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摘要3ABSTRACT4符号说明5第一章绪论7第二章 传动系统的概述及其方案的确定13第三章 行星排的设计173.1 K1行星排的设计173.2 K2行星排的设计193.3 K3行星排的设计213.4 太阳轮、行星轮和行星架的结构设计223.4.1太阳轮的结构：223.4.2行星轮及行星架的结构：22第四章 轴和轴承的设计244.1 轴的设计及检验244.2 轴承校核27第五章 离合器与制动器的设计285.1 离合器的设计285.2 制动器的设计：29第六章 主要零件的工艺设计316.1太阳轮和行星轮的加工工艺316.1.1工艺过程：316.1.2 关键工序分析：316.2 内齿圈加工工艺316.2.1 工艺工程：316.2.2 工艺分析：31第七章 辅助系统设计337.1 控制系统设计357.2 润滑系统设计40第八章 结论与展望45参考文献46摘要目前，自动变速器在汽车领域的应用越来越广泛。其中主要原因是自动变速器能够根据路面状况自动改变车速，这极大地方便了驾驶者。不仅能够缓解驾驶者驾驶疲劳减少路面交通事故，而且还能够提高汽车的燃油经济性。同时，还能提高汽车的动力性。行星齿轮变速箱主要结构为行星齿轮机构，行星齿轮机构主要由太阳轮、外齿圈、行星轮、行星架组成。由于行星齿轮机构具有两个自由度，因此行星齿轮机构没有固定的的传动比，不能直接应用于变速器。为了能够将行星齿轮变速器应用于自动变速器，必须将齿轮机构中的元件固定使其具有一个自由度。只有一个自由度的行星齿轮机构具有固定的传动比，因此可以应用于自动变速器中。我设计的为商务车行星齿轮变速箱，行星齿轮机构具有结构紧凑、刚度大、传动平稳等优点。行星齿轮变速箱动力改变由液力变矩器进行控制，其操纵机构为离合器和制动器，并通过液压油进行控制，从而实现自动换挡。但是，自动变速器结构比较复杂。通过这次毕业设计我对自动变速器原理做了大量的工作并参考商务车车型最终确定了其传动方案，并对各档传动比做了详细的说明。关键词：自动变速器 行星齿轮变速箱 液力变矩器 AbstractAt present, more and more widely applied in the field of automatic transmission in car.The main reason is that automatic transmission can change the speed automatically according to the road conditions, it has made great drivers.Not only can alleviate drivers driving fatigue reduce road traffic accidents, but also can improve the fuel economy of the car.At the same time, it can improve power performance of car.Planetary gear transmission main structure for a planet gear mechanism, the planetary gear mechanism is mainly composed of the sun wheel, outer ring gear, planetary wheel, planet carrier.Because the planet gear mechanism has two degrees of freedom, so the planet gear mechanism has no fixed transmission ratio, cannot be directly applied to the transmission.In order to be able to will be applied in the automatic transmission planetary gear transmission, the gear mechanism of components must be fixed exhibit a degree of freedom.There is only one degree of freedom of planet gear mechanism has a fixed ratio, thus can be used in the automatic transmission.I design for commercial vehicles planetary gear transmission, the planet gear mechanism has the advantages of compact structure, large rigidity, smooth transmission.Planetary gear transmission power changes controlled by hydraulic torque converter, its operating mechanism for the clutch and brake, and the control with the hydraulic oil, so as to realize automatic shift.However, the automatic transmission structure is more complex.Through this graduation design I made a lot of work on automatic transmission principle and refer to commercial vehicles models ultimately determine the transmission scheme, and has made the detailed instructions for each transmission ratio. KEYWORDS:automatic transmisson lanetary gearbox torque converter 符号说明m 模数Z 齿数b 齿宽i 传动比x 变位系数、 齿宽系数K 载荷系数 齿轮副材料对传动尺寸的影响系数u 齿数比 许用接触应力 接触疲劳极限 使用系数 动载系数 节点区域系数 弹性系数 重合度系数 载荷作用于单对齿轮啮合区上界点时的齿形系数 载荷作用于单对齿轮啮合区上界点时的应力修正系数、 齿向载荷分布系数、 齿间载荷分配系数 疲劳极限 齿全高 齿顶高系数c 顶隙 圆周力 径向力 轴向力P 功率T 转矩a 中心距 水平弯矩 垂直弯矩 合成弯矩 水平支反力 垂直支反力 轴承载荷系数第1章 绪论往复式内燃机是现代汽车广泛采用的动力装置，但是由于其转速变化范围和转矩适应系数有限，不能满足驱动车辆对转速和转矩的要求，因此必须要装设变速器来进一步改变转速和转矩。