自动变速器液力变矩器毕业设计

郑州大学毕业设计（附件）题目自动变速器液力变矩器的设计院系机械工程学院专业机械工程及自动化年级207级学生姓名高光明指导教师李怀正2011年5月30日目录附录1课题申请表1附录2任务书2附录3调研报告3附录4开题报告10附录5计划进度表13附录6中检表15英文文献16英文文献翻译29毕业设计（论文）课题申请表（由指导老师填写）学院机械工程学院时间2010年11月12日课题情况课题名称自动变速器液力变矩器的设计教师姓名李怀正职称副教授学位博士教研室图学课题来源A科研B生产C教学D其它课题类别A设计B论文实施地点新校区起止时间201年12月201年6月上机时数500拟指导学生数对学生的特殊要求熟悉SOLIDWORKS等软件主要研究内容1、学习和熟悉液力变矩器的工作原理和设计步骤；2、学习和熟悉SOLIDWORKS、AUTOCAD等软件的功能和使用；3、设计液力变矩器的三维实体模型；4、完成液力变矩器的设计和绘制工程图；目标和要求1、查阅资料，翻译资料，整理开题报告；2、分析液力变矩器的原理，计算液力变矩器的参数；3、完成液力变矩器的设计、动画制作、绘制工程图；4、撰写设计计算分析说明书。特色三维建模设计。成果形式三维图、工程图、设计计算分析说明书成果价值用于汽车的连续变速、减震缓冲。科室审批意见同意。负责人签字2010年11月24日学院审批意见同意。主管院长签字2010年11月29日毕业设计（论文）任务书（由指导教师填写）学生姓名高光明学号20070130705教师姓名李怀正职称副教授题目自动变速器液力变矩器的设计主要研究内容1设计液力变矩器的结构；2制作爆炸图和动画；3绘制工程图；研究与设计方法1分析计算液力变矩器参数、结构；2用SOLIDWORKS建立三维模型；3用AUTOCAD绘制工程图；主要技术指标（或研究目标）1建立三维实体模型；2分析液力变矩器结构；3绘制工程图；主要参考文献1田晋跃车辆自动变速器构造原理与设计方法北京北京大学出版社，20052王文斌机械设计手册北京机械工业出版社20073朱经昌液力变矩器的设计与计算北京国防工业出版社，199119LINYJ,COLELOMEXPLORINGTHETRANSITONALIMPACTSOFA2DTO3DDESIGNENVIRONMENTFORTHEDEVELOPMENTOFTORQUECONVERTERS,2004汽车变速器的调研报告调查时间2011年1月3月调查对象国内的汽车变速器调查方法通过网络和参考文献进行分析随着国内汽车保有量持续快速增长，公路交通所消耗的石油资源占全国石油消耗总量的份额不断攀升。提供给用户低油耗并具备良好动力性能的汽车产品成为目前汽车企业追求的主要目标之一。对汽车的动力性和燃料经济性影响最大的是发动机的运行特性以及传动系统的速比和效率，因此，通过对目前各种汽车变速器的性能、技术特点进行调查比较，分析汽车变速器市场的现状及对汽车变速器市场进行展望。一、汽车变速器的现状及前景目前，汽车市场上装备性能更佳、功能更多的自动变速器AT轿车迅速增加。为解决AT油耗高、动力性能低的问题，汽车厂商为AT设计可供选择的多种使用模式，使其智能化适应不同驾驶需要。在经济模式下，电控单元控制变速器的执行机构在发动机转速较低时即按设定的规律曲线完成换档，以减少功率输出达到降低油耗的目的。在运动模式下，其设计的换档规律曲线是控制变速器在发动机转速较高时换档，获取发动机最多的功率，达到提高整车动力性能的目的。在变扭器锁止离合器的控制上，尽量采取合理的工况锁止条件方式选择，以优化设计达到提高传动效率的目的目前正在开发一种浸油离合器来替代液体变扭器式的AT，避免油介质在动能传递中能量的损失。但上述智能化设计，还是不能最终解决AT油耗高传动效率低的问题。因为，无论采用哪种模式，都会对发动机功率或油耗作出选择取舍。尽管普通手动齿轮变速器MT，存在许多不足，但因其结构简单、效率高、功率大的优点，现在仍大量使用。为解决上述矛盾，在动力性和经济性上超过MT的汽车变速器是CVTCONTINUOULYVARIABLETRANSMISSION无级变速技术。汽车变速器是汽车的主要装置之一，汽车行驶速度随工况、负荷的反复变化而不断变化，因此需要汽车变速器传动比的适应范围尽量宽。只有选择无级变速才能满足，因为无级变速可实现传动比的连续变化，使汽车行驶条件与发动机负载实现最佳匹配，充分发挥发动机的潜力，使发动机具有理想的动力性能，提高汽车的经济性，降低排放污染及噪音。从现代汽车变速器的市场状况和发展来看，全世界的各大厂商都对提高AT的性能及研制无级变速器CVT表现积极，汽车业界非常重视CVT在汽车上的实用化进程。