五挡AMT变速器结构三维设计

毕业设计明书评阅教师： 2016 年 6 月届学士学位毕业答辩摘 要随着车辆自动变速器设计理论与手段的不断进步，各式自动变速器已经广泛地在乘用车、客车、重型货车、自卸车、特种车辆、工程机械、拖拉机等各种车辆上得到了应用。不仅装车率得到了迅速增长，同时各种自动变速技术也得到了进一步完善和发展。目前市场主要有四种：机械式无级变速器（CVT）、电控机械式自动变速器（AMT）、液力自动变速器（AT）、双离合自动变速器（DCT）。AMT 是在齿轮变速器基础上加装微机控制的自动变速系统。具有自动变速、传动效率高、构造简单、便于制造、性价比相对较高等优点，在中低端市场具有广阔的应用前景。本毕业设计以某型车装配的五挡 AMT 变速器为对象，以机械基础、汽车设计和汽车传动理论为基础，运用现代设计方法和手段以及工程应用软件进行汽车传动系统变速器的设计、运动分析及优化。强化机械原理和设计、汽车设计技术及理论的应用，培养机械和汽车传动变速系统综合设计和工程软件的应用能力。为企业方案选型、设计计算提供参考。关键词 AMT；变速器结构；三维设计；运动分析；优化五挡 AMT 变速器结构三维设计 宋宇IThe 3D design of five AMT transmission structureAbstract：With the continuous progress of vehicle automatic transmission device design theory and means, all kinds of automatic transmission has been widely used in passenger cars, buses, heavy truck, truck, special vehicle, engineering machinery, tractors and other vehicles has been applied. Not only the loading rate has been growing rapidly, but also a variety of automatic transmission technology has been further improved and developed.At present there are four main markets: mechanical continuously variable transmission (CVT), electronic control mechanical automatic transmission (AMT), hydraulic automatic transmission (AT), dual clutch automatic transmission (DCT).AMT is an automatic transmission system which is equipped with a microcomputer control on the basis of the gear transmission. With the advantages of automatic transmission, high transmission efficiency, simple structure, easy manufacture, high cost performance, and has broad application prospects in the middle and lower end market.This graduation design to a certain type of car assembly five block AMT transmission as the object, basic mechanical, automotive design and automotive transmission theory based, using modern design methods and means and the application of software engineering design of automobile transmission gearbox system, motion analysis and optimization. Strengthening the application of mechanical principle and design, automobile design technology and theory, the comprehensive design of training machine and automobile transmission speed change system and the application ability of Engineering software. To provide reference for selection and design calculation of enterprise project.Keywords: AMT; Transmission Structure; Three-Dimensional Design; MovementAnalysis; Optimization届学士学位毕业答辩目 录1 绪论 11.1 研究目的和意义 11.2 AMT 变速器发展现状、趋势及应用 11.3 研究内容 32 变速器结构方案 42.1 变速器功用 42.2 变速器设计要求 32.3 变速器分类 42.4 两轴式和中间轴式变速器 42.5 倒挡形式及布置方案 52.6 齿轮形式 72.7 换挡的结构形式 72.8 小结 73 变速器三维设计分析 93.1 技术参数 93.2 中心距 93.3 外形尺寸 93.4 变速器的三维建模 93.5 平面工程图 143.6 运动仿真 163.7 有限元分析 184 变速器的优化设计 234.1 目标函数的确定 234.2 设计变量 244.3 约束条件的确定 244.4 数学模型 28 4.5 优化设计 284.6 优化结果 28结论 30致谢 31参考文献 32届学士学位毕业答辩I附图 1 五挡 AMT 变速器设计图附图 2 五挡斜齿圆柱齿轮零件图附图 3 倒挡直齿圆柱齿轮零件图届学士学位毕业答辩第 0 页 共 33 页1 绪 论1.1 研究的目的和意义毕业设计是根据教学计划，在大学学习期间全面检查学生综合素质，培养高级专业技术人才基本训练的最后一个重要的教学环节。其目的是要求学生综合运用所学基础理论知识和专业技术知识，通过课题研究或者工程设计，培养学生理论联系实际，独立解决本专业工程技术问题的综合能力和工作能力。这一教学环节对于形成学生良好的思想品德、严谨的工作态度、求实的工作作风、科学的思维方式、独立的工作能力具有深远影响。