轿车六挡自动变速器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 双离合器式自动变速器 ( 是由双轴式手动变速器发展而来的。它既保留了结构简单、传动效率高的优点，又具有电液控制方式的优点，改善了换档品质，降低了油耗、故障率和制造成本。目前国内外有许多汽车大公司与学者在致力于双离合器式自动变速器的开发与研究，并已在多款车上应用。因此研究双离合器式自动变速器的工作特性，并对其齿轮变速器进行设计，是非常重要和必须的。 本文设计研究了双离合器式自动变速器的六挡齿轮变速器，对变速器的工作原理做了阐述，对变速器中 的主要零件包括齿轮形式、换挡结构形式作了阐述并进行了选择、并且对变速器的挡位数、传动比的范围、中心距、做初步的选择和设计。对变速器中的齿轮的模数、压力角、螺旋角、进行了选择、对变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键字： 双离合器；挡位数；传动比；齿轮；自动变速器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of is to by it of of to at is a of in is in on u to of on its be of on of a of of of of of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . . 前言 . 1 1 绪论 . 2 车变 速器的介绍 . 2 车自动变速器的分类 . 2 速器的应用前景 . 3 离合器式自动变速器的结构及其工作原理 . 4 离合器式自动变速器的结构 . 4 离合器式自动变速器的工作原理 . 7 2 双离合器式自动变速器方案的选择和基本尺寸的确定 . 14 案选择 . 14 速器的功用和要求 . 14 速器主要零件结构的方案分析 . 14 轮型式 . 15 档结构型式 . 15 动脱档 . 16 速器轴承 . 17 3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 . 19 速器主要参数的 选择 . 19 数 . 19 动比范围 . 19 心距 A . 19 向尺寸 . 20 轮参数 . 20 速器各挡传动比的选择 . 23 选传动比： . 23 大传动比的选择 . 23 他各挡传动比的确定 . 25 挡齿轮齿数的分配 . 25 定一档齿轮齿数 . 26 定二挡齿数 . 28 定三挡齿数 . 30 定四挡齿数 . 31 定五挡齿数 . 33 定六挡齿数 . 35 定倒档齿轮齿数 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 变速器齿轮的强度计算与材料的选择 . 39 轮的损坏原因及形式 . 39 轮的强度计算与校核 . 39 轴上的转矩计算 . 41 挡齿轮弯曲强度计算 . 42 挡齿轮接触应力计算 . 44 5 变速器轴的设计与校核 . 46 的功用、分类 . 46 的功用 . 46 的分类 . 46 的材料 . 46 的工艺要求 . 46 的结构设计 . 47 的加工工艺性 . 47 配工艺性 . 47 的各部分尺寸设计 . 47 的校核 . 49 一输出轴的校核 . 49 一输出轴的校核 . 51 图 轴上受力扭矩图 6 变速器同步器的设计 . 52 步器的分类 . 53 步器的结构 . 53 步环主要参数的确定 . 54 致 谢 . 57 结 论 . 58 参考文献 . 59 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前言 汽车变速 系统技术整体上是由手动换档向自动换档发展，尤其是现阶段高速发展的计算机技术应用于换档变速系统，使汽立自动变速技术得到了快速的发展。 近年来，汽车自动变速器主要有三种型式：电控机械自动变速器（ 无级自动变速器（ 液力机械自动变速器（ 在电控机械式自动变速器领域，近年来又出现了一种新的变速传动方式，即双离合器式自动变速传动（ 于它既继承了 装空间紧凑、重量轻、传动效率高、制造成本低等许多优点 ，又融合 间断动力、迅速平稳换挡的良好特点，很快便成了业界研究开发的新热点。 会在一定程度上改变现有的变速器市场格局。未来几年，全球轻型车变速器市场的竞争将在 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 1 绪论 我国汽车工业随着科学技术进步和人民生活水平提高，国内已经形成年产 200多万辆轿车的生产能力。随着轿车进入家庭，非职业驾驶员越来越多，他们对简化操作的要求日益迫切，致使对变速器的要求也日益提高。汽车的自动变速技术便成为人们追求的目标，它是改善和完善车辆传动系统的一个重要方面。 车变速器的介 绍 由于汽车驱动轮所需的转速和转矩与发动机所能提供的转速和转矩有较大的差别，因此需要传动系统来改变从发动机到驱动轮之间的传动比，将发动机的动力经济而方便地传至驱动轮，以便能够适应外界负载与道路条件变化的需要。变速器就成为这个传递装置，即发动机输出的动力要经过变速器后才能输出到车轮驱动车辆。变速器是传动系统中一个重要的桥梁。 车自动变速器的分类 汽车自动变速器主要有液力式 (电控机械式(、双离合器式（ 无级变速器 (几种形式。 1、 液力式自动 变速器（ 液力机械式自动变速器（ 利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。 2、 电控机械式 自动变速 器（ 电控机械式自动变速器是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级式机械自动变速器。机械式自动变速器是在普通固定轴式齿轮变速器的基础上，把选挡、换挡、离合器操纵及发动机节气门操纵由控制器完成，实现自动变速。