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摘 要我国的汽车行业正在处于上升阶段，传动机构是汽车的主要组成部分，传动机构的发展也越来越趋向于自动化。正是如此使自动变速器也正处在迅猛发展的时期，自动变速器飞速的发展，也为国内自动变速器发展市场市场带来了空前的机遇。本文主要确定了自动变速器的传动比，拉维娜式传动齿轮的齿数；确定了选用的离合器以及制动器，对主要的齿轮进行了强度校核，确定了输入轴的直径，校核了输入轴的强度，选择了合适的轴承，并且对轴承的寿命进行了验算。绘制了变速器二维装配图，太阳轮、行星轮、输入轴的零件图，各零部件的三维图以及整体装配三维图，以及传动过程的运动仿真。根据对实物的测绘和标准的选择，最终确定了各零部件尺寸，完成了相应的设计，撰写了设计说明书绘制了相应图号的图纸。关键词：自动变速器 行星齿轮 强度校核AbstractAutomobile industry in our country is in the rising stage, transmission mechanism is the main part of automobile transmission mechanism is becoming more and more tend to the development of automation.It is so that automatic transmission also is in the period of rapid development, rapid development of the automatic transmission, the market for development of domestic automatic transmission has brought unprecedented opportunities.This paper determined the 01V transmission ratio of the automatic transmission, ravina type gear teeth; Determine the selection of the clutch and brake, and has carried on the intensity of the main gear, determine the diameter of the input shaft, check the strength of the input shaft, chose the suitable bearing, and to the life of bearing and the checking calculation.According to the physical mapping and selection of standard, ultimately determine the size of each parts, complete the corresponding design, writing the design specification map the corresponding number of drawings.Key Words Vautomatic transmission Planetary gear Strength check目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论11.1 概述11.2 变速器的功用及要求11.3 我国自动变速器的发展现状21.4 设计的目的2第2章 自动变速器齿轮结构设计22.1 自动变速器齿轮机构及工作原理32.1.1自动变速器齿轮变速机构32.1.2 各执行元件的功能3第3章 各齿轮参数的确定及校核43.1 齿轮材料的选择43.2 行星齿轮系统各元件的计算43.2.1 齿圈受力及运算43.2.2 小太阳轮受力计算63.2.3 大太阳轮受力及计算73.2.4 行星齿轮受力计算9第4章 输入轴的强度校核以及强度分析94.1 输入轴直径的选择94.2 输入轴的强度校核104.3 轴承的选择及寿命计算114.3.1轴承的选择114.3.2 轴承寿命的计算12结 论12致 谢13参 考 文 献14第1章 绪论1.1 概述汽车变速器的发展前后经过链式传动方式的变速器到齿轮式传动的手动变速器,再到目前采用机械液力方式实现的自动变速器，还有电控机械式的自动变速器，这些变速器的发展前前后后经历了大约100多年之久。