要求每一个同学必须正确认识、严格要求，掌握时间，保证质量，严肃认真完成毕业设计任务。本课题以机械基础、汽车设计和汽车传动理论为基础，运用现代设计方法和手段以及工程应用软件进行汽车传动系统变速器的设计。强化机械原理和设计、汽车设计技术及理论的应用，培养机械和汽车传动变速系统综合设计和工程软件的应用能力。通过本次毕业设计，不仅可以巩固所学的理论知识，还可以培养运用所学专业理论知识的能力，同时提高了应用 UG 软件的能力，因而是一次很好的理论和实践相结合的锻炼机会。本次毕业设计源于生产实际，对于我们今后从事实际技术工作有很大的帮助，为日后的工作打下一个坚实的基础。1.2 AMT 变速器发展现状、趋势及应用1.2.1 AMT 变速器发展现状电控机械式自动变速器(AMT)是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、摘挡与挂挡以及发动机的转速同步调节等操作，最终实现换挡过程的操纵自动化。它的主要功能需靠软件来实现，在电控机械式自动变速器中，微机代替了熟练司机的大脑，多种传感器代替了人的感觉神经，电液或全电的执行机械代替了人的手与脚的操作。电控机械式自动变速器由于原有的机械传动结构基本不变，所以齿转传动固有的传动效率高、机构紧凑、工作可靠等优点被很好的继承下来。大家认为这种机电一体化的第三代变速器，集经济、方便、安全、舒适于一体，是目前各国开发的热点。AMT 的智能阶段，是随着电控机械式自动变速器在使用中问题的出现以及人们届学士学位毕业答辩第 1 页 共 33 页对车辆性能要求的不断提高，人们引入了各种最新的监测、控制技术以改善自动变速器的性能，使挡位决策及换挡控制对路面环境、使用者特点、使用者意图具有适应性。AMT 在离合器控制和挡位决策方面采用模糊逻辑，模仿熟练驾驶员驾驶车辆中的相应操纵以改善起步、换挡、离合器接合控制特性和挡位选择的适应性。神经网络方法也被引入 AMT 的挡位决策和控制中。通过 GPS 获得更多路面特征信息以提高 AMT 对路面的适应性，AMT 电控系统与其它机电控系统一体化以增加信息共享、协调控制能力，以及实现整车控制系统网络化等思想也受到重视。所有这些都将大大提高 AMT 的智能化水平。 1.2.2 AMT 变速器发展趋势我国的吉林工业大学，电控机械式自动变速器的研究工作开展地较早，不仅在理论研究方面有很多成果，而且开发出的桑塔纳 2000 型电控机械式自动变速器在1998 年就通过了国家级的样机鉴定。与此同时，吉林工业大学还承担了开发其它车型电控机械式自动变速器的任务。已接近或将达到第三代电控机械式自动变速器水平。而北京理工大学通过多年对电控机械式自动变速器的研究，已研制了三轮样机，分别装在不同车辆上进行了试验，并分别于 1991 年、1994 年和 1998 年通过了部级技术鉴定，其特点是适用于以大功率柴油机为动力的重型车辆的电控机械式自动变速器技术。所有这些，都使我们对具有自己知识产权的 AMT 技术的发展充满信心。虽然电控机械式自动变速器产业化的进程不会一帆风顺，但是前景是广阔的。汽车厂商和配套的变速器厂家以此为契机，根据市场要求精心打造 AMT 变速器。AMT变速器是有比较广阔市场的。1.2.3 AMT 变速器应用如今，随着技术日趋成熟和成本降低等，AMT 这种以前堪称奢侈的手自一体装备离我们普通消费者越来越近。这种 AMT 变速系统首先由德国专业高性能跑车生产厂家保时捷在其 911 车型上推出，称之为 Tiptronic。作为保时捷的扛鼎之作，自问世 7 年以来，以其高稳定性及领先的科技，在世界范围内广受各方赞誉。它的出现使得高性能跑车不必受限制于传统的自动挡的束缚。让驾驶者也能享受手动换挡的乐趣。国产车型方面，东风 307 采用这套系统后，完全继承了原系统反应敏捷、换挡柔顺的特点。城市道路行驶状态下，把挡位放入 D 挡，使其处于自动挡的模式下。有效减少驾驶疲劳。而在郊区路段就可以使用手动模式，换挡杆推向“+”符号时完五挡 AMT 变速器结构三维设计第 2 页 共 33 页成加挡操作，推向“”符号时则完成减挡操作。东风标致 307 将手动挡的驾驶乐趣和自动挡的方便融和在一起，给我们带来更多的方便和乐趣。但有一点不得不提。先进技术的应用往往意味着较高的维护成本及苛刻的使用要求。所以消费者在选购一款带有手自一体变速器的车型时，技术是否先进、系统是否稳定成熟就显得格外重要。AMT 变速系统向人们提供两种驾驶方式为了驾驶乐趣使用手动挡，而在交通拥挤时使用自动挡，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。手动变速器有着很大的使用群体，而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方，体现了“夫妻挡”。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀。所以，手动/自动车在普及上还是具有相当的优势。1.3 研究内容1）以机械基础、汽车设计和汽车传动理论为基础，运用现代设计方法和手段以及工程应用软件，正确地解决五挡 AMT 变速器结构三维设计中的变速器结构方案设计、变速器结构三维设计、变速器运动分析和变速器优化设计等问题。根据自己所选择的变速器类型进行设计。2）提高结构设计的能力。根据结构示意图进行五挡 AMT 变速器结构三维设计、定型、建模，装配，制作爆炸图。进行分析。3）提高分析能力。根据获得变速器结构三维模型进行变速器运动仿真和有限元分析。4）提高优化水平。根据获得结构三维图数据进行变速器设计优化，获得最优化的变速器。5）熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与变速器设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。届学士学位毕业答辩第 3 页 共 33 页2 变速器结构方案2.1 变速器功用变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在有利的工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。2.2 变速器设计要求对变速器提出如下基本要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性；2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输； 3）设置倒挡，使汽车能倒退行驶； 4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出； 5）换挡迅速、省力、方便； 6）工作可靠；汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