载重汽车传动系统设计

精品资料，值得下载学习！ 载重汽车传动系统设计 精品资料，值得下载学习！ 载重汽车传动系统设计 摘 要 汽车传动系统是连接发动机和汽车行驶系的纽带，在汽车的整体结构中有着不可替代的作用。它主要由离合器、变速箱、传动轴、分动器和驱动桥等几大部分组成，各个部分都是满足某一功能的一个模块，各模块间又通过花键、法兰等串联为一个整体。 本论文 参考一些现有同类型汽车，对汽车传动系统中的各大模块的功能和组成进行解析，然后加入一些机械优化设计、行星齿轮传动等方面的思想后，对各大模块进行再构，再将其融合为一个整体，相信本论文将对现代 汽车传动系统设计工作的不断完善起到一定帮衬作用。 关键字： 传动系 ； 离合器 ； 变速箱；传动轴；驱动桥 精品资料，值得下载学习！ an in of It is of of to a as a In to of of of s of as a I be of 精品资料，值得下载学习！ 目 录 目 录 . 1 第一章 前 言 . 3 题研究的目的、意义 . 3 题研 究的背景 . 3 课题研究的内容 . 4 第二章 发动机选择及传动系统传动比分配 . 6 动机选择 . 6 动系统传动比分配 . 7 第三章 离合器设计 . 9 动盘的选择 . 9 动盘 . 10 紧弹簧 . 14 合器的通风散热 . 17 第四章 变速器设计 . 18 动方案确定 . 18 数设计 . 20 何计算 . 21 度校核 . 24 第五章 传动轴 . 28 动轴概述 . 28 动轴选型 . 29 第六章 驱动桥设计 . 33 减速器设计 . 33 速器设计 . 44 致谢 . 55 精品资料，值得下载学习！ 四年的大学生活，从无知到成熟，在石油大学这个大家庭里，我们掌握知识，结识了老师和同学，锻炼了技能，使自己可以充满的面对未来。 . 55 最后，谨向在百忙之中抽出时间来评阅论文的各位老师致以最真挚的谢意，并真诚地希望各位老师对本论文提出宝贵的意见，谢谢！ . 55 参考文献 . 56 附 录 . 57 精品资料，值得下载学习！ 第一章 前 言 题研究的目的、意义 伴随着经济的高速发展，作为世界工厂的我们，每天都要向越来越多国内、外地区提供他们所需要的各种产品。这就促进了大吨位、大批量、长距离运输的重型载重汽车市场的迅速发展。然而，由于近期石油价格持续居高不下，环境问题也越来越受到人们的广泛关注，给高油耗的载重汽车提出了一个很大的挑战。如何能够在满足市场需求的情况下，提高能源的利用效率，减少对环境的污染，就成为了载重汽车设计过程中不得不考虑的问题。汽车传动系统作为连接汽车动力源和驱动轮 的纽带，在这方面起着十分重要的作用。设计良好的传动系统，总是能够将发动机输出的功更好的传递给用于驱动汽车行驶的驱动轮。所以研究和设计出高效率的汽车传动系统在提高能源利用率、改善汽车性能等方面具有极大的意义。 题研究的背景 重汽车传动系的各主要组成部分及功能 载重汽车的传动系统通常为机械式，它主要由离合器、变速器、分动器（多轴驱动）、由万向节和传动轴组成的万向传动装置以及安装在驱动桥中的主减速器、差速器和半轴等组成，发动机发出的动力经过传统系统传给驱动轮 ，驱动汽车行驶 。 离合器处于传动 系的首端，用来切断和实现对传动系的动力传递，以保证：在起步时将发动机与传动系平顺地结合，使汽车能平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中齿轮之间的冲击，便于换挡；在工作中受到大的动载荷时保护传动系，防止其受过大的载荷。 变速器的功用是：在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的 精品资料，值得下载学习！ 工况 范围内工作； 保证汽车能倒退行驶和在滑行或停车时使发动机和传动系保持分离 ； 需要时还应有动力输出 的功能。 多轴 驱动汽车上设有分动器， 用于 将变速器输出的动力分 配给各驱动桥。万向传动装置主要由万向节和传动轴组成，将变速器或者是分动器发出的动力输送给驱动桥。 驱动桥位于汽车传动系统的末端，主要由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等组成。