汽车变速器在型式上可以分为手动变速器和自动变速器两种类型。过去汽车上大多数配备的是手动变速器，手动变速箱主要由齿轮、同步器、轴、轴承等传动部件组成。理论研究表明，变速箱的档位数目越多，汽车的动力性越好。档位数目较多的自动变速箱刚好符合这一要求。并且，汽车上装备自动变速箱以后，汽车将具有更好的驾驶性和操纵性，提高了行车安全性，并且自动变速箱能保证发动机始终处于经济转速区域，不仅减小了排放，而且提高了车辆的燃油经济性。因此，现代装备自动变速器的汽车越来越多。这次的毕业设计课题是“五前一倒三行星排传动系统设计”，即我们通常所说的行星齿轮变速器。让我们先来说说现在市场上变速器的种类。主要分为：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）无级变速器（CVT）。一、手动变速器（MT）手动变速器（ManualTransmission，简称MT）又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器，并且通常带同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。手动变速器是自动变速器与相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。最常见的手动变速器多为5挡位（4个前进挡、1个倒挡），也有的汽车采用6挡位变速器（见图0-1）。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。与自动变速器的比较： 优点：与自动变速器相比较可以给汽车驾驶爱好者带来更多的操控快感。 传输效率比自动变速箱为高，当然理论上会比较省油。维修保养上会比自动变速箱便宜。 如果愿意以较高成本使用自动手排，则可以兼顾自排的方便性及手排的高效率。引擎煞车的效能较强， 缺点：有人会觉得开车的时候还要控制离合器换档非常的麻烦。 新手会常常在马路上熄火，特别是上坡， 操作不当的话有几率把引擎跟变速箱弄坏。 一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者技术好，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。 二、自动变速器（AT）自动变速器（Automatic Transmission），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油踏板程度和车速变化，自动地进行变换。而驾驶者只需操纵加速器踏板控制车速即可。自动变速器中有很多离合器，这些离合器能根据车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操纵、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。在高速公路上，这是体现非常完美的。而且，现在堵车是经常的事，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动变速器，则会反复地挂档摘档，操纵十分麻烦，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。三、手动自动变速器（AMT）自动手动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档，而在交通拥挤时使用自动档。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，比如广州本田飞度1.3L CVT两厢、南京菲亚特2004派力奥1.3HLSpeedgear等。这些“二合一”的车型价格均在10万元左右，这个价格层面还是比较低的。所以，手动自动车在普及上还是具有相当的优势。 四、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越来越高。汽车变速器的发展也是并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变最是由荷兰人Van Doormes 发明。无级变速器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，其传动比可以任意变化，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。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。1.1国外的研究进展自从1939年，第一台液力机械式自动变速箱在美国通用汽车公司诞生到现在的70多年间，自动变速箱的研发技术一直处于变革和改进之中。随着人们对汽车乘坐舒适性的要求越来越高，相对于传统的手动变速箱，性能更加优越的自动变速箱越来越受到广大消费者的亲睐。尤其是近些年以来，自动变速箱已经能够更好地兼顾操控性以及节能环保等因素，使其在国内外的装车比例越来越高。液力自动变速器已经走过了六十多年的历史，它的技术成熟，性能可靠。对液力自动变速器的研究，主要是围绕着提高效率而展开的。上纪60年代的研究重点是采用多元件工作轮，70年代的改进方法是使用锁止离合器，80年代则是采取增加行星齿轮变速箱档位的方法及使用电控技术。近些年来，传统的液力自动变速箱通过采用CAD/CAM技术来提高液力变矩器的传动效率，增加行星齿轮变速箱的档位以及电子技术的应用，液力自动变速箱的性能已经非常完善。