目前世界上装车较多的汽车变速器是手动变速器MT、电控液力自动变速器ECT、金属带链式无级变速器CVT、电控机械式自动变速器AMT、双离合器变速器DCT及环形锥盘滚轮牵引式无级变速器IVT等数种，并具有各自优势，但其中金属带式无级变速器前景看好。ECT变扭器中的自动变速器油ATF在高速运动中，由于油液分子间的内摩擦和油液分子与各工作轮叶片表面间的摩擦所消耗的部分能量及泵轮、涡轮窄隙处油液剪切等原因会产生油液温度升高造成功率损失，存在传动效率低油耗较大的不足，另外还存在结构复杂、成本高及维修难度大等较明显缺点。欧洲格特拉克GETRAG变速箱公司开发的电控机械自动变速器AMT则克服了AT效率低等缺点，与AT相比，具有更大的发展优势。可是，AMT依旧需要复杂的电控系统来控制。二、汽车变速器传动技术（一）手动变速器MT自汽车发明以来，手动变速器一直得到广泛应用。直到20世纪60年代，大部分的汽车变速器只有3个档位，只有高速档具备同步器。当时驾驶员驾驶车辆时，必须有很好的技术，才能平顺地换档。发展至今，大多数手动变速器也搭载有5档，甚至6档速率。低档速率对节约燃料有好处，加快速度需要变高速档。（二）自动变速器AT自动变速器自上世纪40年代开始使用，南美国制造商发展起来。当时，由于电子装置还没有发展起来，只有通过液压系统才能控制有关的操纵装置。随着时代的发展，自动变速器的档位数就像手动变速器一样逐渐增加了。由于电子操纵装置和增大齿轮的速比范围，液力变扭器仅限于在车辆启动的阶段使用。这不但对降低燃料消耗有好处，而且也改善了轿车的性能。新型的5档或6档自动变速器，采用新的控制系统，与老一代产品相比，重量相当，但传递的扭矩大大增加。为了降低内部损耗，采用多档位、小速比差可以减少燃料消耗，增加车辆行驶的平顺性。从燃油经济性、运动性能和舒适性雨言，当自动变速器的档位不断增多，速比差不断减小，就很接近连续变速的CVT变速器了。（三）无级变速器CVT无级变速齿轮传动装置，是在上世纪中叶出现的。当时，由于没有合适的自动化控制操纵装置，在电子时代之前，所有的机械控制装置，最终都没有能够成功地安装在汽车上。这时，发动机的效率及行车条件都由驾驶者的行车能力来决定。直到上世纪80年代术期，CVT才首次运用在批量生产的汽车中。利用链条传送动力的装备的CVT，需要起动机离合器或液力变扭器。为了倒车还需要一套额外的倒车齿轮组。能量是通过轮盘和链子之间产生的摩擦从轴轮传到另一个轴轮。这就是问题的关键所在，因为只能用专用的润滑剂才可以避免在轴与轴之间会发生打滑或点蚀。CVT对扭矩是非常敏感的。同其他传动系统相比，升级为更大能量的发动机需要进行更多详细的检查。发动机速度和车速度没有固定的比率。此外，音响效果与手动变速器有很大的不同。由于这个原因，无级变速传动有时小受客户欢迎。噪声的问题有时可导致另外叫做“橡皮筋儿作用”的问题。以上指的是，随着车速度的增加，有可能发动机速度减低下来。为了同避这个问题，有些制造商提供以固定比率为7的CVT，这样很像齿轮传动。若软件不仔细地被起动，轴轮就容易会破坏到极限。在这种条件下，无级变速传动的作用无非是保证两个齿轮良好地啮合起来而已。由于动力传递完全取决于轮盘和链子之间的摩擦力，目前，使用CVT变速器的发动机扭矩极限大约为350到400NM。（四）自动变速的手动变速器AMT起初AMT很受人喜欢，因为价格比AT和CVT便宜得多。特别是在多档位重型卡车上，这种自动化的变速器在欧洲、北美洲占有很大市场份额。就小轿车而言，AMT却得不到广泛认可。这主要是由于换档时，会造成动力中断，这被视为不利之处。决定是否使用AMT，主要要考虑车的重量和动力传递的特性的要求。（五）双离台变速器传动DCT降低成本是发展任何一种变速器的主要驱动力。在AMT杀被广泛采用之后，双离合器变速器OCT成为了一个在AT和CVT之外的有趣选择。双离合器变速器中的零部件与手动变速器很相似。到目前为止，干式离合器的DCT，由于成本低，一直被认为是一种对小发动机有利的选择。而湿式离合器则需要一套由油泵和油压回路来驱动离合器和换档同步器。所以，湿式离合器DCT比MT的内部损耗要多，但低于AT，更大大地低于CVT。特别是对于横置发动机传动系统更是如此。（六）混合动力传动混合传动是指，车上有两个可交替或混合使用的动力源。在许多情况下，一台动力源是内燃机，另一台是由电池驱动的电动机。一般说来，混合动力的目的是减少燃料消耗和排放。这里，混合动力的关键问题是电动机的大小和它是从哪儿得到所需的能量。设计混合传动的主要任务是从制动中获得再生能源。