。湿式多片液力离合器有前进、倒退两个离合器,前者工作时后者则分离。整个离合器采用齿轮结构,这样可使整个变速箱结构更紧凑。前进时,油缸推动离合器压盘使前进离合器接合,动力经从动片输出倒退时,倒退离合器接合,此时将倒退离合器从动片固定。湿式多片液力离合器工作原理如图47所示。1输入轴2内行星齿轮3外行星齿轮4行星架5行星加齿圈6倒挡离合器主动片7倒挡离合器从动片8前进离合器从动片9前进离合器主动片10太阳轮图47湿式离合器工作原理示意前进离合器和一个倒挡离合器的工作原理分别如下所述1前进挡离合器工作原理前进挡离合器工作时，倒挡离合器放松，高压油通过太阳轮上的油道进入活塞腔，随着油压的逐渐增加，活塞克服回位弹簧的阻力向前运动，同时推动推片前进，推片前进使得离合器摩擦片，从动片做轴向运动，并互相接合。同时动力从输入轴进入，输入轴转动带动行星架右支架同向转动，从而带动摩擦片转动，此时由于从动片静止，摩擦片与从动片相对转动，在输入轴上产生与主动力矩方向相反的摩擦力矩。由于作用力与反作用力，从动片上产生与主动力矩同向的摩擦力矩，该摩擦力矩使从动片转动，经前进离合器传至太阳轮，使太阳轮系转动，通过太阳轮与主动轮固定锥盘的花键传到主动轮轴，然后经金属推力传至从动轴，竟从动轮齿轮，惰轮，输出轴输出。离合器分离时，随着油压的逐渐减小，活塞在回位弹簧的作用下向右移动，摩擦片，从动片分离。2倒挡离合器工作原理倒挡离合器工作时，前进离合器放松，高压油进入倒挡活塞，随着油压的逐渐增加，活塞克服回位弹簧的阻力向前运动，同时推动推片前进，倒挡离合器接合。此时倒挡离合器从动片不动，倒挡离合器摩擦片固定，齿圈固定。动力从输入轴进入，输入轴带动行星齿轮随之一起公转，外行星齿轮与齿圈外齿啮合，由于齿圈固定，使外行星齿轮产生反向自转。同时外行星齿轮带动内行星齿轮转动，通过内行星齿轮带动太阳轮转动，此时太阳轮与输入轴反向转动，传递到太阳轮的力矩方向发生改变，实现倒挡。后面的力矩传递路线与前进时一样。43前进离合器的设计与计算本次设计的前进离合器的结构如图48所示。它的结构包括前进挡轴，二挡齿轮，两个球轴承，滚针轴承，卡环，主动片，摩擦片，离合器毂，活塞总成，回位弹簧等等。图48前进离合器的结构图431离合器的基本参数和主要尺寸的选择摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。根据摩擦定律可表示为（4CCFFZRT1）式中，为静摩擦力矩；为摩擦面间的静摩擦因数，一般取025030；F为CTF作用在摩擦面上的总压紧力，N；RC为摩擦片的平均摩擦半径；Z为摩擦面数，是从动盘数的两倍。如摩擦片上工作压力均匀，有（4420DDAF2）式中，为摩擦面单位压力，A为一个摩擦面的面积；D为摩擦片外径；D为0摩擦片内径摩擦片的平均摩擦半径RC设摩擦片的压力均匀分布，则（43）当D/D06时（即对于轻型汽车），RC可相当准确地由下式计算（44）323DDRC4C将式42与式43代人式41得（45）式中，C为摩擦片内外径之比，CD/D，一般在053070之间。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，设计时TC应大于发动机最大转矩，即TCTEMAX（46）式中，TEMAX为发动机最大转矩。为离合器的后备系数，定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。离合器基本参数主要有性能参数和，尺寸参数D和D及摩擦片厚度B01）后备系数定义为离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，必须大于1。它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。选择时，应考虑以下几点1摩擦片在使用中磨损后，离合器还应能可靠地传递发动机最大转矩。2要防止离合器滑磨过大。3要能防止传动系过载。各类汽车值的取值范围通常为微型、轻型货车130175；中型和重型货车160225；越野车、带拖挂的重型汽车和牵引汽车2035所以，本次设计应选用2035范围，初选用3。2）单位压力0对离合器工作性能和使用寿命有很大影响。