现在的液力自动变速箱可以通过微控制器对整个传动系统进行控制。由各种电子传感器和微控制器组成的电控单元，根据各个传感元件输入的信号来确定换档和锁定的时机，发出信号，控制执行元件，电磁阀动作，完成换档、锁止等命令。2002年，福特汽车公司和通用汽车公司达成协议，共同研发用于前轮驱动的6挡自动变速箱，其燃油经济性相比于传统的4档自动变速器提高了4%至8%。ZF分司正在研发7档自动变速箱，该变速箱用由双片飞轮组成的湿式离合器代替了变换器，可以车辆的提高加速性能和燃油经济性，降低排放，与5档自动变速箱相比，它的体积更小，质量更轻。继1984年，日本五十铃公司在世界上率先成功研制出电控机械式有级自动变速箱“NAVI-5”， 并装备到ASKA轿车上以后，世界上很多汽车制造公司相继进行了类似的研发工作。1996年，马自达6M3轿车采用的“M序列式变速箱”， 以全新的电液控制系统替代了传统的机械式变速箱的操控系统，并且可以选择手动变速和自动变速两种模式。ZF公司也推出了它的电子控制机械式自动变速箱的新产品ASTRONIC系列。1998年，德国大众Lupo轿车装备了电子控制机械式自动变速箱，它的百公里油耗仅为2.99L，显示出了它的非常优越的燃油经济性。先进的电子控制机械式自动变速箱，都配备有电子控制单元，它是变速箱的核心。将车辆的行驶状况跟所希望实现的状况进行比较，发出控制命令，改变变速箱的档位、离合器的分离与结合及油门开度，实现在最佳换挡时刻自动选档。在几种自动变速箱当中，电控机械式自动变速箱的性价比最高。自从VDT公司于上世纪80年代研制成功了金属带式无级变速箱并且进入商品化阶段之后，世界上相继出现了一批生产金属带式无级变速箱的厂家。VDT变速器公司和日本本田汽车公司共同研制的新型无级变速箱已经装备在本田1996CivicHX型轿车上了。包括通用汽车公司在内的一些国外企业都在加速发展各自的无级自动变速箱技术。据统计，截止1996年底，配备了金属带式无级变速箱的轿车已多达120多万辆，所装轿车发动机的排量大多处于0.63.3L之间。金属带式无级变速箱商品化的时间虽然不是太长，在汽车变速箱中的占有率也仅有1%，其中的90%在日本，剩余10%在欧洲，但是因为它在理论上性能优越，因此它被视为自动变速箱的主要发展方向之一。1.2国内的研究现状我国最早是在长春第一汽车制造厂生产的CA770红旗轿车上装备了自动变速箱。近些年来，由于消费者对自动变速箱性能的逐渐普及，自动变速箱的市场需求量越来越大，使国内汽车制造公司加快了自动变速箱的发展速度。1998年，上汽通用生产的别克轿车上的4T65E电控自动变速箱正式下线，上汽大众的帕萨特B5、一汽大众的捷达都市先锋上配备了自动变速箱AG4-95，神龙也推出了配备了AL4智能型自动变速箱的富康988“领导者”，其它的如马自达6、雅阁、君威也都全部采用自动变速箱。作为上世纪90年代世界汽车界关注焦点的电子控制机械式自动变速箱技术，也被国家列为“九五”重点技术开发项目，国内的一些研究机构及企业都先后参与到电子控制机械式自动变速箱的研究开发中。其中大连齿轮箱厂、吉林大学、北京理工大学和重庆欧翔电子公司等单位在此项技术上都取得了相当不错的的成就。吉林大学不仅在理论研究方面取得了很多成就，而且它开发出的桑塔纳2000型电子控制机械式自动变速箱在1998年通过了国家级的样机鉴定。哈尔滨的埃姆特汽车电子有限公司开发研制的电子控制机械式自动变速箱技术，产品质量已经接近了产业化水平。国内有关的专家建议，鉴于我国目前的国情，我国应以电子控制机械式自动变速箱为主要研究方向。电子控制机械式自动变速箱性价比高，仅为液力自动变速箱的1/43/4，而且生产继承性较好，改造的资金投入也较少，它的硬件开发和软件研制对于各种车型在理论上是相通的，成果可推广到各种类型的汽车上。作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但，传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我们想要知道的是，自动变速器的未来究竟将走向何方？在当前多种技术的研发中，自动变速器技术逐渐呈现出了比较明显的三大发展趋势，一是以德国大众汽车公司为代表的双离合技术，二是无级变速技术即CVT技术，三是多家公司已然推出的多挡位技术1.3、自动变速器工作原理自动变速器根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降档位，不需由驾驶者操作离合器换档，使用很方便。特别在交通比较拥挤的城区马路行驶，自动变速器体现出很好的便利性。自动变速器比手动变速器复杂得多，有很多方面不相同，但最大的区别在于控制方面。手动变速器由驾驶员操纵档位，加档或减档由人工操作，而自动变速器是由机器自动控制档位，变换档位是由液压控制装置进行的。 以一个典型的自动变速器为例，液压控制装置根据节气门（油门）开度和变速器输出轴上输送来的信号控制升降档。根据节气门开度变化，液压控制装置中的调节阀产生与加速踏板踏下量成正比的液压，该液压作为节气门开度“信号”加到液压控制装置；另外有装配在输出轴上的速控液压阀可产生与转速（车速）成正比的液压，作为车速“信号”加到液压控制装置。因此，就有节气门开度“信号”和车速“信号”，液压控制装置根据这两个“信号”自动调节变速器油量，从而控制换档时机。 也就是说在汽车驾驶中，驾驶员踏下加速踏板（油门踏板），控制节气门开度和汽车的行驶速度（变速器输出轴转速），就能自动控制变速器内的液压控制装置，液压控制装置会利用液力去控制行星齿轮系统的离合器和制动器，以改变行星齿轮的传动状态。行星齿轮变速器被广泛地用于现代汽车变速器中，而我们知道的齿轮大部分都是轴线固定。转动轴都是通过轴承固定在机器的机体上。所以，它们的转动中心对机器的机体是相对固定的。有定轴齿轮与此同时那么就有动轴齿轮，然后我们所不太熟悉的一类齿轮被称为行星齿轮。我们知道这类齿轮的转动轴线是不固定的，这类齿轮的转动轴线安装在一个支架上，这个支架是可以转动的。行星齿轮不仅可以像定轴齿轮一样，按着转动轴转动中心进行转动之外，同时，它们的转动轴中心不断地进行转动，还跟着支架随着其他支架而运动。跟随自己轴线转动中心进行的转动被称为自转。反而言之，随其它轴线的中心进行运动而被称为公转。与行星的运转非常类似，由此，其被称为行星齿轮，结构如图2-1所示。