无论是使用的哪种类型作为传动的汽车变速器，这都是汽车的传动系统中十分重要的部件，汽车变速器主要作用体现在汽车行驶的过程当中。因此汽车传动系统的灵魂可以说是变速器装置。1.2 变速器的功用及要求变速器是通过将汽车发动机提供的能量传递给汽车的车轮，主要功能和作用包含一下三个方面是： （1）为了能够适应各种路况的变化，常常换挡的方式以此来改变传动比使转矩改变，这样驱动轮的工作有效范围就被扩大了，这就使汽车可以工作在最有利的工作状况下，发挥变速器最佳的性能； （2）为了能够让汽车可以实现倒退行驶，又因为发动机的旋转不会改变旋转方，所以变速器如果要实现汽车的这一项功能，可通过改变输出轴的转向从而实现； （3）在变速器换挡以后，汽车要保证正常行驶和平稳起步。此外对变速器在运转过程中的工作性能主要的要求包含以下三个方面是： （1）设计需要考虑汽车的动力性与经济性，能够考虑到汽车其形式过程中会遇到的各种工作情况，特别是在安全性上也要严格满足； （2）对于设计使用的材料要经过严格的最佳的热处理方式进行处理，这样可以提高效率，同时延长使用的时间，在选择使用的齿轮的传动方式要合理，变位系数的选择也要正当； （3）此外变速器在外形的尺寸、制造使用的成本、使用起来维修能够方便、工作的性能要可靠等也要严格满足使用要求2。1.3 我国自动变速器的发展现状汽车能够实现在道路上行驶，主要使靠传递动力和能够改变车速的变速器去实现的，但是如何降低动力的损失，还有减少燃油的消耗这是进行汽车设计时必须要考虑的问题，同时对于购车的人来说，这也是他们选择汽车的主要性能指标。随着社会的发展，近几年以来人民大众经济都好起来，对汽车的舒适性方面和动力性方面等要求非常高。现在市场上五挡变速器的汽车已经十分的普及，有的汽车还搭载六挡的变速器3。21世纪以来，微电子技术的发展及机电一体化技术的发展已经在人们生活当中随处可见，汽车中使用的电控型的自动变速器也应运出现，自动化设备能够减轻驾驶员的操作强度，其实汽车变速器的本质是传动的方式。随后随着自动变速器的不断发展，主要是向着电子化、集成化等发展，这使变速器的换挡能够实现自动换挡成为可能。这项技术的发展中电子控制无级变速器（ECVT）在控制中显得更加突出，工作性能更加的平稳，可以满足汽车自动变速器的强烈要求4，相信电子控制无级变速器（ECVT）在领汽车生产和销售市场将占领很大的份额。在21世纪的今天，我国应当跟上世界的先进步伐，在耐久性、换挡智能功能、噪声等这几方面改进自动变速器的性能。1.4 设计的目的经过四年的专业课学习让我对自动变速器有了一定的认识。拆装实习进一步的让我了解了自动变速器，它有五个前进档和一个倒档，应用在一汽大众以及奥迪等车型，拆装实习让我仔细观察了变速器的每一个零件，为这次毕业设计打下了奠定了基础。这次毕业设计是通过运用所学的UG软件来完成自动速器的三维建模，运用CAXA来绘制二维工程图设计图以及原理分析。这次的毕业设计巩固了以前所学的专业知识，也培养了将理论知识运用到实践中的能力，也加强了对UG三维建模的熟悉，是一次特别好的理论结合实际的机会。本次毕业设计和拆装实习密切相关，对于我们以后的工作有很大的帮助，有利于我们掌握零部件以及总成的建模技术，熟悉UG、CAXA等软件在实际中的应用，为今后的工作做好了铺垫。本设计中主要对大众01V自动变速器进行结构设计。第2章 自动变速器齿轮结构设计2.1 自动变速器齿轮机构及工作原理2.1.1自动变速器齿轮变速机构 大众01V自动变速器采用的是常见的拉维娜式行星机构，不同的行星齿轮是由不同数目的行星排组成。拉维娜式行星齿轮系是由两排行星机构组成，也就是说其中的一个行星架带动两个行星轮，另外行星机构中还有一个行星架连接着三个长行星轮、三个短行星轮和两个大小太阳轮。最后剩下一个齿圈和输出轴相连，凑成了自动变速器的五个前进挡、一个倒档，前排是一个双行星齿轮机构，后面的齿轮是一个比较简单的行星机构3。如图2-1。图2-1 拉维娜式行星机构2.1.2 各执行元件的功能拉维娜自动变速器执行元件有八个4，包括3个片式制动器、4个片式离合器和一个单向锁止离合器。其作用分别如下：（1） 离合器A：驱动大太阳轮5。（2） 离合器B：驱动小太阳轮5。（3） 离合器E：驱动前行星架。（4） 离合器F：后接中心齿轮的驱动元件。（5） 制动器C：固定小太阳轮。（6） 制动器D：固定前行星架。（7） 制动器G：后接中心齿轮的固定元件。（8） 单向锁止离合器Ff：单向锁止固定前排行星架。第3章 各齿轮参数的确定及校核3.1 齿轮材料的选择对于载重较大的汽车变速器中齿轮材料在选择时，一般都采用12Cr3A等这些低碳钢，不过这样的材料必须经过淬火处理来提高表面的硬度以及细化晶粒。