0石棉基材料PO010035MPA粉末冶金材料PO035060MPA金属陶瓷材料PO070150MPA本次设计中摩擦片用粉末冶金材料材料，选用06MPA01230CDFZTC3）摩擦片外径D、内径D和厚度B摩擦片外径D（MM）根据如下经验公式选用（4MAXEDTK7）式中为直径系数，轿车145；重型货车225240DKDKTEMAX为发动机最大转矩。取225，因为TEMAX70NM所以D188MM离合器尺寸应符合尺寸系列标准GB576486汽车用离合器盖片，所选外径D应使摩擦片最大圆周速度不超过65M/S,以免摩擦片分离。651063MAXNEDM/S，从而满足条件。摩擦片的厚度B，我国规定了三种规格，32，35，40MM。由内外径选得厚度为35MM。所以由计算所得D值及参照摩擦片尺寸系列标准GB57641998，最后选定摩擦片的尺寸为下表表41选定的摩擦片的尺寸外径D（MM）内径DMM厚度HMMCDD13C单位面积F（CM）2200140350700065722142从动盘、压盘的设计4321从动盘的设计从动盘设计主要包含从动片，从动盘毂和摩擦片等零件的结构选型和设计。设计从动盘时应注意满足以下三个方面的要求1）为减少变速器换挡时齿轮间的冲击，从动盘的转动惯量应尽可能小。2）为保证汽车起步平稳，从动盘在轴向应有弹性。3）为避免传动系扭转共振和缓和冲击载荷，从动盘上应有扭转减振器。从动盘的结构形式如图49所示1减振盘；2蝶形弹簧；3摩擦垫片；4和14阻尼片；5从动盘毂；6减振弹簧；7铆钉；8波形片铆钉；9限位销；10从动片；11和13摩擦片；12波形片图49离合器从动盘总成一从动片A结构形式常有三种典型形式整体式、分开式和组合式弹性从动片。从动片通常用1320MM厚的钢板冲压而成。从动片的材料与其结构型式有关，整体式即不带波形弹簧片的从动片，一般用高碳钢（50或85号钢）或65MN钢板，热处理硬度HRC3848；采用波形弹簧片的分开式（或组合式）从动片，从动片采用08钢板，氰化表面硬度HRC45，层深0203MM；此次从动片选用组合式。B从动片基本尺寸从动片直径对照摩擦片尺寸确定。为减小从动盘转动惯量，从动片一般较薄，通常为132MM厚钢板冲压而成，从动片的外沿部分厚度在06510MM之间。选用从动片厚度为15MM，从动片的外沿部分厚度为08MM。（二）从动毂采用齿侧定心的矩形花键，花键之间为动配合。花键毂采用锻钢，表面和心部硬度为30HRC。花键毂轴向长度不宜过小，取12倍花键轴直径。从动片直径对照摩擦片尺寸确定。从动盘外径D200MM，由花键外径D29MM花键内径D23MM齿厚B4MM花键齿数N10有效长度L25MM花键选取后应进行挤压应力J（MPA）及剪切应力J（MPA）的强度校核（422MAXJJ8ETDDZNL8）（42AX415JJEZLB9）式中，Z为从动盘毂的数目；经校核得J105MPAJ113MPA。J79MPAJ15MPA。所以，所选花键尺寸能满足使用要求（三）摩擦片离合器摩擦片在性能上应满足如下要求摩擦因数较高且较稳定，工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小。（1）具有足够的机械强度与耐磨性。（2）密度要小，以减小从动盘的转动惯量。（3）热稳定性好，在高温下分离出的粘合剂少，无味，不易烧焦。（4）磨合性能好，不致刮伤飞轮和压盘表面。（5）接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象。（6）长期停入后，摩擦面间不产生“粘着”现象。离合器摩擦片所用的材料主要有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高（大约为03045）、密度较小、制造容易、价格低廉等优点。但它性能不够稳定，摩擦因数受工作温度、单位压力、滑磨速度的影响大，故目前订应用于、轻载荷下工作。由于石棉在生产和使用过程中对环境有污染，对人体有害，故以玻璃纤维、金属纤维等到来替代石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿命较长等优点，但价格较贵，密度较大，接合平顺性较差，主要应用于载质量较大的商用车上。摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种。铆接方式连接可先可靠，更换摩擦片方便，适宜在从动片上安装波形片、但其摩擦面积利用率小，使用寿命短。粘接方式可增大实际摩