图2-1行星齿轮结构图轴线被固定在机器机体上的的齿轮，其传动原理我们都很熟悉。一对齿轮进行相互啮合的过程中，一个称为主动轮，从它那里不断输入动力，另外一个齿轮被称为从动轮，从它那里通过轴传出动力。同时，也有的齿轮仅仅作为传递动力而不参与传动比改变，因此被我们称为惰轮。惰轮对动力的传动有很大作用，它不改变齿轮传动的速比，而只改变动力传动的方向。因而，从它那里通过，而不改变传动速比，只改变传动方向。我们所了解的行星齿轮的齿轮系统与定轴齿轮，它们的分析办法就有所不同。与此同时可以用离合器或制动器作为操纵机构，根据条件限制其中一条轴的转动，剩下两条轴就可以进行动力传动进行动力输出。由此可以得出，行星齿轮传动的之间的关系的组合就可以变为很多种，常见的组合类型有：动力从太阳轮输入，从外齿圈输出，行星架通过机构锁死；动力从太阳轮输入，从行星架输出，外齿圈锁死；动力从行星架输入，从太阳轮输出，外齿圈锁死；动力从行星架输入，从外齿圈输出，太阳轮锁死；动力从外齿圈输入，从行星架输出，太阳轮锁死；动力从外齿圈输入，从太阳轮输出，行星架锁死；两股动力分别从太阳轮和外齿圈输入，合成后从行星架输出；两股动力分别从行星架和太阳轮输入，合成后从外齿圈输出；两股动力分别从行星架和外齿圈输入，合成后从太阳轮输出；动力从太阳轮输入，分两路从外齿圈和行星架输出；动力从行星架输入，分两路从太阳轮和外齿圈输出；动力外齿圈输入，分两路从太阳轮和行星架输出。行星齿轮传动能得到广泛应用，其优点主要是是刚度大承载能力好，同轴线占用空间小，传动平稳。制造行星齿轮要求的精度较高。有些行星齿轮传动机构效率高，这类行星齿轮机构传动比较小。当用行星齿轮机构作减速器时，行星齿轮机构效率则随着传动比的增大而减小。5、自动变速器类别：按传动比变化形式可分为有级式、无级式和综合式三种。在无级式(和综合式)中，变速的种类可分为：液力变矩式无级变速器;机械式无级变速器;电力式无级变速。按齿轮变速系统的控制方式分为：a.液控液动自动变速器 在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的节气门阀和反映车速的调速器阀把节气门开度和车速转变为液压信号。在换档点，这些液压信号直接控制 换挡阀进行换档。b.电控液动自动变速器 在手控制阀选定位置后，由反映节气门开度的节气门位置传感器和反映车速的车速传感器把节气门开度和车速转变为电信号。这些电信号输入电子控制单元(ECU)，由电子控制单元控制液压阀和液压执行机构进行换档电子控制自动变速器通常由液力变矩器、行星齿轮变速系统、换挡执行器、液压操纵系统、电子控制系统五部分组成。6.自动变速器组成：自动变速器的厂牌型号很多，外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。1）、液力变矩器液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变速器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。液力变矩器是自动变速器中比较重要的组成部件，被用于商务车上的液力变矩器。泵轮通过发动机带动进行旋转，泵轮内的工作液体受到泵轮叶片的作用而流向外缘。流动的液体通过泵轮流出，经过一段时间的流动变化后，涡轮叶片被流动的液体所冲击，相连的输出轴被涡轮带动而不断转动。经过涡轮流出的工作液体，工作液体的能逐渐被消耗。输出轴的能量就是由工作液体的能量转化而来。流入导轮的液体先经过导轮，导轮因为被固定而不能够转动。工作液体通过叶片不断变化，液流的方向被导轮不断改变，液体通过改变能量来实现能量的改变与转化。自动变速器有液力变矩器有前置后驱液力自动变速器，与此同时，自动变速器也有前置前驱动液力自动变速器。液力自动变速器通过工作泵轮，液体流动过程能量改变来实现改变发动机的转矩。2）、变速齿轮机构自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。3）、供油系统自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。4）、自动换挡控制系统自动换挡控制系统能根据发动机的负荷（节气门开度）和汽车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以改变齿轮变速器的传动化，从而实现自动换挡。自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压（电子）控制两种。5）、换挡操纵机构自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置，控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡。6、自动变速器所具有的优缺点：（1）自动变速器优点1） 提高行车的安全性。汽车在行驶过程中，驾驶员必须根据道路、交通条件的变化，对汽车的行驶方向和速度进行改变和调节。以在城市中心为例，平均每分钟换挡2次而每次换挡有46个手脚协调动作。正是这种连续不断的频繁换挡操作，使得驾驶员产生疲劳，安全性下降。而配备自动变速器的汽车大大降低了驾驶员的疲劳强度，提高了行车安全性。2） 降低有害气体的排放。发动机在怠速和高速运行时，排放的废气中CO和CH化合物的浓度较高。而自动变速器的应用可是发动机经常处于低有害气体排放的区域内运转，从而降低了排气污染。3） 整车具备更好的驾驶性能。汽车驾驶性能的好坏一定程度上取决于正确的操纵与控制。自动变速器能通过系统的设计，使整车自动去完成这些使用要求，以获得最佳的燃料经济性和动力性。使得驾驶性能与驾驶员的技术关系减小，因而特别是用于非职业驾驶。4） 良好的行驶性能。自动变速器的档位变换不但快而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。通过液体传动或电脑控制换挡，可以消除或降低传动系统中的冲击和动载。这对在地形复杂、路面恶劣条件下的工程车辆、军用车辆尤其重要。（2）自动变速器缺点（1） 结构复杂、成本高。与手动变速器相比，自动变速器结构复杂，零部件加工难度大，制造成本高；技术不够成熟，寿命短；维护和维修要有昂贵的专业设备，难度和成本都较大。2） 效率不够高。这也制约了自动变速器在小排量汽车上的使用。