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ZF自动变速器行星排设计【独家课程毕业设计含3张CAD图纸带任务书+开题报告+中期报告+答辩ppt+外文翻译】

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关键词：: zf 自动变速器行星设计行星排

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ZF自动变速器行星排设计【独家课程毕业设计含3张CAD图纸带任务书+开题报告+中期报告+答辩ppt+外文翻译】

ZF自动变速器行星排设计

摘要：汽车动力传动系统中，由于发动机转速较高、扭矩较小、转速与扭矩变化范围有限等特点，需要自动变速器改变转速和转矩，并根据外界环境的变化自动切换到与之相匹配的档位，因而得到广泛使用。近些年来，自动变速器的发展状态呈现出多档位化的特点，自动变速器实现换挡的关键部件是行星传动，其结构也愈加复杂，同时由于相关专利限制，对于自动变速器行星排设计与分析的研究具有重要的工程实际价值。

设计的主要研究内容如下:

对自动变速器的结构和工作原理进行详细的介绍，对自动变速器中行星齿轮机构不同的组合方式进行分类与整理，总结出构造自动变速器行星齿轮机构的一些规则。

并且在行星排特性方程基础之上，提出了如何优选行星传动换挡方案

对东风六速自动变速器行星排的方案进行优化设计，合理利用已经开发的软件完成了六速自动变速器行星排行星齿轮机构、控制元件方案、换挡方案的设计。

对六速自动变速器行星排强度进行合理分析，齿轮静态安全系数能够得出结果，并且对行星排强度的设计进行验证;对设计的六速自动变速器行星排啮合特性进行分析，得到各齿轮副啮合印痕，验证行星排几何修形量设计的合理性;并且详细认真剖析了六速自动变速器行星排的传动效率和疲劳寿命。

关键词：机械工程；变速器；行星齿轮传动；行星排

ZF automatic transmission planetary row design

Abstract：In the automotive powertrain system, due to the engine have high speed, low torque,small range of speed and torque characteristics, the automotive need automatictransmission speed up and slow down, according to the changes in the externalenvironment automatic switches to the matched shift, which are widely used. In order toimprove the performance of automatic transmission, which has multiple shiftdevelopment trend, planetary transmission as automatic transmission key parts isbecoming more and more complex, thus identiing a reliable, practical and systematicapproach to planetary transmission configuration, design, and analysis have greatpractical value.

The main contents of the paper are as follows:

Introduces the structure and working principle of automatic transmission,Through sorting different combinations of planetary gear, gain the rules of constructplanetary gear in automatic transmission

Coding the planetary transmission of automatic transmission, established planetary transmission mathematics model, propose a method through design structure matrix and control matrix completed planetary transmission design.

Completed six-speed automatic transmission ratio design, using the structure matrix design module, and shift plan optimization module completed six-speed automatictrans mission conceptual design.

Analysis six-speed automatic transmission strength, get gear static safety, validation the rationality of planet gear strength design. Analysis six-speed automatictransmission meshing characteristics, get the gear meshing prints,validation therationality of planet gear geometry modification. Analysis six-speed automatictransmission efficiency, fatigue life.

By connecting them in proper way , the transmission of five forward speed and one backward speed can be obtained . The vehicle auto transmission adpoting this derailleur is simple and concise in structure , multiple in grade of speed governing ,high in transmission efficiency ,smooth in gear shifting , and good in controlability.

Keywords：mechanical engineering , transmission , epicycle gear transmission , planet-row .