基本控制思想是：根据汽车运行状况、路面情况和驾驶员的意图，依据事先制定的换挡规律、离合器接合规律及发动机节气门变化规律，对变速器进行最佳档位判断、离合器动作控制及发动机节气门动作控制，实现发动机、离合器及变速器的联合操纵。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 3、双离合器自动变速器（ 它有两套离合器用于动力换挡和起 步，每套离合器与变速器的一根输入轴相连，具有两路动力传递，一路用于偶数档齿轮传动，另一路用于奇数档的传动。两套装置互相嵌套在一起。变速器一根轴处于工作状态时另一根轴空转。换挡时现在无负载的一套装置上预选档位，要实现换挡则将原来传递动力的离合器分离，而将另一套离合器接合，从而把动力传递给该套装置。该技术可以保证变速器在换挡时消除汽车动力中断现象，性能优于 双离合器式自动变速器是由双轴式手动变速器发展而来的。它既保留了结构简单、传动效率高的优点，又具有电液控制方式的优点，改善了换档品质，降低了油耗、故障率和制造成本。目前国内外有许多汽车大公司与学者在致力于双离合器式自动变速器的开发与研究，并已在多款车上应用。因此研究双离合器式自动变速器的工作特性，并对其齿轮变速器进行设计，是非常重要和必须的。 4、无级变速器 当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯（ s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其 传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有 2 7个档 3。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。 速器的应用前景 基于平行轴式手动变速器发展而来的，它继承了手动变 速器传动效率高、安装空间紧凑、质量轻、价格低等许多优点，而且实现了动力换挡，这不仅保证了车辆的加速性，而且由于车辆不再产生由于换挡引起的急剧减速情况，也极大地改善了车辆运行的舒适性。 推广使用方面的一个显著的优点是它几乎不受传递功率的限制，应用范围很买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 广，它既可以应用在大型载重汽车、城市公共汽车、工程机械、中型货车等大中型车辆上，使驾驶员免于频繁的换挡操作，而且由于它的换挡时间很短，也可以应用在运动型车辆上。通常在功率较大的车辆中，它的应用更为有利。这是因为，一般情况下它有两根传动轴是同心的，即中间的 一根传动轴是实心的，而套在它外面的则是一根空心的，由于轴的刚度、强度以及结构尺寸等方面的原因，较大的传动轴轴径有利于双离合器式自动变速器的设计，多适合功率较大的车辆。 推广使用方面的另一个显著的优点是生产成本低。它是靠离合器和齿轮传递动力的，复杂程度低，对现有的手动挡变速器生产线稍加改造就可以转而生产 !，充分利用原有手动变速器的生产设备，生产继承性好，很适合现有的手动变速器生产厂将产品升级到自动变速器。表 为几种自动变速器在性能、技术难度及成本方面的比较。我国汽车工业起步较晚，现在的生产线也 多以生产手动挡变速器为主，高档的自动变速器主要依靠进口，而生产 增投资较少，比较适合我国国情 4。 离合器式自动变速器的结构及其工作原理 离合器式自动变速器的结构 要由双离合器、空芯轴及其内部的芯轴、两个平行的齿轮组、控制器和油泵组成。其中双离合器、空芯轴、芯轴和齿轮组为核心机械部件。图 示为 6 档 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 发动机飞轮的输出端即变速器的输入端，与双离合器壳体连接，壳体内装有内外两个离合器，二者被互 相嵌套在一起。外离合器 离合器 空芯轴连接。 1 档、 3 档、 5 档和倒档齿轮与芯轴构成齿轮组 1， 2 档、 4 档和 6 档齿轮构成齿轮组 2，两个齿轮组 2的轴输出端同时与主减速器齿轮啮合。 1、 双离合器 图 离合器中的两个离合器与传统的干式离合器类似。根据切换的档位，机电装置控制单元操纵离合器的分离和闭合。 发动机输出轴固定有双质量飞轮，双离合器位于钟形壳体上。双质量飞轮上的内齿，通过和双离合器支承环上的外齿互相啮合，支承环和驱动盘紧密连接在一起，从而将发动机转矩从曲轴上 的双质量飞轮传递到双离合器的驱动盘。 驱动盘通过轴承支承在驱动轴 2上，驱动盘的前工作面与离合器 工作面与离合器 从动盘相邻。在压盘的作用下，如果其中一个离合器的从动盘被压紧，转矩就从驱动盘上传递至相应的离合器从动盘上，并传给对应的齿轮变速器驱动轴。 两个离合器可能的状态： 当发动机关闭或怠速时，两个离合器的都处于分离状态。当车辆运行时，两个离合买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 器中只有一个处于接合状态。 当变速器为 1、 3、 5 和倒档时，长分离杠杆在控制器操纵和液压缸压力油的推动下，将外分离轴承按压至外膜片弹簧上，离合器 盘将从动盘推向驱动盘，离合器 过花键将转矩传递到驱动轴 1上。当分离杠杆回位时，离合器 离。 在 2、 4、 6档时，短分离杠杆在控制器操纵和液压缸压力油的推动下，内分离轴承被压至内膜片弹簧上，离合器 合器 转矩传递到驱动轴 2上。当分离杠杆回位时，离合器 离。 2、齿轮变速器 齿轮变速器有输入轴、输出轴、各档齿轮和变速器壳体组成。 输入轴 输入轴也称为驱动轴，驱动轴共有两根，驱动轴 2为中空轴结构，驱动轴1 从中空的轴 2 中穿过，两根轴上均有一个球轴承用 于支撑在变速器的壳体上，驱动轴2 的另一个支撑轴承在驱动盘上，而驱动轴 1 的另一个支撑轴承在飞轮中心孔上。