同类型的汽车，职业驾驶员驾驶，安装自动变速器的汽车比安装手动变速器的汽车油耗大15%左右。3） 缺少驾驶乐趣。配备自动变速器的汽车大大降低了驾驶个性，这也是“爱车族”不愿驾驶自动变速器汽车的原因。这也是近年来产生了自动、手动两用变速器的主要原因。 图0-1 本设计是根据马自达6经典型开展的，设计中所采用的相关数据均来源于此种车型：排量 2.0L燃油类型 汽油整备质量 1386燃料供给型号 多点电喷最大扭矩 183/4000轮胎规格 205/55R16最大功率 108KW最大功率转速 6500 r/min第一章 传动系统的概述及其方案的确定1.1行星齿轮变速器的原理和功用五前一倒三行星排传动系统，即行星齿轮变速器，由行星齿轮机构和换档操纵机构两部分组成。行星齿轮机构作用：改变传动比和转动方向，即构成不同档位。换档操纵机构作用：实现档位的变换。1.1.1 行星齿轮机构的简介行星齿轮机构的类型：最简单的行星齿轮机构由一个太阳轮、一个内齿圈、一个行星架及若干个行星齿轮组成，一般称为单排行星齿轮机构。如图1-1 图1-1 单排行星齿轮机构 多排行星齿轮机构是由几个单排行星齿轮机构组成（如图1-2）。多排行星齿轮机构可以比单排行星齿轮机构得到更多的档位，故本设计即采用三行星排。用行星齿轮机构作为变速机构，由于有多个行星齿轮同时工作，且利用内啮合方式，故与普通齿轮变器机构相比，在传递同样大小功率的情况下，可减少变速器的尺寸和重量，能实现同向、同轴减速传动。由于采用常啮合传动，可使动力不间断。1.1.2 换档执行机构的简介行星齿轮变速器的换档执行机构主要由离合器（如图1-3）、制动器、和单向离合器等三种执行元件构成。离合器和制动器是以液压方式控制行星齿轮机构元件的旋转，而单向离合器则以机械方式对行星齿轮机构的元件进行锁止。离合器的作用：连接轴和行星齿轮机构的旋转元件。制动器的作用：固定行星齿轮机构中的基本元件，阻止其旋转。1.1.3 行星齿轮变速器的基本工作原理行星齿轮与操纵执行机构结合，构成了具有不同档位的行星齿轮变速器，即在输入转速、转矩相同的条件下，可以通过行星齿轮变速器的档位变换，得到不同的输出转速和转矩。（如图1-4、1-5）图1-3 离合器图1-4 原理简图图1-5 原理实物图图1-2 多排行星齿轮机构第二章 行星齿轮变速器传动比的确定2.1 行星齿轮变速器传动比方案的确定 如图2-1 所示，我们逐个分析传动比方案，为总方案的确定提供依据。图2-1 传动比方案a) 行星架制动，太阳轮输入，齿圈输出；b）行星架制动，齿圈输入，太阳轮输出；c）齿圈制动，行星架输入，太阳轮输出；d）太阳轮制动，行星架输入，齿圈输出；e）太阳轮制动，齿圈输入，行星架输出；f）齿圈制动，太阳轮输入，行星架输出。2.2传动比计算 1-制动器 2-离合器3-离合器4-制动器5-制动器 图22 设计简图功能表：挡次换挡执行元件状态实现传动比123451OO6.5252OO3.10343OO2.31524OO1.505OO1.00-1OO-10.050O0注：O-表示结合或制动挡次1的传动比： ， ， 故 挡次2的传动比： ， ， 故 挡次3的传动比： ，联立，得挡次4的传动比： ，挡次5的传动比：太阳轮、齿圈、行星架中的任意两个锁定在一起，这时各齿轮之间都不会有转动，整个行星轮系将作速体转动，即倒挡-1的传动比： ， ，所以空挡0的传动比：太阳轮、齿圈、行星架都不制动，也无两个互相锁定，这时，太阳轮、齿圈、行星架均可自由转动。输入轴转动时，输出轴可以不转动，这种情况下行星齿轮不传递动力，实现空挡，即。第三章 行星排的设计3.1 K1行星排的设计1. 齿数选择： 2. 材料选择及热处理方法：（1） 齿轮3与齿轮2：用20CrMnTi，渗碳后淬火5862HRC。，（2） 齿轮1：35CrMoV，调质，250280HBS3. 齿轮2-3按接触强度计算：按表2-27公式： （31）(1) 齿轮副配对材料对传动尺寸的影响系数按表2-28，取=1(2) 计算(3) 按K=1.2-2，取K=1.4(4)(5) 计算齿宽系数，因，取。故（6）计算（7）初定中心距：（8）计算模数：取标准值m=3mm（9）中心距4. K1传动系主要尺寸：（1） 太阳轮3的主要尺寸：（2） 行星轮2的主要尺寸：（3） 齿轮1 的主要尺寸：5. 验算K1行星传动排的接触强度(1) 圆柱齿轮接触应力计算公式： （32）计算接触应力的基本值 （33）式中：“+”用于外啮合传动，“-”用于内啮合传动。（2）计算 (3) 确定公式中的参数：由机械设计：表10-2，查得：； 图10-8查得：； 表10-4，查得：， （4）确定参数 查得：=2.5 =189.8 =0.98 =1.0（5）计算 将以上各数值代人接触应力计算公式中，得： 又 所以, 故合格。6. 齿轮抗弯强度校核 （1）齿根应力计算公式： （34） 式中：齿根应力的基本值 查得：, , , , 代入公式得： （2）验算： ， 故合格。3.2 K2行星排的设计1. 齿数选择： 取2. 材料选择及热处理方式：(1) 太阳轮与行星轮： 20CrMnTi，渗碳后淬火5862HRC ， （2）内齿圈：35CrMoV，调质，250280HBS3. ac齿轮按接触强度初步计算 按（31）公式： （1）齿轮副配对材料对传动尺寸的影响系数按表2-28取=1 （2） （3）K=1.22，取K=1.4 （4） （5）计算齿宽系数： ， 式中取 （6）计算 （7）初定中心距： （8）计算模数m 取标准值m=4（9）中心距： (10) 太阳轮a的主要尺寸： （11）行星轮c的主要尺寸： (12) 内齿圈b的主要尺寸： 5. 验算a-c齿轮传动的接触强度： （1）圆柱齿轮接触应力计算公式为 （2）计算 （3）确定参数： 由机械设计：表10-2 查得；图10-8 查得 表10-4 查得 区域系数， ， 重合度系数 （4）代入公式 得。 又 ， 故合格。6. 齿轮抗弯强度校核 （1）齿根应力计算公式为 由于行星轮c受对称循环的弯曲应力，其承载能力较低，应按该齿轮计算。根据机械设计查得 , , , , 将相关数据代入公式 得 （2）验算： ， 故合格。7. b-c齿轮传动的接触强度和抗弯强度的校核 由于b-c齿轮是内啮合齿轮传动，承载能力高于外啮合传动，故不再进行验算。3.3 K3行星排的设计我们参照K2行星排，取模数m=4mm。 ，故： ， ，齿轮8因为齿数少于17，故需要变位。其变位系数。