3.2 行星齿轮系统各元件的计算3.2.1 齿圈受力及运算齿圈在工作时起到传递动力的作用。齿圈作为输出机构,动力由长行星齿轮来传递。齿圈和长行星轮是啮合的,因此齿圈和长行星齿轮的旋转方向是相同的。当输入轴的旋转方向跟齿圈的旋转方向一样的时候就是前进挡，相反的时候就是倒档。齿圈的直径跟壁厚的相差较大,容易产生变形,所以在加工以后需要回火程序,其材料是60MnVb，硬度是15。经过手册查阅得出：齿圈的法面模数： 螺旋角： 压力角 端面模数 ： （3-1） Z=36 根据分度圆关系公式可知：齿顶圆直径： （3-2）齿根圆直径： （3-3）式中：齿顶圆直径 齿根圆直径 斜齿轮法面参数表3-1 斜齿圆柱齿轮的参数及几何尺寸的计算公式名称 符号 计算公式 齿顶高 齿根高 齿顶圆直径 齿根圆直径 注：表中取0，取1，取0.25 齿宽 : (3-4) (为常啮合齿轮系数 取为,取7)a. 轮齿接触应力计算： 1972.72Mpa （3-5）式中：F法面内基圆切向力 端面分度圆切向力 计算载荷1303N.mm 节圆半径 57.5mm 齿轮材料的实际宽度 钢材取Mpa 主齿轮节点处齿廓曲率半径（： ） b. 弯曲应力计算 =232.46/mmmm （3-6）式中：圆周力， 计算载荷，64.7Nmm 应力集中系数，直齿轮取1.65，斜齿轮取1.5 b齿轮接触实际宽度，斜齿轮用代替 法面周节， y齿形系数，如图3-1取0.18 重合度系数，取23.2.2 小太阳轮受力计算小太阳轮在一档工作时起到动力输入作用。动力是由输入轴输入的，A离合器工作,小太阳轮接受来自输入轴的动力。花键轴和小太阳轮连接。小太阳轮的材料60MnVb。查机械手册可以得到：太阳轮的压力角，螺旋角 。由以上计算求得，小太阳轮的分度圆直径为45.0mm，齿顶圆直径为48.0mm，齿根圆直径为41.3mm。a. 接触应力计算: 1352.72Mpa （3-7）式中：法面内基圆切向力 端面内分度圆切向力，即圆周力 计算载荷 362.5N*mm 节圆半径 22.5mm 节点处压力角 螺旋角 齿轮材料的实际宽度,钢材取 齿轮接触的实际宽度,斜齿用代替 主齿轮节点处齿廓曲率半径（ ）b弯曲应力计算 =270.45mmmm （3-8）式中：圆周力， 计算载荷，56.4Nmm应力集中系数，直齿轮取1.65，斜齿轮取1.5摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，从动齿轮取0.9齿轮接触实际宽度，斜齿轮用代替 法面周节，y齿形系数，由图3-1重合度系数，取2综上所述参数按图3-1中齿轮齿数分布图。当图中所示的载荷加在齿顶上的时侯，齿轮的齿数应该按照当量齿数来计算。图3-1 齿形系数分布图齿形系数y(当载荷作用于齿顶，)，斜齿轮按当量齿数3.2.3 大太阳轮受力及计算大太阳位于小太阳轮的前端。控制动力的传输和切断的是离合器A。当大太阳轮在空转状态的时侯，变速器处在1档状态。当大太阳轮处在被制动状态的时候，变速器处在2档状态。当小太阳轮跟大太阳轮的花键处在连接状态时，变速器处于倒档状态，大太阳轮是主要的驱动机构。查机械设计手册知：压力角，螺旋角，法面模数，由以上计算求得：太阳轮的分度圆直径为56.0mm，齿顶圆的直径为59.0mm，齿根圆的直径52.3mm。a. 接触应力计算 1520.26Mpa （3-9）式中：法面内基圆切向力 端面内分度圆切向力，即圆周力 计算载荷 362.5N*mm 节圆半径 22.5mm 节点处压力角 螺旋角 齿轮材料的实际宽度,钢材取 齿轮接触的实际宽度,斜齿用代替 主齿轮节点处齿廓曲率半径（ ）弯曲应力计算：190.47N/mmN/mm （3-10）式中：圆周力， 计算载荷，56.4Nmm 应力集中系数，直齿轮取1.65，斜齿轮取1.5 摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，从动齿轮取0.9 齿轮接触实际宽度，斜齿轮用代替 法面周节， y齿形系数，由图3-1取0.18 重合度系数，取23.2.4 行星齿轮受力计算使用行星齿轮传递的特点有承载能力高，体积小，平稳的工作。虽然行星齿轮的传递效率很高，但是其传动比偏小。行星齿轮因公转而产生的离心力可以跟齿廓之间的反作用力产生的径向分力相互抵消16。拉维娜式行星齿轮系有短行星轮和长行星轮两个行星齿轮。相同齿数的两个行星轮，其分度圆直径也应该相同。通过计算：分度圆的直径为30.0mm，齿顶圆的直径为33.0mm，齿根圆的直径为26.3mm。 a.接触应力计算（长行星轮）1422.29Mpa （3-11）b弯曲应力计算 mm/mm （3-12）a.