所以可以获得的再生电力的多少取决于车辆载荷循环因数即车辆停止和行驶的比例、电动机的大小和它的特征。可以想见，最近几年有很多相关的新颖设计还在进行中。混合传动在长途运输中没有太多的好处。在混合传动系统中，电动机是个薄弱环节。因为能量和电流这两方面的限制，并且电动机的重量大、体积大、价格也高。再说，到现在对它的寿命和可靠性的研究也只处于萌芽状态而已。三、汽车变速器的特点（一）手动变速器手动变速器是最常见的变速器其换档操作遵从驾驶者的意志、结构简单、故障率相对较低，价廉枋美。近年来随着汽车工业的发展、车辆设备性能、结构变化导致车辆传动部的润滑条件较过去更为苛刻1、齿轮箱体积更小。由于使用者对燃油经济性要求提高、汽车制造商提高了后桥及变速器传动功率密度、使齿轮箱内润滑油容量变小齿轮温度和负荷提高。2、空气动力学设计改进。采用空气动力学设计可以有效握高燃油经济性但同时使后桥爱变速器周围的空气溘速降低。有OEM报道采用空气动力学设计可能使重负荷卡车手动变速器的工作温度提高2530。3、缓冲器的使用。容易在齿轮齿尖产生剥坑。4、同步器的广泛应用。在同步耐久性、抗点蚀、杭擦伤性能上对变速器油提出了更高的要求。（二）自动变速器（AT）的运行特点自动变速器能自动进行反复的加速，减速、换档等功能具有变速平滑驾驶轻便等优点，但其在油耗方面比手动变速器高515。（三）无级变速器（CVT）的运行特点无级变速器虽然具有变速柔和、舒适等特点，但变速器内能量损失过大，并不节油，承载扭矩具有局限性，成本较高。（四）自动变速的手动变速器（AMT）的运行特点自动变速的手动变速器比自动变速器和手动变速器节能，但由于其是基于手动变速器发展起来的，具有不可逾越的技术阻碍，即动力中断现象，一般应用在紧凑型车河商用车上。（五）双离合变速器（DCT）的运行特点双离台器变速器拥有2个离台器和2套输入输出轴。其工作原理是可以同时有2个挡位啮台，汽车在正常行驶时，一个离台器控制单数挡位齿轮，一个离合嚣控制双数档位齿轮；变速嚣在换档过程中，保持动力不切断。因此，双离台器变速器的优点是燃油经济性好、响应时间短、扭矩传递没有限制（与带式无级变速器相比），扭矩传进没有中断（与自动变速的手动变速器相比）。双离台器变速器的制造成本比自动变速嚣和无级变速器低，也可以使用现有手动变速嚣生产设备生产。由于双离台器变速器采用机械传动，因此在调整控制程序、改变加遗度性能后。适用于中、高档轿车和运动型汽车。双离合变速器在节能方面比5速自动变速器高15如果与混合动力车相匹配，节能效果会更加明显。四、汽车无级变速器的应用在汽车无级变速器CVT应用方面，国内与国外车型存在的差距也正在逐渐缩小。如本田开发的MULTIMATICS装备在飞度轿车上，其优点表现在变速柔顺、操纵稳定性好及节约能耗方面。此外，奥迪A6、A4、菲亚特派力奥、西耶耶、周末风、奇瑞旗云、风云、QQ、东方之子也有CVT可供选择。目前装备汽车的CVT大多数采用摩擦传动，其功率小、效率低，如V型橡胶带式、V型金属带式、多盘式、滚轮转盘式等，主要通过静摩擦力实现动力传递。从V型橡胶带无级变速器到现代的金属带式无级变速器在汽车上的实际应用，期间经历了一个世纪18861987。如今，金属带式无级变速器已经装备在欧美日等国家地区生产的中小排量汽车上。近年下线的奥迪V628L轿车就装备金属链带式无级变速器，输出功率为142KW，这实际上代表现代无级变速器研发技术水平的最高成就。在奥迪A6装备MULTITRONIC手动无级一体变速器的轿车上，预设6个手动档位，换档过程连续进行且分级变化。避免因操作而产生的迟滞顿挫感，提高舒适程度，操作简便，又能充分体验驾驶乐趣。据一汽大众现场试车介绍，装备MULTITRONIC手动无级一体变速器的奥迪A6轿车，在0100KMH加速时，比装备手动自动五速变速器的轿车快14S，比装备五速手动变速器的同类车型也快01S。且在油耗上，比手动自动一体的奥迪A6轿车变速器减少06L100KM，比手动五挡奥迫A6轿车减少02L100KM。这种变速器变速机构的核心部件是两组带轮，根据发动机工况变化通过控制系统，改变驱动轮和从动轮与金属链带的接触工作半径达到变速目的。变速范围达56，传动效率达95液力AT的传动效率在87左右。目前无级变速器的传动构件由带轮驱动，分为金属带V型轮和金属链V型轮二种形式。金属带链压紧在主动与从动V型带轮上，通过改变带轮槽宽度即可改变金属带链与V型带轮的接触半径，并因此改变传动比。不论金属带式或金属链式无级变速器，都由电控装置、液控装置和机械变速装置包括湿式多片离合器、液力变矩器或电磁偶合器等机构组成。