3.4 太阳轮、行星轮和行星架的结构设计3.4.1太阳轮的结构： 设计行星传动时，太阳轮的结构取决于所采用的均载机构。当太阳轮不动时，它可简支安装或悬臂安装。在本设计中，根据太阳轮尺寸的大小，我们做成了齿轮轴（如图3-1）。图3-1 齿轮轴3.4.2行星轮及行星架的结构： 行星轮和行星架是行星传动中结构较复杂的一个重要零件。行星架可分为双臂整体式、双臂分离式和单臂式三种。可采用铸造、锻造和焊接式等方法制造毛坯。双臂整体式行星架（如图3-2）的结构刚性比较好。双臂分离式行星架（如图3-3）的结构较复杂，刚性较差。单臂式行星架（如图3-4），结构简单，装配方便，轴向尺寸小。本次设计部分即采用这种结构。图3-2 双臂整体式行星架图3-3 双臂分离式行星架 图3-4 单臂式行星架第四章 轴和轴承的设计4.1 轴的设计及检验 已知： r/min Kw（1）根据表9-16，选取45号钢（调质处理）的及，取=35 MPa，=110（2）圆周力径向力（3）根据轴受力情况，按弯扭强度条件计算： 考虑到轴与联轴器有键连结，故轴径可增加5%，即（4）按弯扭合成强度理论校核轴的强度 1) 水平支反力： 垂直支反力： 2）计算弯矩 水平弯矩： C点左侧 C点右侧 垂直弯矩： C点左侧 C点右侧 3) 求合成弯矩 C点左侧： C点右侧： 4) 求扭矩C点左侧： C点右侧：5）求合成弯扭矩 该轴为单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取，则 C点左侧： C点右侧：6）按弯扭合成强度理论校核轴的强度 校核剖面C处强度： 根据表9-15，查得45号钢的 ，因此，故合格。7）应力图见图4-1(5) 轴的刚度校核： 阶梯轴 取 ，所以 ，故合格。（6）轴的设计如图4-2图4-1 轴的应力图图4-2 轴的设计图4.2 轴承校核已知： ， ， r/min ，初选6310型轴承。查附表9-1可知深沟球轴承6310的基本额定动载荷 ，由表9-9得e=0.23（插值法求得）。又，故取X=0.56，Y=1.9（插值法求得）。由表9-8，取载荷系数 。所以 验算轴承寿命： 即，该轴承可以使用3年（按平均每天工作8小时，每年工作300天算）。第五章 离合器与制动器的设计 离合器与制动器是行星齿轮变速器必不可少的元件。5.1 离合器的设计 离合器的作用：连接行星排二元件成为一体，采用的是多片湿式结构。通常有离合器鼓、活塞、回位弹簧、钢片与摩擦片组、离合器毂及密封圈组成。特点：径向尺寸小，结合柔和，能获得较大的摩擦面积，所以能传递较大的转矩。改变离合器片数的多少，即可改变传递转矩的大小。离合器钢片有钢板冲压而成，靠外齿与离合器鼓连接，可轴向移动。离合器摩擦片通常靠内齿与离合器毂连接。离合器摩擦片分为钢片与摩擦材料两部分。其摩擦材料以纸基摩擦材料为主，以石棉、碳、纤维素等纤维或棉、木材、合成纤维作为母体材料，添加无机、有机的高摩擦性材料，搅拌后，浸渍酚醛树脂硬化而成。然后将其粘在钢板上，厚度位0.380.76mm。这种材料特点是多孔，网状，具有弹性，摩擦系数高，高压、高温、高圆周速度时稳定性好。离合器片每片厚1.52mm，平均每片间的间隙为0.30.5mm，总间隙因片数不同而异，一般为25mm。离合器接合：当压力油经过油道进入活塞缸时，油压克服弹簧力推动活塞,将所有主、从动件依次压紧，即钢片与摩擦片在摩擦力的作用下一同旋转。离合器接合，动力从输入轴经离合器传到输出轴。离合器分离：当油压撤除后，活塞在回位弹簧作用下回位。离合器分离，切断输入轴至输出轴的动力传递。离合器单向阀的作用：离合器液压缸内的离心油压，在接合时影响压紧力和储备系数，分离时影响彻底分离。为防止上述现象，设置单向阀，当压力油经油道进入活塞游腔时，单向阀的钢球在油压作用下封闭活塞上的排油孔，使工作油液不能从活塞缸内排出，这时油压推动活塞克服弹簧张力，使离合器接合。当油压撤除后，单向阀的钢球在离心力作用下离开球座，开启泄油孔，使离心油得以释放，保证离合器彻底分离。1-钢片、摩擦片组 2-回位弹簧 3-离合器毂 4-密封圈 5-离合器鼓 6-活塞 7-单向阀 8密封圈图51 离合器简图5.2 制动器的设计：带式制动器平顺性差，衬片磨损不均。故近年来湿式多片制动器应用较多。湿式多片制动器在工作原理上，它与湿式多片离合器结构类似，仅钢片固定不动。其摩擦面积大，转矩容量大，且反作用元件不产生径向集中反力，并易于通过增减摩擦片数来实现系列化。图52所示为常见液压制动器。图52 液压制动器的一种第六章 主要零件的工艺设计6.1太阳轮和行星轮的加工工艺6.1.1工艺过程： 锻造退火粗车预备热处理（正火）半精车粗滚齿倒角 热处理（渗碳淬火）喷丸精车（磨内孔及基准端面）精滚齿磨齿检查钳倒棱6.1.2 关键工序分析：（1）滚齿及磨齿余量对于的太阳轮，粗滚齿后留出磨齿所需余量，热处理后可直接进行磨齿。对于的太阳轮，为了减少磨齿余量，提高磨齿效率，磨齿前可以采用硬质合金滚刀进行半精加工。（2）喷丸硬齿面的承载能力往往受抗弯疲劳强度的限制，因此关键是如何提高硬齿面的齿根抗弯疲劳强度。对齿轮进行喷丸处理，可以使齿根圆角处表面产生较大的残余压应力，另一方面使加工刀痕或热处理表面缺陷压平碾实，从而提高齿轮的弯曲疲劳强度。尤其是对于渗碳淬火齿轮齿根角处磨前滚齿留有刀痕时，受载时间比较大（循环次数大于）效果更为显著。根据资料介绍，疲劳寿命可以成倍或几倍地提高。6.2 内齿圈加工工艺6.2.1 工艺工程： 锻造退火粗车热处理（调质）精车插齿钳6.2.2 工艺分析：（1）减小变形内齿圈的结构特点多为薄壁筒形零件，刚性较差，容易变形。毛坯有锻件和铸件两件。为了提高其力学性能和减少加工中的变形，一般精加工后都要进行调质处理。内齿圈的精车要特别注意装夹，夹紧力适当防止变形。同时要保证插齿基面和内齿圈中心线垂直，以减少齿向误差和插齿时装夹找正时间。（2）插齿插齿时内齿圈加工的主要工序，最难控制的是公法线变动量容易超差，这是由于插齿刀的制造误差，安装误差，机床传动链中蜗轮副的转角误差，工件的安装误差，主轴的径向跳动等，都对齿轮的公法线变动量有影响。因此加工时应对各项影响因素加以调整和严格控制。在单件生产时，尽可能选用精度较高的插齿刀，并仔细安装，使径向摆动和端面跳动控制在最小范围内，从而减少公法线变动量。