摘要I

AbstractⅡ

1 绪论 1

1.1 变速器的分类 1

1.1.1 手动变速器（MT） 1

1.1.2 自动变速器（AT） 1

1.1.3 手动—自动变速器（AMT） 2

1.1.4 无级变速器 2

1.2 本论文的主要工作内容 3

2 整体方案的研究与确定 4

2.1行星齿轮变速器的原理和功用 4

2.2 行星齿轮机构的简介 4

2.3 换档执行机构的简介 5

2.4 基本工作原理 5

3 行星齿轮变速器传动比的确定 8

4 行星排的设计 10

4.1 K1行星排的设计 11

4.1.1 齿数选择 11

4.1.2 材料选择及热处理方法： 11

4.1.3齿轮2-3按接触强度计算： 11

4.1.4 K1传动系主要尺寸： 11

4.1.5验算强度 12

4.1.6 齿轮抗弯强度校核 13

4.2 K2行星排的设计 13

4.2.1 齿数选择： 13

4.2.2 材料选择及热处理方式： 13

4.2.3 a—c齿轮按接触强度初步计算 13

4.2.4验算相互接触时的强度的值： 14

4.2.5 齿轮抗弯强度校核 15

4.3 K3行星排的设计 16

4.4星型结构中三大系统的设计 16

4.4.1太阳轮的结构： 16

4.4.2行星轮及行星架的结构： 16

5 轴和轴承的设计 18

5.1 轴的设计及检验 18

5.2 轴承校核 21

6 主要零件的工艺设计 22

6.1太阳轮和行星轮的加工工艺 22

6.1.1工艺过程： 22

6.1.2 关键工序分析： 22

6.2 内齿圈加工工艺 22

6.2.1 工艺工程： 22

6.2.2 工艺分析： 22

7 辅助系统设计 24

7.1 控制系统设计 24

7.2 润滑系统设计 24

8 结论 26

参考文献 27

致谢 28

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内容简介：: 1 he is by in s is a of or is of a to to of on is or a is to of is in of to is in is to to on is it it is to On a is to is a on a is in it on of of to to to a a 180 to is is to it is to a of is to of by is by a to is on is on is in to 2 in is on of to in a of or to be an to to 1） in a as to as in to an to is of of a a or in to a to on to of a be is by to to so it t we is to in as at a to a in . If we to at so to at of as is a is or we 3 a is by to to in us in an is to is to is to a “is to is to of of is a be to is in to to at be in is it no on in is to to is is to at as or in to in 2） of a of on of a to on on of is a is by at to so as 3） as a “ is a a as to in in 4 A a is is in is in to a in if it is in to as if in ow go of in a is is a or a is 4） n of on is to to to a a is a is is on to it as as it to up it to of a is of it or to be A is a is of to to of is to in is to s at is is to of to is to a so it in in of in to of is is by it it in a of it 5 is of it is by to at a “a of up on to in as to at 80s， in to a to as 0is by t is rd th 5） he is a of to of a of of a s is on a of is