变速器工作时，电控单元依据节气门开度信号和变速器输出轴的速度信号，经计算后向液压控制装置输出执行信号，再由液控装置输出油压调节控制离合器与伺服油缸的工作，来改变动力传递的通道及改变主动、从动带轮的工作半径实现无级变速。奥迪MULTITROMIC无级变速器可承受280NM以上的扭力，能够胜任与奥迪A624L发动机的匹配。在变速效率、速比范围、重量及生产成本等方面，已逐步突破以前只有在小型轿车低功率上的使用局限。当前，世界各大汽车厂商为提高产品的竞争力都努力研发新一代的CVT性能安全转矩容量更大，这是由于伴随现代科学技术高度发展的背景支持和全球性的能源危机以及对环境保护压力所采取的措施。例如，美国福特和通用汽车公司为研制1320L排量级的无级变速器也投入上亿美元的巨资。现在，全世界的CVT轿车年产量大约50万辆，其主要汽车品牌中，都有装备CVT的轿车在销售。汽车无级变速器无疑是当今汽车变速器发展的趋势。2006年上半年国内轿车产量为25963万辆，比上年同期增长403，在未来的1015年，中国汽车将会迎来全面发展的盛况。国内有关行业专家指出经过几年的发展后，要做到手动自动变速产品品类齐全；手动变速箱产品升级；自动变速箱将优先发展AMT、适对发展DCT、适量生产ECT，全力推动自动变速箱开发的市场化进程。五、汽车变速器的发展趋势手动变速器MT由于价格合理、燃料消耗低，估计今后手动变速器一定还会继续获得广泛的应用。为改进手动变速器MT的性能，汽车工业的主要精力集中在下列方面1提高换档的舒适性；2用轻金属降低变速器的重量；3减少内损耗，例如使用低粘度润滑油；4以合乎环境保护标准的生产工艺等有效生态方案补偿成本膨胀；5发展能用现有设备和零部件相兼容的双离台器变速器的生产平台。上述提到的情况，同时适用于前轮和后轮驱动车辆的变速器。为适应城市越来越多的汽车增长量和繁忙的交通情况，自动变速器将被广泛开发和应用已达到提高效率，降低油耗的效果。其发展趋势是（1）提高传动效率，以提高油经济性，强化驾驶性能；（2）复杂精密的电子控制；（3）提高驾驶的舒适性；（4）保障行车安全。本文介绍了不同变速器技术的发展和特点，重点介绍介绍了无级变速器在现代汽车中的应用，分析了未来汽车变速器的发展趋势。变速器朝操纵舒适、轻柔、传动效率高、低油耗、环保与低噪声方向发展，汽车自动变速市场的需求量将继续增长。由于世界能源和环境保护问题的日益突出及激烈的市场竞争，今后汽车变速器市场会呈现最佳优化设计的多层次多样化状态。手动变速器MT由于其传动效率高、功率大，油耗小、结构简单的明显优点占市场的一部分。但具有高技术水准自动化控制的手动变速器因保持MT的优点同时又因其优化设计尽量避免MT的不足将取得进展，如双离合器变速器DCT、自动变速的手动变速器（AMT）。汽车无级变速器，其摩擦传动方式的无级变速器在欧洲、日本成功应用，但这种摩擦传动的无级变速虽然有优势却又受到传动效率较低及传输扭矩的限制，需要开拓新的途径，在中小排量的汽车上占有一定市场比例。迫于全球性能源燃油经济性与排放限制的压力和汽车市场的激烈竞争，各汽车厂商都在投入，以利于研发性能更好的变速器满足市场的多样化、多层次需求，在汽车市场上新的变速器品种将会不断出现。毕业设计（论文）开题报告题目名称汽车变速器的设计学生姓名高光明专业机械工程及自动化班级07级7班一、选题的目的意义21世纪，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实，汽车与人一样，也是有着整套健康系统的有机结合体。发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂是躯干与四肢，然而连接它们的，是类似于人体经脉的变速器系统。如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢与躯干再好，汽车只能如同植物人般成为废铁一堆可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。在完成了最基本的传动功能之外，我们对变速器的要求也是越来越高，这是变速箱演变过程的首要催产素。由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我们想要知道的是，自动变速器的未来究竟将走向何方在当前多种技术的研发中，自动变速器技术逐渐呈现出了比较明显的三大发展趋势，一是以德国大众汽车公司为代表的双离合技术，二是无级变速技术即CVT技术，三是多家公司已然推出的多挡位技术。