找正要求：1）找正机床主轴，径向和端面跳动不大于0.02mm2）找正插齿刀台，径向和端面跳动要求见表613）找正齿顶圆及基准端面表61 插齿刀安装精度要求 （）齿轮精度插齿刀公称分度圆直径/mm允许最大端面跳动允许最大径向跳动675101010012515101602002015 （3）插齿刀的选用 按内齿圈齿面硬度选择不同材料的插齿刀，内齿圈的硬度不超过280HBS时，可采用普通高速钢插齿刀插齿；硬度超过280HBS低于340HBS采用铝高速钢插齿刀或涂层插齿刀精插齿，钴高速插齿刀精插齿。第七章 辅助系统设计7.1 控制系统设计我们采用液压控制方式。该控制系统由动力源、执行机构和控制机构三个部分组成。动力源是由液力变矩器泵轮驱动的油泵，它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换档外，还给液力变矩器提供冷却补偿油，向行星齿轮变速器供给润滑油。执行机构包括离合器、制动器和液压缸。控制机构大体包括主油路系统、换档信号系统、换档阀系统和缓冲安全系统。换档阀是一种由液压控制的2位换向阀。它有两个工作位置，可以实现升档或降档的目的。换档阀的位置取决于两端控制压力的大小。当右端的速控阀油压低于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时，换档阀保持在右端；当右端的速控阀油压高于左端的节气门阀油压和弹簧作用力之和时，换档阀改变方向时，主油路的方向发生变化，以实现不同的档位。如图71所示：图71 换档阀工作原理示意图 图中当换档阀从左端移至右端时，自动变速器升高1个档位；反之则降低1个档位。7.2 润滑系统设计润滑目的：减少摩擦，防止磨损；冷却作用，抑制摩擦热的产生及散发所产生的热度；洗净作用，清除杂质、污垢；防锈作用，防止金属表面生锈及腐蚀；应力分散作用，在接触面上形成油膜，分散应力；密封防尘作用，防止漏气、漏水，防止尘埃入侵。润滑方法:(1) 飞溅润滑零件在高速旋转时的飞溅作用，把连杆大端两侧溢出、刮油环刮落和冷却活塞后掉下来的滑油溅到某些摩擦部位。一般用于油道输送难以达到或承受负荷不大的摩擦部位，如气缸套、凸轮、齿轮等。本设计多处采用这种方法。（2）压力润滑用润滑油泵把滑油强压循环输送到所需的润滑部位。适用于负荷较大的摩擦部位，如各个轴承和轴套等处。压力润滑的优点是：能保证滑油连续循环供应，使摩擦件的工作安全可靠，并有强烈的清洗作用，可通过润滑系统的压力表和温度计掌握控制润滑情况，便于实现自动控制，可使用粘度较低的滑油，使用期长，耗量少。因此压力润滑应用最广泛。本设计大部分即采用压力润滑。第8章 液力变矩器的设计常见的液力变矩器主要由可旋转的泵轮和涡轮，以及固定在套管上的导轮三个元件组成，称为三元件综合式液力变矩器。若将三元件综合式液力变矩器的导轮分割成两个，分别装在各自的自由轮上，即形成四元件综合式液力变矩器。由于三元件综合式液力变矩器结构简单、工作可靠、性能稳定，最高效率达92%，在转为耦合器工作时，高传动比的效率可达96%。因此，在高级轿车上应用极广，这里液力变矩器的结构形式也采用三元件综合式液力变矩器。8.1液力变矩器循环圆设计 8.1.1循环圆形状的选择 液力变矩器的循环圆按照外环形状可分为圆形，蛋形，半蛋形以及长方形循环圆四种。 汽车型单级液力变矩器大多采用圆形循环圆。这种循环圆形状的液力变矩器，其工作轮可采用冲压焊接制造或铸造，泵轮和涡轮完全对称布置，导轮布置在内径处，便于安装单向离合器，最适合综合式液力变矩器。8.1.2工作轮在循环圆中的排列位置（1） 径流式：这种工作轮从轴面图看，液流沿着叶片半径方向流动，称为离心式工作轮；反之，称为向心式工作轮。径流式工作轮均为单曲叶片。 （2） 轴流式:这种工作轮从轴面图看，液流在叶片流道内轴向流动。（3） 混流式：这种工作轮从轴面图看，液流在工作轮流道内既有轴向流动又有径向流动，他的叶片均为空间扭曲叶片。圆形循环圆变矩器在多数情况下，采用混流式工作轮；长方形循环圆变矩器除了泵轮之外，其余工作轮多采用径流式或轴流式工作轮。8.1.3循环圆尺寸的确定（1） 变矩器有效直径确定设除去发动机各辅助设备所消耗功率后由发动机传给变矩器泵轮轴的功率为Pe,因为发动机轴与变矩器泵轮轴直接相连，故有ne=nB,则传给变矩器泵轮轴的转矩为： TB=PB/B=Te=Pe/e=30Pe/ne而变矩器泵轮的转矩为： TB=BgnB2D5由此可得变矩器的有效直径D为： D= (Bg)-1/5 .(Te/ne2)1/5取Te=183N.m, ne=4000r/min, =0.86103/m3, B=3.810-6。代入上述数据计算得：D=202mm如图2-1所示，循环圆的相对参数有以下几种：（2）直径比m直径比m=D0/D,D0为循环圆内径，D为有效直径。对一般失速变矩比K0要求不高的变矩器，m=1/3;而对失速变矩比K0要求高的变矩器，m的取值范围为0.40.45，取m=0.45。D0=mD=90.9mm。当m选定后，循环圆内径也就确定下来了，这时要确定过流断面面积，即确定循环圆的形状。统计表明，圆形循环圆最佳过流面积约为变矩器有效直径总面积的23%。图2-1循环圆结构示意图（3） 循环圆形状系数a循环圆形状系数a=L1/L2，如图2-1所示，L1为循环圆内环的径向长度，L2为循环圆外环的径向长度。a减少显然会使流道过流断面的面积增大，循环圆内的流量也就相应的增大，从而使泵轮转矩系数增大。一般a的取值范围为a=0.430.55。这里L1=27.775mm, L2=55.55mm,故：a= L1/L2=0.50,符合要求。（4） 循环圆宽度比b循环圆宽度比b=B/D。式中B为循环圆的轴向宽度，D为有效直径一般b的取值范围为b=0.20.4。这里B=27.7752+2.5=58.05mm,故：b= B/D=58.05/202=0.287,符合要求。8.1.4确定循环圆形状尺寸现以有效直径为305mm的液力变矩器为参考，如图2-2所示：已知外环后，开始确定内环，设计流线。确定内环，设计流线的原则是使液流速度沿流道均匀变化。为此假定在同一过流断面上各点的轴面流速m相等，各相邻元线所形成的过流面积相等。根据最佳过流面积为循环圆面积的23%的原则，对于有效直径为305mm的变矩器，其最佳过流面积为0.016774m2，那么对于有效直径为202mm变矩器，其最佳过流面积为0.00737m2。