to at a of is to of to a is in in is to an of of In of of a in on to in 6） he to is is in is to of is to a on 6 is as is a of a is at of up a to is to of as 7） he is of a of to of to to of in a is -3 nd or -2 a is is to on is to s ) st up to so it -2 in to to or to 8） n to of to it to to to 7 A is of to in a is to a as a is by a he in A is a of to a of to is is is to is a to a 9） he on to as as as or to it so is of to of as it a a it in or in to at to a to is a a on an on in a of 8 自动变速器对于现代的汽车，自动变速器是一个复杂的组件，这种传递动力的方式，是液力变矩器充当离合器来连接发动机和变速器。两个基本类型的自动变速器基于该车辆是否是前驱动或后驱动。对发动机前置后驱动的汽车，变速器通常安装在发动机后底盘中心与油门配合。变速器输出轴连接到后桥，把发动机的动力传递到后轮，动力传输系统是直线的，从发动机，通过液力变矩器、变速器、传动轴、最后直接到到达车轮。对于发动机前置前轮驱动的汽车，变速器通常和差速器装在一起。对于前驱动的汽车，变速器安装在发动机一侧，前车轴直接连接到差速器上，把动力传递给前轮。在这个布置中，动力来自于发动机，通过液力变矩器、变速器输出的动力通过了一个 180 度大转弯，经过变速器沿发动机侧边通过传动轴输出到前轮。还有其它的一些布置，发动机前置前驱动，发动机横向布置，装设一个分动器可以实现四轮驱动。但这种形式目前是最常用的：发动机中置后驱动，可以使重量均匀的分布在前、后轮之间，改善了操作性能；发动机后置后驱动，发动机、变速器、驱动轮都在后方，这种后置式的发动机的安排，是最满意的。现代的自动变速器包括了许多组件和系统的协同工作，有行星齿轮组、液压系统、密封件和垫圈、变矩器、调节器、节气门拉线、计算机控制这些都是多年来由机械式演变过来的。这用简单、通用的解释，描述一下这些系统。 1）行星齿轮组自动变速器箱体内有很多齿轮，有各种不同的组合，在一个变速箱内，齿轮的滑动沿轴线从一个位置到另一个位置，对各种大小齿轮的要求，有正确的传动比。在一个自动变速箱，至始至终，不是齿轮的机械移动来达到这一点的，通过行星齿轮组来完成。基本的行星齿轮组成由一个太阳轮、一个齿圈、并且有两个或两个以上的行星齿轮，全部齿轮都是常啮合。行星齿轮的相互联系通过一个共同的载体，使齿轮相互啮合在一起。一个传递方式，这个系统可以从发动机的输出连接到齿圈作为主动件，连接行星轮作为从动件，并锁定太阳轮，使起不能转动。在这情况下，当我们把齿圈、行星齿轮， 9 沿太阳轮转动，主动件与从动件就同向转动，从动件的转速慢，齿轮减速就类似汽车的一挡。如果解开太阳轮和锁定其它两个元素，这就会使这三个要素以同样的速度转动，齿轮的传动就类似于汽车是第三或高挡位。另一个方式是，把行星架锁定，使太阳轮作为主动轮，齿圈作为从动件，这时它们的转动方向就相反，就类似以汽车的到挡。上面所说的，在实际的传动过程是如何控制。齿圈为输入轴，行星架为输出轴，都是通过盘式离合器控制。太阳轮一个单向离合器，一个制动器，当制动器作用时，太阳轮只能从一个方向转动。在这情况下，离合器的使用，锁定行星架与太阳轮迫使它们以相同的转速转动。如果它们的离合器和制动器都被释放，该系统在自由状态。变速器的行星齿轮组太阳轮是自由的，比输出动力。在一挡位，制动器制动太阳轮跟随转动，从第一挡到高挡制动器释放和离合器使用到输入轴，它们以同一个速度转动。使用两个或两个以上的行星齿轮组以各种方式连接，可提供不同的前进速度和扭矩，普遍的使用以现代的自动变速器。 2）片式离合器片式离合器主要由若干交替排列的离合器盘和离合器片组成。每片离合器盘上有伸出的突线，勾住离合器鼓，以输入轴连接。离合器片内的键槽与离合器壳互相啮合，离合器壳与中间轴键槽连接，中间轴又与后行星排内齿圈用键槽连接。因此，离合器盘和离合器片分别与输入轴和湖行星排内齿圈连接。操作离合器的活塞安装以离合器鼓上，离合器鼓亦称做为活塞缸。 