通过进行本设计使学生对设计的一般过程包括市场调查与预测，技术调查，可行性分析，初步设计，技术设计，工作图设计等有一个系统的了解，机器的设计过程，为在今后的工作中能够较快地进入工作状态打下一定的基础。二、国内外研究综述在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因首先，目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大了手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。从技术、节能和基础设施角度，对各种变速器在中国和国外的发展情况作以下简要分析（1）手动变速器（MT）手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工况。（2）自动手动变速器（AMT）自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换挡的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，选择的换挡时机要比驾驶者完成得更准确。因此，在能源日益紧缺和CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT顺应了“节能减排”这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。（3）电子控制液力自动变速器（AT）电子控制液力自动变速器近些年新技术也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声。（4）无级变速器（CVT）无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。（5）双离合器变速器（DCT）双离合器变速器最早是德国大众技术，因此在大众车系里又称DSG变速器。它可以说是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统，根据我国汽车变速器的技术条件和市场情况，对于未来1020年的中国市场，可以得出以下结论手动变速器在短期内仍将主导市场，但自动变速器将不断受到市场青睐，其中，双离合器技术潜力巨大。三、毕业设计（论文）所用的方法1通过对市场和用户的调查研究实地调查、电话查询,科学预测国内外产品的发展动态并进行水平对比,寻求新的开发方向和目标，写出调研报告。2技术调查。首先查阅资料,包括在图书馆查阅资料、购书中心查阅资料、上网查阅资料、借阅类似设备的设计资料。在获得一定的资料后，通过分析、对比，写出开题报告。3设计方案的论证。首先提出两到三种设计方案，通过分析、比较确定一种设计方案，该方案要结合实际生产情况尽量采用新技术，新措施。4运用所学到的知识对主要设计参数进行计算,依据计算结果进行具体设计,再对设计进行理论验算。5绘制相关图纸,并完成毕业设计的其它工作。三、主要参考文献与资料获得情况1彭文生，张志明，黄华梁机械设计北京高等教育出版社。2刘惟信汽车设计北京清华大学出版社。3机械设计手册4张洪欣汽车设计北京机械工业出版社。5陈家瑞汽车构造第二版北京机械工业出版社。6张文春汽车理论北京机械工业出版社。四、指导教师审批意见李怀正年月日计划进度表学生姓名高光明学号20070130705教师姓名李怀正职称教授题目汽车自动变速器液力变矩器的设计时间工作内容完成情况2011年1月3日201年1月16日2011年3月7日2011年3月27日2011年3月28日2011年4月10日2011年4月11日2011年5月15日2011年5月7日2011年6月5日一、文献资料搜集阅读阶段到图书馆网上查阅与汽车总动变速箱相关的资料，练习运用SOLIDWORKS等绘图软件，根据任务书及所收集的资料，撰写开题报告。二、翻译外文阶段查找相关的外文资料论文等，翻译外文论文；三、方案设计，总体设计对前期收集整理的第一手资料进行认真阅读，对汽车自动变速器液力变矩器部分进行初步方案设计及总体设计；四、装配图、零部件图设计对汽车自动变速器液力变矩器进行详细计算及设计，并绘制零部件的三维图，对前期设计进行校核修正，并将零部件装配成装配体。五、编写设计计算说明书对前期的工作进行总结，严格按照学校设计规范撰写设计计算说明书，达到毕业设计目标；准备答辩。完成完成完成完成完成毕业设计中期检查表题目名称汽车自动变速器设计学生姓名高光明所学专业机械工程及自动化学号20070130705一、已完成的任务一、文献资料搜集阅读阶段到图书馆网上查阅与汽车总动变速箱相关的资料，练习运用SOLIDWORKS等绘图软件，根据任务书及所收集的资料，撰写开题报告。