每根驱动轴通过花键和一个离合器连接，根据啮合的档位，它们分别将发动机转矩传递到输出轴上。 中空轴结构的驱动轴 2，通过花键与离合器 接，用于切换至 2、 4、 6档。变速器的输入速度，由轴上专门的变速器输入转速传感器的小齿轮获得。 驱动轴 1 通过花键和离合器 接。该轴用于切换至 1、 3、 5 和倒档。该轴上也有一个用于变速器输入转速传感器测量的脉冲轮，以记录变速器输入转速。 输出轴 输出轴共有三根，位于变速器壳体 内。根据啮合的档位，发动机转矩从输入轴传递到输出轴上，再通过各输出轴上的输出齿轮，传递至差速器主传动齿轮上。不同的输出轴上装有不同的齿轮及换挡机构。带锁止件的表面涂钼的铜制同步器用于所有档位以匹配不同的速度。根据换挡负荷，各档位分别使用单件式到 3件式同步器。 3、液压控制系统 液压控制系统主要负责接受电控系统的控制指令，对离合器和变速器的换挡机构进行操纵。液压控制系统主要包括：双离合器控制部分、换挡机构控制部分和冷却部分。双离合器控制部分是通过对离合器油缸充入和释放高压油来实现离合器的分离和接合的。 双离合器变速箱 (档位切换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。以一个典型的 6 档双离合器变速箱 (例，液压控制系统中有 6 个油压调节电磁阀，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 用来调节 2 个离合器和 4 个档位选择器中的油压压力，还有 5 个开关电磁阀，分别控制档位选择器和离合器的工作。 4、电子控制系统 电子控制系统负责采集车辆运行信息、驾驶员的操作指令，实时在线的对车辆的运行状态进行综合处理和判断，并控制 时，电控系统还要 负责与发动机电控单元以及其它系统的电控单元协调工作。图 3。 图 子控制系统框图 离合器式自动变速器的工作原理 与手动变速箱形成对照的是，双离合器变速箱使用两个离合器，但没有离合器踏板。最新的电子系统和液压系统控制着离合器，正如标准的自动变速箱中的一样。在双离合器变速箱中，离合器是独立工作的。一个离合器控制了奇数档位 (如： 1 档、 3 档、 5 档和倒档 )，而另一个离合器控制了偶数档位 (如： 2 档、 4档和 6档 )。使用了这个布局，由于变速箱控制器根据 速度变化，提前啮合了下一个顺序档位，因此换档时将没有动力中断。其中最具创意的核心部分是双离合器和机械部分变速箱中的两轴式的输入轴。这个精巧的两轴式结构分开了奇数档和偶数档。不象传统的手动变速箱将所有档位集中在一根输入轴上，双离合器变速箱 (奇数档和偶数档分布在两根输入轴上。 外买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 部输入轴被挖空，给内部输入轴留出嵌入的空间。以 6档变速箱为例，内部输入轴上安装了 1档、 3档、 5档和倒档的齿轮，外部输入轴上安装了 2档、 4档和 6档的齿轮。这使得快速换档成为可能，维持了换档时的动力传递。标准的手动变速箱是 做不到这点的，因为它必须使用一个离合器来控制所有的奇数档和偶数档。 直接换挡变速器原则上由两个彼此独立的分动器组成，原则上总有一个分动器处于力的传递链中，而另外一个分动器则已经被切换到另一个档位，但是，离合器还处于开启状态。对分动器的每个档位，均配备了传统的同步器和换挡装置如图 3。 图 目前唯一量产的双离合器变速箱 (德国大众的 术，被装备在 及 T 和 面以 单介绍双离合器变速箱 (工作过程：在 1 档起步行驶时，动力传递路线如下图中直线和箭头所示，外部离合器接合，通过内部输入轴到 1 档齿轮，再输出到差速器。同时，图中虚线和箭头所示的路线是 2 档时的动力传输路线，由于离合器 2是分离的，这条路线实际上还没有动力在传输，是预先选好档位，为接下来的升档做准备的。当变速器进入 2 档后，退出 1 档，同时 3 档预先结合。所以在 速器的工作过程中总是有 2 个档位是结合的，一个正在工作，另一个则为下一步做好准备如图 速器在降档时，同样有 2 个档位是结合的，如果 6 档正在工作，则 5 档作为预选档位而结合。 速器的升档或降档是由变速箱控制器 (行判断的，踩油门踏板时，变速箱控制器 (定为升档过程，作好升档准备；踩制动踏板时，变速箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 控制器 (定为降档过程，作好降档准备。一般变速器升档总是一档一档地进行的，而降档经常会跳跃地降档， 速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降档，例如，从 6 档降到 3 档，连续按 3 下降档按钮，变速器就会从 6 档直接降到 3档，但是如果从 6 档降到 2 档时，变速器会降到 5 档，在从 5 档直接降到 2 档。在跳跃降档时，如果起始档位和最终档位属于同一个离合器控制的，则会通过另一离合器控制的档位转换一下，如果起始档位和最终档位不属于同一个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1档：外部离合器 内部驱动轴 输出轴 1 差速器如图 1. 6所示 5。 图 1. 6 1档传动路线 2档：内部离合器 外部驱动 轴 输出轴 差速器如图 5。 图 1. 7 2挡传动路线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 档：外部离合器 内部驱动轴 输出轴 差速器如图 示 5。 图 挡传动路线 4 档：内部离合器 外部驱动轴 输出轴 差速器如图 示 5。 图 4挡传动路线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 5 档：外部离合器 内部驱动轴 输出轴 差速器如图 示 5。 图 5挡传动路线 6 档：内部离合器 外部驱动轴 输出轴 差速器如图 示 5。 