3）单向离合器单向离合器是一种只可以使元件在一个方向转动，如把齿圈自由在一贯方向，而不能反向转动，这种作用就象是，自行车踏板转动时，可以带动车轮转动，当车轮转动或向另一个方向转动是自由的一个单向离合器用于一挡时，在驱动方向是，当从停止开始加速，在第一个齿轮输出动力，如果继续加速，不在一挡位？汽车继续加速，他就是一个方向自由的。此时，单向离合器不在输出动力，当车速慢下来时，转速慢，它就可以起作用。这一个现象由于，在提供力的时候它才起作用，在高速时，是自由的。 4）液力变矩器 10 对于自动变速器，液力变矩器取代离合器装于车上。它的作用是：当车停下来，发动机还可以继续运转。传递扭矩的原理，比如，把一个风扇吹向另一个，另一个不用插电也能跟它一起转动，如果你压住扇片，它就不会转动，但你一放手，它就开始加速，直到速度接近动力风扇。它们两者的差异就是：变矩器不是利用空气，而是利用油液，以使他的传递更加准确。液力变矩器是一个较大的盆壮装置，安装在发动机与变速器之间。它包含三个部件，协同工作，为变速器提供动力，液力变矩器的三要素是：泵论、涡轮、导轮，泵论是通过螺栓直接安装在发动机的曲轴上，转速与发动机的相同，涡轮连接到变速器的输入轴上，为汽车提供动力，导轮上装有一个单向离合器，使他只可以在一个方向转动，而在另一方被固定，每一个要素之间通过液流传递扭矩。发动机启动后，输入轴开始旋转，带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的液流沿叶片从外缘向外甩出；接着又由于泵轮和涡轮转速差引起泵轮叶片外缘与涡轮叶片外缘产生了压力差，液流从液压高的泵轮叶片外缘流进涡轮叶片外缘，同时，泵轮的旋转也使得其叶片带动液流随工作轮旋转，这一旋转就使液流流进涡轮时方向改变，从而冲击涡轮叶片推动涡轮绕泵轮同一方向旋转。从涡轮流出的液流进入固定不动的导轮，经导轮叶片改变方向后回流至泵轮。如果涡轮的速度大大低于泵轮转素时，导轮仍锁住不动。导轮停止，液流通过导轮时重新进入泵轮，促使泵轮旋转起到扭矩增大的作用。由于泵轮和导轮的转速增加，液流开始改变方向流向泵轮叶片背面，也可以产生增矩的作用。由于车速的提高，这三要素句以相同的转速旋转，为了提高燃油经济性，在液力变矩器上装了一个锁止离合器，车速达到 40 50 英里的时候，锁止离合器就把三要素连为一体，这种控制是计算机控制。 5）液压系统液压系统是一个复杂的迷宫壮通道，液流压力控制变速器扭矩的输出，。液流有若干用途，包括：换挡控制、润滑、冷却。不象发动机，它只用来润滑，每一个流动，是依赖于不断提供的液体压力。为了使油液在一个正常的温度工作，部分液流从散热器中流过以便散热。液体通过此通道被冷却，然后返回到传输通道。液里变矩器和散热器，是用来给液流散热的。事实上大部分的摩擦表面都淹没在油液中，比如：离合器盘、离合器片，也能正常的工作。 6）油泵 11 油泵主要是负责提供油液传输过程中的压力，油泵安装在前面的泵轮上，并且以发动机的曲轴相连，当发动机转动时，带动油泵运转，产生压力，提供足够的油。油进入油泵时通过一个空气滤清器，安装在油底壳的底部。压力调节器、调压阀、压力修正阀调节后送到各个管路。 7）阀体阀体是自动变速器的控制中心。它包含一个迷宫壮的通道输送液压油，在每一个工况下控制离合器和其它伺服机构，顺利的控制齿轮传动情况。最重要的阀门一个直接控制的手动阀。手动阀是直接连接到齿轮变速箱里面的，根据它所在位置打开或关闭各种通道，控制换挡节奏。用齿轮变速传动来举例说明，监控车辆的速度和油门的位置，以便它能确定最佳的换挡时间，。计算机的控制，通过电磁阀控制油压压力，控制离合器或制动器，以更精确的控制换挡点。 8）密封垫和垫圈一个自动变速器有许多的密封件和垫圈，以控制流动的液压油，使它不外泄。主要有两个外部密封垫：前油封和后油封。前油封安装到变速器的变矩器，这使得油底壳到变矩器的油液能自由流动，而不外泄。后密封垫使游液不泄漏到输出轴。密封垫通常用橡胶（类似汽车挡风玻璃雨刮器叶片），它是用来保持不泄漏到其它部分，如旋转轴。在有的情况下，用一个弹簧和橡胶在一起，如用在花键轴。垫圈是一种用来密封两个固定部分，使其连接在一起。一些常见的衬垫材料是：硬纸、软木、橡胶、有机硅和软金属。除了主要的密封垫，也有一些其它的密封垫和垫片，因使用条件而定，有的从轴到轴的连接。一个常见的例子是橡胶 O 型密封圈用来密封换的挡轴。就是说，你所操作的边速杠在转动时，另一个例子是大部分常见的油底壳垫片，事实上，密封垫是随时进行更换，防止油不泄漏。 9）计算机控制计算机控制是利用传感器对发动机和变速

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