其功用是将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降低转速、增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。 重汽车传动系 的现状 离合器按从动盘的数目可为单盘、双盘和多盘三类。多盘离合器多为湿式，在汽车上应用较少。单盘和双 盘离合器一般为干式，应用最为广泛。离合器 压紧弹簧的形式 有圆柱弹簧、矩形断面圆锥弹簧和膜片弹簧等型式。压紧弹簧可周置，中央布置也可斜置。 他们都各有优缺点，在现代载重汽车中都有广泛的应用。 重型汽车的装载质量大，使用条件复杂。欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，必须扩大变速器传动比的范围并增加档位数。为避免变速器的结构过于复杂和便于系列化生产，多采用组合式机械变速器。驱动桥 作为载重 汽车的重要标志之一， 通常可以按照不同的使用条件，选择相应的驱动桥结构。 其基本结构有以下 3 种：中央单级减速驱动桥；中央双级驱 动桥；中央单级、轮边减速驱动桥。 对于重型载重汽车，为了增大后桥离地高度，增加其通过性，通常采用 轮边减速驱动桥 。 课题研究的内容 本课题的研究内容，将主要是在现有载重汽车传动系的基础上，结合 精品资料，值得下载学习！ 当前该方面比较先进的技术，利用自己所掌握的知识，对载重汽车传动系统进行设计，使其符合当前载重汽车传动系统的发展方向。 重汽车传动系统方案的确定 一开始就对 汽车传动系统 进行整体设计，这将是个工作量巨大的工程，也会面临很多困难。所以我们将采用 模块化的设计思想，将汽车传动系统分解为离合器、变速器、分动器 （多轴驱动）、万向传动装置和驱动桥等几大模块。按照各个模块所要完成的功能， 分别 对其进行设计 。最后将各 个模块组 成为一个整体，完成整个系统所要求的功能 ，从而确定最终的 传动系统方案。 动系统具体结构的设计 在确定了传动系统方案后，下一步就是结合原始数据，展开各个模块具体结构的设计 ，然后 结合上一步结构设计中所得的数据， 用 分零件 的 装配图和部分零件图 ，并用 行三维建模。 精品资料，值得下载学习！ 第二章 发动机选择及传动系统传动比分配 所设计的汽车的载重量为 32 吨，驱动形式为发动 机前置、 6 轮驱动，汽车的 最高时速为m a x 8 5 K m /。查相关资料，以 斯达 斯太尔 038/66 重型载重汽车 作为参 考 ，进行设计。 动机选择 动机 最大功率动机功率越大，动力性能就越好，粗略估计发动机功率时，可根据所要求的最大车速： 式中 最大功率， r传动系效率 ，取 ； g 重力加速度 ， 210m/ ； 滚动阻力系数 ，货车取 ； 气阻力系数 ， ； A 汽车正面投影面积， 2m 1A 1B前轮距，对于重型汽车：1 2； H 汽车总高， 3。 所以： 21 2 3 6 H 最高车速，m a x 8 5 K m /； 车总质量， 。 将以上数据代入 3m a x m a x m a 6 0 0 7 6 1 4 0e r a am g f 品资料，值得下载学习！ 大功率转速800 4000r/间，重型货车柴油机的取 1400 1800r/ 动机型号确定 根据以上数据，并结合同类型汽车所选择的发动机型号，我们将该车型的发动机型号定为 ： 动机的参数 如表 2 1： 表 2 1 所选发动机 的 参数 统传动比分配 汽车传动系主要包括离合器、变速箱、传动轴、分动器、驱动桥等。在整个传动系中，有减速功能的部分为：变速箱、分动器、驱动桥，由于驱动桥采用轮边式双级减速器的形式，所以其减速部位为 传动系各部 位 为主减速器和轮边减速器。 传动比的分配按 斯达 斯太尔 38/66重型载重汽车 进行。具体如表 2 2： 分动器 减速器 边减速器 2 2 传动比分配 额定转速下功率 KW/r/206/2400 最大扭矩 (N m/r/ 1070/1400 1500 3m a x 3 2 0 0 0 1 0 0 . 0 2 0 . 9 6P 0 . 9 5 8 5 8 53 6 0 0 7 6 1 4 0e 0 . 9 5 1 5 1 . 1 1 4 3 . 5 5 精品资料，值得下载学习！ 变速箱各档传动比如表 2 3： 1 档 2 档 3 档 4 档 5 档 档 7 档 8 档 9 档 倒档 2 3 变速箱各档传动比 精品资料，值得下载学习！ 