图 6挡传动路线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 倒档：外部离合器 内部驱动轴 倒档轴 输 出轴 差速器如图 示 5。 图 倒挡传动路线 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 2 双离合器式自动变速器方案的选择和基本尺寸的确定 案选择 本设计的参数是以迈腾 自一体 至尊型 2012 表 计基本参数 发动机最大转矩 280 N m/1700动机最大功率 147100高车速 230km/h 轮胎规格 235/45 车总质量 1550胎气压 变速器 的功用和要求 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。 对变速器的主要要求是： 1、应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。 2、工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱 档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3、重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 速器主要零件结构的方案分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 轮型式 变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。 与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作时噪声低等优点；缺点是制造时 稍复杂，工作时有轴向力，这对轴承不利。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的质量和转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒档。 档结构型式 变速器换档机构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。 汽车行驶时，因变速器内各转动齿轮有不同的角速度，所以用轴向滑动直齿齿轮方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随噪声。这不仅使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合 器）才能使换挡时齿轮无冲击，并克服上述缺点；但换挡瞬间驾驶员注意力被分散，又影响行驶安全。除此之外，采用直齿滑动齿轮换挡时，换挡过程长也是它的缺点。因此，尽管这种换挡方式结构简单，制造、拆装与维修工作皆容易，并能减小变速器旋转部分的惯性力矩，但除一档、倒档外已很少使用。 当变速器第二轴上的齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态时，可以用移动啮合套换挡。这时，不仅换挡行程短，同时因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，所以它们都不会过早损坏；但因不能消除换挡冲击，仍然要求驾驶员有熟练的操作技术。此外，因 增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性力矩增大。因此，目前这种换挡方法只在某些要求不高的档位及重型货车变速器上应用。这是因为重型货车档位间的公比较小，则换挡机构连接件之间的角速度也小，因此采用啮合套换挡，并且与同步器换挡比较还有结构简单、制造容易、能够降低制造成本及减小变速器长度等优点。 使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应 用。 利用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程短。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，要求换人不同档位的变速杆行程应尽可能一样，如利用同步器或啮合套换挡，就很容易实现这一点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 动脱档 自动脱档是变速器的主要障碍之一。由于接合齿磨损、变速器轴刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱党。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种： 1、 将啮合套做得长一些如图 2.1(a)所示。 或者两接合齿的啮合位置错开图2.1(b)，这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约 1 3。使用中因接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，以阻止自动脱档。 2、 将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（ 9，这样，换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档图 3、 将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜 2 3）， 接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力。 图 用较