二、翻译外文阶段查找相关的外文资料论文等，翻译外文论文；三、方案设计，总体设计对前期收集整理的第一手资料进行认真阅读，对汽车自动变速器液力变矩器部分进行初步方案设计及总体设计；四、装配图、零部件图设计对汽车自动变速器液力变矩器进行详细计算及设计，并绘制零部件的三维图。二、存在问题各部分的参数可能存在一定的不合理，我会在接下来的时间里进一步优化设计，在此毕业设计期间我得到了李老师的很大的帮助，我由此也学到了许多，非常感谢老师的指导与帮助。三、拟采取的研究方法和可行性分析查阅资料，和同学讨论，并向老师请教。四、指导教师对学生劳动纪律、设计（论文）进展等方面的评语指导教师签名李怀正2011年月日无级变速器概述无级变速器过去、现在和将来的研究凯文R朗2000年5月3日摘要随着美国政府所颁布的针对汽车燃油经济性和排放的新法规,无级变速传动,或无级变速器,继续成为提高内燃机IC引擎汽车的燃油效率的一个关键技术。无级变速器使用无限可调节的驱动比代替离散齿轮达到最佳发动机的性能。对于给定的车速度，由于引擎总是工作在最有效转速,装备无级变速器的比装备传统变速器的车辆达到较好耗油量和加速度。在汽车领域无级变速器并不是新的,但是在过去它们的转矩性能和可靠性一直是受限制的。齿轮减速和制造业的新发展导致了更加稳定的无级变速器的产生,反过来那能让他们被使用在更多样的汽车应用上。无级变速器也与混合动力汽车被开发。随着无级变速器的继续发展,它的成本将进一步减少和性能将会继续增加,而这反过来又会让无级变速技术作进一步的发展和应用。本文评价了自动变速传动装置目前的发展状况和即将面临的研究,在过去的发展状况及存在的与自动变速装置相关的传统问题的背景下，对潜在的理论和机构进行了探讨。简介经过一个多世纪的探索和发展,内燃机引擎IC接近完美变得陈旧除了燃料经济性的进展和有效地排放降低，工程师继续探索的IC效率和性能的外在限制,。虽然许多内燃机引擎车辆满足车辆排放的标准,但在不久的将来，这些标准将被新的、更严格的政府法规。由于有限的改进余地,汽车制造商已经开始全面发展替代的动力的车辆。尽管如此,制造商也不愿放弃近一个世纪的发展和数十亿或甚至万亿美元的IC基础设施,尤其是对没有商业成功史的技术。因此,理想的临时解决办法是进一步优化内燃机引擎车辆的整体效率。对于这种燃料经济困境，一个可能的解决办法是连续变化的传动装置（CVT）,一种古老的想法只是最近成为的汽车制造商希望的堡垒。，在混合动力和燃料电池车辆仍在继续发展的时候自动变速器能潜在允许内燃机引擎车辆满足第一次的燃油法规。与选择一个,四个或五个齿轮相比，无级变速传动装置按理想的光滑转矩速度曲线不断改变它的齿轮传动比来优化引擎效率相对于传统的变速器，这提高了燃油里程和加速度。CVTS的基本理论有不可否认的潜力,但燃料法规的宽松近年来蓬勃发展的销售给制造商一种自满情绪如果消费者在购买数以百万计的传统的传动装置的汽车,为什么花数十亿美元来进行开发及制造无级自动变速器呢虽然CVTS已经应用于汽车了几十年,有限的转矩的能力以及可疑的可靠性已经抑制他们的成长。然而,今天,正在进行的无级自动变速传动装置的研究已经导致了更加稳定的传动装置,从而更加多样的用于汽车应用上。随着无级自动变速传动装置的继续发展,制造成本进一步降低和性能进一步提高,反过来也增加了它们进一步发展的需求。在世界的汽车基础设施，这个改进的循环将最终给无级自动变速传动器打下了扎实的基础。无级自动变速传动装置理论和设计今天的汽车几乎都利用传统的手动或自动传动装置“多重行星齿轮传动系统集利用积分离合器和选择频率达到离散齿轮传动比”3。典型的自动机械使用四个或五个这样的齿轮,而手动通常使用五个或六个。通过几个基本的无级自动变速传动装置设计中的一个，连续变化的传动装置可代替无限可调节传动装置的离散齿轮传动。驱动带这种最常见的类型的无级自动传动装置用分割的钢材堆叠在钢带上,如图1。该带传输功率在两个锥形滑车、或滑轮上,一个固定的和一个可移动的3。用皮带驱动大体上,一个传感器测得发动机的输出,然后滑轮间的距离增加或减少,从而驱动皮带张紧。不断变化的滑轮间距离它们彼此的传动比类似于换档。6图1金属推带CVT的结构推带无级自动变速传动装置几十年前被开发,但在带设计上的新进展最近已经引起了全世界的汽车制造商。环形牵引驱动器2环形CVT的结构这些传动装置使用高剪切强度的粘性流体传输扭矩在输入和输出带环之间。随着可移动曲面的线条的滑动,滚筒角度相对于传动轴位置的变化可以看出,在图2。