接触应力计算（短行星轮） 1328.73Mpa （3-13）b弯曲应力计算 /mm （3-14）第4章 输入轴的强度校核以及强度分析4.1 输入轴直径的选择 根据轴颈公式： 式中：K经验系数 K=4.04.6发动机最大转矩 =210N*m 根据国家标准选择的轴承尺寸，根据轴承直径圆整所以输入轴d取25mm。所以输出轴的直径取d=20mm。 以上计算出的直径是自动变速器的最小直径，如果剖面有键槽，应该把计算出的轴径适当加大。如果是存在一个键槽就增大5%，如果存在两个键槽增大10%，然后圆整为标准直径。4.2 输入轴的强度校核输出轴的受力分析过程如图4-1中所示：aa3030图4-1 输入轴的受力分析弯矩图及扭矩图如图4-2 4-3所示：图4-2输入轴的弯矩图图4-3输入轴的扭矩图 计算支撑反力： 在水平平面上： （4-1) (4-2) 结果中负号是表示的方向跟受力简图中所给的正方向是相反的。 在垂直平面上： (4-3) 在水平面上： （4-4) 在垂直面上： (4-5) 在a-a剖面： (4-6)由弯矩图和扭矩图可知a-a截面由于所受弯矩大，存在转矩，还有因为键槽引起的集中应力，认为是危险截面。查机械设计手册： (4-7) 取=0.6轴的计算应力： (4-8) 查表得出，轴的材料为45钢，调质处理=60Mpa，故安全。4.3 轴承的选择及寿命计算4.3.1轴承的选择 在自动变速器中轴承主要有两个作用：一种是支撑作用，一种是阻止轴向运动的止推轴承。止推轴承选取滚动轴承中的深沟球轴承。起支撑作用的轴承选择圆锥滚子轴承。轴承的选择根据国家机械设计标准选取查表。4.3.2 轴承寿命的计算由机械手册查30250C号轴得Cr=32200N,C0r=28200N. （1）选定的轴承的轴向力的计算过程。由机械设计查的30250号轴承内部轴向力计算公式，那么两个轴承轴向力分别为：根据轴承受力，因此轴有左移趋势。但是，由轴承零部件的结构可以看出轴承让轴转动过程中保持平衡状态，所以两个轴承的轴向力为：比较两轴承的受力：故只需要校核轴承。 （2）求当量动载荷为：查表得：e=0.04因为所以：X=0.44，Y=1.36当量动载荷计算为： N （3）轴承寿命的校核：轴承在100以下工作,查机械设计手册得，。轴承寿命校核得： C=32200N n=300r/min P=2045.8N ,已知自动变速器的使用寿命在保养好的情况可达到10年因此计算10年内最高使用时间：显然，故满足寿命要求。结 论本课题所设计的汽车手动变速器设计在经过长时间的准备，从一步步的构思到设计，从一点点功能设计到实现的过程中，让我非常清楚地认识到机械设计任务的设计和生产加工的全过程，知道在进行一个完整的机械设计需要准备多少东西，从软件安装到软件绘图，再到实现设计，我需要合理地去安排，此外在机械设计期间我学习到了机械设计的一般常用方法，还学习掌握了机械设计的一般规律并加以实践；在此设计过程中我还将课本上的知识学以致用，理论结合实践，另外在时间过中对出现的问题的我经过仔细分析克服重重困难是问题得以解决，使自己分析问题的能力得到了大大提高；还学会了运用计算机进行机械设计的计算、比例图的绘制、查阅国内外中英文参考资料和相关手册、掌握运用多个国际国家的标准来规范设计。通过本次毕业设计更加激发了我的学习兴趣，相信这次经历将在我今后的工作和学习受益匪浅，使我受益终生。通过对01V自动变速器齿轮变速系统的设计实践,对四年来的学习内容进行一次整体总结，运用这些知识完成了01V自动变速器齿轮变速系统的设计，设计中使我对机械制图、机械设计的知识与齿轮设计原则有了更深刻的理解。致 谢在大学的学习将要结束，努力的回顾这些年的努力学习、辛勤的工作经历，面对如今自己现在收获的硕果，我感觉到无限的欣慰。特别感谢我的大学同学们对我的学习和生活所提供的大力支持和关心!还要感谢一直关心帮助我成长的室友们，谢谢你们！在我准备着手开始写论文的时候，同样因为经验不足遇到了各种棘手问题，比如说论文的框架如何进行构思，目录怎么设置自动生成，章节的划分处理等。但是这些问题由于我们指导老师和同学们的讲解和帮助下，我很快的确定了论文的纲要，完成了论文设计内容的框架主体的设计，然后经过对汽车手动变速器设计的原理进行分析，勾画出系统框图，在这过程中我还学会如何参照书本知识和国内外参考资料，也回忆起很多学过的东西。在这中间请教一些同学关于软件、模具等问题。最终完成了整体设计。总而言之，我要感谢在我论文写作的过程中对我帮助的老师和同学们！ 参 考 文 献1黄志勇.综合液力变矩器的结构原理与故障分析J，汽车维修；2012。2曹利民.自动变速器动力传递路线分析（九）ZF公司的5HP-19（01V）型自动变速器J；汽车维修与保养；20063曹利民.自动变速器动力传递