第三章 离合器设计 离合器按传递转矩的方式不同，可分为摩擦式、液力式、电磁式和综合式四种。在机械式传动系统中，以摩擦式离合器的应用最为广泛。 摩擦式离合器根据摩擦原理设计，其摩擦片的形状有盘式、片式和锥式，后两种形式已被淘汰。盘式离合器按从动盘的数目可分为单片、双片和多片三类。 离合器的结构型式多种多样，设计时，应根据车型、使用条件、制造条件等合理选择离合器的结构方案。 动盘的选择 单片式离合器的结构简单、分离彻底、尺寸紧凑、从东部分转动惯量小、散热型号、调整方便，只需在结构上采用适当措施便可保证其结合平顺。因此它广泛应用在小轿车和中小型载货汽车上。随着摩擦材料的提高，在大型载重汽车上的应用也日渐增多。 双片式离合器与单片式相比，由于摩擦片增多，传递转矩的能力较强，结合较平顺，但分离彻底性较差，中间压盘通风散热不良，因此热负荷较高，设计时，应从结构上采取相应措施。如果传递相同转矩，双片式离合器较单片式的径向尺寸小，踏板力小。双片式离合器通常用在传递转矩较大并且径向尺寸受限制的汽车上。 单片式和双片式离合器均为干式离合器，多片式离合器多为湿式。其结合更加平顺柔和，摩擦表面温度较低，磨损较少，使用寿命约为干式离合器的 5 倍，但受油的粘度影响、分离不彻底、尺寸和质量较大等因素约束，在汽车上应用较少。 查资料得，对于 32 吨位的载重汽车离合器，发现单片式离合器应用较多，这说明摩擦材料性能已能满足 32 吨位载重汽车离合器的需要，所以可以首先考虑采用单片式离合器 ，其结构如图 2示 。 精品资料，值得下载学习！ 图 2离合器总成 1 飞轮 2 摩擦片 3 从动片 4 铆钉隔套 5 铆钉 6 深沟球轴承 7 减振器阻尼片 8 减振器弹簧 9 从动片毂 10 摩 擦片铆钉 11 压盘 12 离合器盖 13 螺栓 14 垫圈 15 支承 杆 16 分离杠杆 17 分离装置 动盘 从动盘由摩擦片、从动钢片、扭转减震器和花键毂等组成。从动盘的转动惯量应尽可能小，以减小换挡时齿轮间的冲击；从动盘应具有轴向弹 精品资料，值得下载学习！ 性，保证汽车平稳起步；从动盘应装有扭转减震器，以避免传动系的扭转共振，缓和冲击载荷。从动盘对离合器工作性能影响很大，而且是零件中寿命薄弱的一环。 擦片 摩擦片的工作条件比较恶劣，通过它与压盘间的摩擦作用来 传递发动机的动力，因此，它直接影响整个离合器性能和容量的大小。它应满足如下要求：摩擦系数高而稳定，能传递大的转矩，受工作温度、滑磨速度、单位压力变化的影响尽可能小；足够的耐磨性和机械强度；热稳定性好；磨合性能好；摩擦性能受油水的影响小；密度小，有利于结合平顺；长期停放不会与压盘粘在一起。 摩擦片所用的材料有石棉基材料、烧结金属和金属陶瓷等。 石棉基材料由石棉或石棉织物、粘合剂和辅助材料混合热压制成，其摩擦系数大约为 性能不稳定，温度、滑磨速度及单位压力的增加都会使摩擦系数下降，磨损加剧。但因 其价格低，密度小，有良好的弹性，结合柔软，能满足大多数离合器的使用要求，所以得到广泛应用。 摩擦片与从动片钢间有两种固定方法：铆接法和粘接法。铆接法连接可靠，适宜在从动钢片上装波形弹簧片，磨损后更换摩擦片方便。 片式摩擦离合器传递转矩的能力取决于主动部分和从动盘之间的摩擦力矩的大小。离合器的静摩擦力矩由摩擦面上的压紧力、摩擦力的作用半径、摩擦副材料及摩擦片的工作面数等因素决定 ： 式中 合器的静摩擦力矩 ， F 作用在摩擦面上的总的压力 ， N ； f 摩擦系数 ，石棉对钢 f ； 擦片平均摩擦半径 ， m 。若已知摩擦片的外径 D 和内径 d， f R Z 精品资料，值得下载学习！ 设摩擦片上压力均匀分布，则： 当 / 时， Z 摩擦面数 。 为了保证离合器在任何情况下都能可靠地传递发动机的转矩，在设计上规定离合器的静摩擦力矩应大于发动机转矩： 式中 离合器后备系数 , 。 离合器工作条件非常严酷，因此，设计离合器时不仅要求它能可靠地传递发动机的最大扭矩，而且还应 该有足够的使用寿命。 为了达到可靠地传递转矩的要求，由 得： 为了使离合器由足够的寿命， 3 中摩擦面上的总压力 F应有足够大的摩擦面积来承受，即单位压力 将 入式 式中 C 摩擦片内、外半径之比。 /C d D ，推荐 。 位压力 33m a x 112c e P D C 22p A p m a xC e F f R Z m () d3322 品资料，值得下载学习！ 摩擦片上的单位压力值和离合器的工作条件、后备系数、摩擦片的尺寸、材料及质量等因素有关。