这一结果在改变齿轮传动3。变直径弹性体带这种类型的无级变速,代表如图2,采用了平面、灵活的带安装在可移动的支承结构上。这些支承可以改变半径进而改变齿轮传动比然而,在高传动比下，支承分离形成一种不连续的齿轮轨迹,参考图3。这可能会导致的问题,那已经困扰无级变速器多年3。这个内在缺陷指导向推带无级变速器方向研究、开发。其它无级变速器品种在汽车历史的整个过程中，其他几个种类的CVTS已经开发出来,但与推带和环形CVTS相比，这些已经变得不那么突出。在无级变速传动装置中，下垂的牵引驱动使用一个旋转的、锥形传动轴图3变直径弹性体带的结构来改变传动装置。随着锥形体改变角度、入口半径减小,而出口半径增加,反之亦然,导致一个无限变化的齿轮传动比3。可变的几何体无级变速装置用可调节的行星齿轮组改变齿轮传动比,但是与传统的无级变速相比，这看上去更像是一个灵活的传统的传动装置。背景和历史说无级变速器CVT了无新意将会是一个保守的陈述在1490，奥纳多达芬奇勾勒下他的CVT的想法1。在汽车上应用上,CVTS已经几乎和汽车本身一样深入人心,和传统的自动装置一样被了解。实际上在20世纪30年代初，通用汽车公司开发了一种环形的CVT,由于费用问题在最终决定实施一个传统的,分级式齿轮自动装置前，进行广泛的测试。在20世纪60年代，通用汽车公司再次研究CVTS,但没有见过产品2。英国制造商奥斯丁在它的一个小排量汽车上使用了一种CVT一些年,但“由于它的高成本、可靠性差,不充分的扭矩传递而被放弃”2。许多早期CVTS使用了一个简单的橡胶传送带,圆锥体系统,像那个在1958年被荷兰公司DAF开发1。然而,DAF的CVT只能运用在06L发动机上,噪声和粗糙的问题开始伤害其声誉1。这些早期的失败使汽车制造商也在很大程度上避免CVTS直到最近,特别是在美国。固有的优点和效益当然,换挡传动的金属声对所有的车手是熟悉的。相比之下,无级变速传动是完全平稳的，它自然改变“齿轮传动比”以致于司机或者旅客觉得只有稳定的加速度。从理论上讲,CVT将更少的引起发动机疲劳,将成为一个更可靠的传动装置,换挡和离散齿轮使发动机运行在低于理想的速度上。此外,CVTS提供改进效率和性能。下面的表格1显示了一个典型的五挡自动装置的功率传输效率。也就是通过传动装置的发动机功率转变百分比。这86的平均效率与97效率的典型的手动变速器3相比之下,下表2给出了几个CVT设计的效率范围。表1效率对自动变速器齿轮传动比3表2各种CVT设计的效率3齿轮效率范围CVT原理效率范围16085橡胶皮带909526090钢带909738595环形牵引709449095下垂牵引759658594可变几何尺寸8593这些CVTS每一个在常规自动变速装置上，提供了改进效率,以及与手动变速器相比他们的效率并不主要取决于驾驶习惯3。另外因为CVT允许一个发动机运行在这个最有效点几乎独立于车辆的速度信号,与传统传动装置相比，装备CVT的车辆具有燃油经济性效益3ZFGETRIEBEGMBH几年前通过测试发现“与四速自动变速器相比，CVT用至少节省10的燃料”利于美国环境保护署的城市和高速公路的循环。此外,在060英里/小时加速度测试，CVT用少于一秒的速度5。潜在的燃料效率,还可以带进入本田的用户被使用。在城市的高速公路上，使用传统的自动变速装置的用户每加仑油平均行驶英里,而无级变速装置的相同的汽车能达到3438英里4。本田已经使用了无级变速装置多年,但这些是具有限的转矩的能力的16升的汽车。不断的研究和发展将必然地扩大CVTS的适用性，使它达到一个更宽广的发动机和汽车的使用范围。挑战和限制因素由于各种各样的原因,CVT的发展一直进展缓慢,但是大多数的发展延迟可归咎于缺乏需求传统手工和自动变速器已经长期提供足够的性能和燃油经济性。因此,CVT发展中遇到问题阻碍了它的发展。“设计师一直是徒劳地在试图发展匹配CVT的最大扭矩能力、效率、大小、重量、和生产成本的变速装置”6。对以前的CVTS最主要的抱怨是滑轮或传动皮带的滑移。这是由于缺乏离散齿,那构成了齿轮之间的刚性机械连接,特别是在高转矩下，摩擦传动更容易滑动。与50年代和60年代间早期的CVTS,配备CVTS的发动机运转在极高的转速上试图“赶上”滑移带。这将会发生车辆加速到峰值扭矩时的任何时间“对于承受压力的带,在传递扭矩这个过程中,微滑移发生在带图4通用的新CVT设计结构和滑轮之间。这个微滑移倾向于急剧增加传递扭矩超过某一定值”8多年来,对于这个问题，简单的解决方法是仅在低扭矩的汽车引擎使用CVTS。另一个解决方案是采用变矩器想应用在传统的自动装置上一样,但是这就降低了CVT的效率2。