离合器工作条件比较恶劣，使用频繁，单位压力合器后备系数 较小时，擦片外径较大时，为降低摩擦片外缘处的热负荷，之， 若采用石棉做摩擦材料，围内选取；对于轿车，车 擦片的尺寸 摩擦片的尺寸主要为摩擦片外径 D 和内径擦片外径 D 是离合器的基本尺寸，它关系到离合器的结构、质量和使用寿命。选定 、 可根据式 4 估算，再按 74 选定摩擦片尺寸。所选的 D 应使最大圆周速度不超过 65 70m/s。内径 d = c D，可由选定的 D、 c 值确定。首先选择单类摩擦片式，比同类型汽车，摩擦片尺寸取为： 420 220 10。 则 摩擦片内、外半径之比 ： 对于单片式离合器： Z ， f 。 将以上数据代入 此时：m a x/ 1 . 4 1 ，满足要求。 动盘的轴向弹性 单片离合器的从动盘应具有轴向弹性，以保证汽车平稳起步。弹性从动盘还使压力分布比较均匀，改善摩擦表面的接触，使摩擦片磨损均匀。 0 0 40 C 6 3 33 . 1 4 0 . 3 1 0 . 3 1 0 0 . 4 2 1 0 . 5 2 412 m 精品资料，值得下载学习！ 对于载重汽车，通常在从动钢片上沿半径方向开 T 型槽，外缘形成许多扇形，并将其冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形，使其具有轴向弹性。 转减震器 扭转减震器几乎成为现代汽车离合器的必备部件，它主要由弹性元 件、阻尼元件组成。弹性元件用来降低传动系首段的扭转刚度，降低传动系扭转系统的某一固有频率，使之尽可能避开由发动机转矩主谐激励引起的共振。但这种共振很难消除，阻尼元件则有效耗散此时的震动能量。因而，扭转减震器能有效地降低传动系共振载荷和噪声。同时，它的弹性元件还能缓和传动系转速急剧变化时产生的很大的顺势动载荷，以免传动系零件受损和破坏。 紧弹簧 离合器的压紧弹簧有圆柱弹簧、锥式螺旋弹簧和膜片弹簧。压紧弹簧可以圆周布置、中央布置，还可以斜置。 周置弹簧离合器多采用圆柱弹簧，其结构简单，制造方便，在汽车 上应用很广泛。当需要传递的转矩较多时，可将压紧弹簧不知在两个同心的圆周上。 紧弹簧数量 按照最大传递转矩 1 4 0 0 N 设计，由公式 得 ： 由公式 得 3312 1P C 331 2 1 4 0 03 . 1 4 0 . 3 1 0 . 4 2 1 0 . 5 2 4 精品资料，值得下载学习！ 由于每个弹簧工作压力 F 不超过 1000N ，考虑到要有充分的安全性，将弹簧 个数 i 取为 36 。 簧工作应力 每个弹簧的工作压力为 / 2 8 1 3 4 . 4 / 3 6 7 8 1 . 5 i 。 弹簧工作应力为： 式中 工作应力； 簧圈平均直径（即中径）； d 弹簧钢丝直径； c 旋绕比， / d,对于离合器压紧弹簧，取 6c ； K 考虑剪力与弹簧曲率影响的校正系数 : K c + 2 / 4 3 6 + 2 / 4 6 3c 离合器圆柱弹簧常用 65或碳素弹簧钢丝制造，工作应力再700N/右，最大应力不宜超过 800 900N/ 由公式 ： 328 8 K F c 22p A p 226 3 . 1 4 0 . 4 2 0 . 2 20 . 2 8 1 04 c 8 7 8 1 . 5 6 6 + 2 / 4 6 33 . 1 4 7 0 0 精品资料，值得下载学习！ 根据弹簧相关标准，取 ， 25。 将以上数据代入公式 ： 簧工作圈数 弹簧工作圈数根据刚度条件和已定的 d、 c 求出： 式中 G 切变模量，对于碳钢， 328 3 1 0 N / m ； K 弹簧刚度，一般为 20 45 N /m m ； f 离合器分离过程中弹簧的变形量，它等于压盘的行程。对于单片离合器， ,取 2 。 F 弹簧最大压力， F 一般不大于 1 1 F，取 。 将以上数据代入 取弹簧得工作圈数 ，弹簧得总圈数一般比工作圈数多 圈，所以取弹簧总圈数为 10。 簧自由长度 工作负荷下得变形量 f438s 8 7 8 1 . 5 2 5 1 . 2 6 6 8 8 . 2 8 M P a # i; r0,p= c,x2; c=20; 00; ; p,x); if( r0=c*i=0;i=2）具有不等式或等式约束优化问题，文件名 #; /*常量，定义不等式约束个数 */ ; /*常量，定义等式 约束个数