也许相比其他东西,CVT的发展受成本阻碍。低体积和缺乏基础设施抬高了生产成本,这样不可避免的生产更高的传动装置的价格。不断增加的发展,在制造工艺、材料加工的大多数问题背简单的改进解决。例如,日产的EXTROID来自于一个世纪的老概念,被现代技术，冶金、化工、电子、工程、精密制造完善”2。此外,无级变速的控制问题必须得到解决。即使CVT可以在任何速度以最优齿轮传动比操作,怎么能让它“知道”选择什么传动比手动变速器有手动控制，司机可以在他或她想换挡时进行换挡,自动变速器有相对简单的换挡算法在3个到5个齿轮之间进行调节。然而,CVTS需要更复杂的演算法来调节无限分割的速度和齿轮传动比。研究与开发而近些年内燃机的发展已经减慢，因此汽车制造商投入更多的资源来发展混合动力电动汽车HEVS和燃料电池汽车FEVS,CVT的研究和发展被迅速扩展。即使美国汽车制造商在无级变速上一直是落后的，直到最近揭幕的新设计；截至2002年，通用汽车计划在一些车辆实施金属带无级变速装置。6在CVT的发展上，日本和德国人继续带头前进。凭借其“EXTROID”CVT，日产已经取得了令人瞩目的一步,在国内市场上，它所提供了豪华轿车“塞德里克和格洛丽亚”。这种环形的CVT的费用超过传统的皮带驱动的无级变速器,但日产期望额外的成本通过豪华轿车的价格赚回2。EXTROID用高粘度流体在圆盘和滚轴之间来传输能量,而不是直接接触。与变矩器相结合,这样产生了“异常快速传动比变化”。不过，最重要的是,EXTROID是可与涡轮增压版的日产的产生285磅每英尺的扭矩的30升排量的V6相适应的对于无级变速起器的扭矩能力，这是一个新的纪录2。奥迪的新CVT既提供了更好的图5奥迪链条CVT的结构燃油效率比传统的自动装置和较好的加速度比手动变速装置。此外,奥迪宣称,它能提供无级变速装置在轻微价格增加上1。为了处理多达280磅每英尺的扭矩，这种所谓“无级变速器”的无级变速装置使用一个全钢链节板槽而不是V带1。此外,“奥迪声称A6无级变速器从0加速到100千米/小时比齿轮传动的无级变速装置少用13S,比同等型号的在“最佳状态”使用五速手动变速箱快图6奥迪CVT剖面结构01S1。如果成本能足够的降低,这样的传动装置可以用在几乎所有的汽车上。近年来许多小型汽车已经使用CVTS,在不久的将来，更多的汽车还会用到它们。在某些小排量汽车，日产、本田及斯巴鲁汽车当前使用与荷兰的公司VDT开发的带驱动的CVTS7。在日本公司AICHIMACHINE支持下,铃木和大发共同开发的CVTS采用了芳纶纤维铝/塑料复合材料带。他们使用了一种辅助传动装置起动来避免低速滑移。超过6英里/小时后,CVT正常运转7。”辅助齿轮组的直接耦合保证了足够敏锐的起动和初始加速度”7。然而,AICHI的CVT只能操作52磅每英尺的扭矩。单就这一点，就直接否定了它在欧美市场的潜力。尽管如此,还有更多的CVTS产生在2000年比1999年,每个主要汽车展带来更多新的CVTS注意事项。新的无级变速装置的研究就在1997年,CVT的研究集中在驱动皮带设计能量传递和的基本问题上。现在,由于VDT和其他的公司的带特别有效,研究主要聚焦于控制和实施CVTS上。从20世纪70年代以来，日产汽车公司的无级变速装置的研究一直处于领先地位。一项最近的研究分析金属带无级变速的滑移特性,导致了CVTS的滑动范围和转矩的能力仿真方法的出现8。这导致了引人注目的进步,此后CVTS的驱动皮带技术可以用计算机模拟进行建模和分析,导致了快速的发展和更有效率的设计。日产对驱动带CVTS扭矩范围的研究还导致了变矩器的使用,此后几家公司开始应用。变矩器被设计用来允许“爬行”，在那些无驱动感应加速度的自动变速汽车上低速度运行。变矩器增加了改良“在空转时的爬行能力来改善在低速操纵性能和在上坡时起动性能”9。日产的EXTROID使用这样的变矩器为了“平稳起动、减振、爬行特性”2。无级变速控制最近达到了研究的前沿,如果没有一个智能的主动控制算法，即使一只机械的完美的CVT是无用的。最优CVT性能要求综合控制，例如日产开发的系统得到要求的符合燃油经济性的驱动转矩13。控制系统决定了必要的基于目标转矩,车辆速度,期望的燃油经济性的无级变速速比。本田也形成了一套对CVTS的综合控制算法,不仅仅考虑发动机的热效率,又能减少传动系统本身的配件12。本田使用原型车的算法的测试,导致了一个燃料经济性百分比增长与传统算法相比。虽然不是显著的增长,本田公司声称其算法根本上是好的,因此它将成为下一代的发动机控制的基本技术之一12虽然CVTS正在生产,然而许多控