设定一些元线，参照图8-2，在任意元线上的过流面积F可按下列正截头圆锥体旋转面公式计算： F=(/cos)(rs2-rc2)式中，-元线相对垂线的夹角，所有元线均垂直于设计流线； rs-任一元线与外环交点上的半径； rc-同一元线与内环交点上的半径； r-同一元线与设计流线交点上的半径。首先，选定一些任意的元线，并算出内环和设计流线的初步轮廓。半径rs和角可从图中量出，而rc和r则可相应的按下式计算： rc=（rs2-(Fcos/)）1/2 r=( rs2-( Fcos/2)1/2算得的半径与相应元线之交点的轨迹即为内环。仿照这一过程，可以选出一些更接近于垂直设计流线的新的元线，并重复以上计算过程，直到内环变为由外环与设计过流面积所确定的光滑曲线为止。为了确定最后一条元线的位置，必须先确定导轮的进口边和出口边。经验表明，导论叶片的轴向长度一般以取循环圆直径d之半为最佳。对于参考变矩器，在导轮轴面内，可测得设计流线之弦长约为51mm,故根据相似设计法的原理，新设计的设计流线的弦长约为：51(202/305)=33.77 mm。为了最大限度的利用循环圆，在相邻叶轮的叶片之间可采用最小间隙。而且，在根据强力涡流理论设计叶片时，为了减低涡旋的影响，也需要采用最小间隙。实践中，通常的间隙为22.5mm,这里取2.5mm。在确定叶片的进口边和出口边后，可对每个叶轮将设计流线分成十个等分，并作出相应的元线，使每条元线都严格地垂直于设计流线。1、对于泵轮循环圆：=13.5，r9=(286.74/2)(202/305)=95.00 mm,rs9=101.04mm,又有：F=(/cos)(rs92- r92)= (/cos)(r92-rc92),故有：rs92- r92= r92-rc92，代入相关数值计算得： rs9=101.04mm,r9=95.00mm,rc9=89.32mm；用同样的方法计算可得：表8-1泵轮半径2、涡轮循环圆的设计方法和结构尺寸与导轮基本相同，故有涡轮循环圆的相关结构尺寸为：表8-2 涡轮半径3、导轮循环圆的设计方法与上面的方法相同，代入相关的数值计算得：表8-3 导轮半径8.1.5循环圆solid edge设计图图8-2循环圆设计图8.2叶片设计目前，叶片设计中很大程度上还依赖经验和试验统计规律，这里采用环量分配法进行设计。8.2.1叶片参数设计根据变矩器发展的经验，泵轮出口角可按失速变矩比的要求来确定。对于直径为305mm的参考变矩器，其失速变矩比为2.52，则泵轮出口角为110，这里根据相似设计的原理，这个新设计的泵轮的出口角也为110。在进行叶片轮廓的初步设计时，假设设计转速比为0.5。由于按照不同转速比设计出来的叶形之间没有很大的差别，因此，尽管冲击损失最小的进口角设计点是在转速比为0.7处，但仍可将这些轮廓视为合适的叶形。表8-4变矩器叶片参数叶轮名称进口角/（度）出口角/（度）泵轮105110涡轮32150导轮90228.2.2确定叶片数较多的叶片数，使液流趋向于较有效的偏转，但也增加循环液流的排挤。在较高的转速比时，较多的叶片数趋向于减少滑转，有利于偶合器工况，而低速工况则将增加液流的堵塞。在低转速时，较少的叶片数却能增加循环液流的速度，导致转矩的增大。查阅相关资料得，综合式液力变矩器的最佳叶片数参考下表8-5所示：表8-5最佳叶片参数参考表 叶片数叶轮最佳叶片数范围备注泵轮2428涡轮2632考虑到制造工艺上的困难，在2025的范围内选取为宜导轮2628这里选取泵轮的叶片数为26，涡轮的叶片数为23，导轮的叶片数为27。8.3单向离合器的设计8.3.1结构参数的选择 单向离合器是液力变矩器中负荷最大旳元件之一，整个液力变矩器的可靠性和使用寿命在很大程度上决定于这个元件。单向离合器一般是由外圈，内圈，滚子，压紧弹簧等元件组成。单向离合器的分类： 按凸轮面所在元件分：外圈为凸轮面；内圈为凸轮面。 按凸轮面形状分：平面轮廓；偏心圆轮廓；对数螺线轮廓。按滚子形状分：圆柱滚子；凸块式。由于圆柱滚子式单向离合器结构比较简单，制造比较容易，使用与维修方便；楔紧与分离工作灵敏，无噪声，工作可靠；分离状态时允许的速度高，磨损小，所以这种形式的单向离合器应用最广泛。这里便是采用滚柱式单向离合器。图8-3单向离合器结构示意图其工作原理是通过内，外圈将滚柱楔住，以传递转矩。为此，将外圈与滚柱的接触面做成凸轮表面，使之形成楔入角。有了楔入角，就可以防止内，外圈在一个方向上的相对转动，并在转矩方向改变时，使二者分开。在现有结构中，这个楔入角（2）一般为68。在其他条件相同时，楔入角越大，单向离合器传递转矩的能力也就越大，所以设计时，应尽量采用较大的楔入角。这里楔入角取：2=8为了改善单向离合器的工作，常常装设弹簧作为可压缩的固定器，以改善最初的楔入。同时，设计时应尽量使滚柱与外圈及内圈的某些接触区段上保持不变的楔入角，这对由于制造误差以及磨损而产生的尺寸偏差是必要的。为了在接触区段保持不变的楔入角，常常将内圈或外圈的凸轮表面加工成对数螺旋线。这里便将外圈的凸轮表面加工成对数螺旋线。 图8-3中：R0-外圈接触点的曲率半径； R-内圈半径； r-滚柱半径。 Fp-作用在每个滚柱上的负荷； FN-Fp力的法向分力； F-Fp力的切向分力；单向离合器的设计步骤如下：根据结构布置和强度要求，初选楔入角2= 8，内圈半径R=21.00mm,滚柱半径r=4mm,滚柱长l=39.00mm,滚柱数Z=6。为保证单向离合器的可靠工作，应满足自锁条件，即： tan=0.070=0.1式中 -滚柱和内外圈之间的摩擦因数。作用在单向离合器上的载荷按下式确定： Fp=F/sin=TDi=0/ZRsin=41579.3N F=Fpsin=2743.63N FN=Fpcos=41364.5N单向离合器工作时，最大应力发生在滚柱与驱动件及从动件的接触处。由于滚柱两侧的力相等，且滚柱与内圈的凸面的接触面积要比外圈凹面的小，因此，最大应力发生在滚柱与内圈的接触表面上，单向离合器传递转矩的能力也取决于这个应力。表面接触应力C可按赫兹公式计算：C=(FNE(1/r+1/R/l)1/2/7式中 FN-一个滚柱上的法向力; E-材料弹性系数； r-滚柱半径； R-内圈半径； l-滚柱长度。如取E=2.1105,则： C=46.3(FN/l)(1/r+1/R)=1365MPa制造滚柱以及内外圈的材料与滚动轴承的材料相同。根据单向离合器的工作条件，其许用接触应力C可以高达2100MPa,故上述设计参数符合要求。8.3.2外圈拉应力验算当单向轮工作时，作用在外圈上的力将使外圈膨胀，在外圈内表面产生的最大拉应力max可按下式计算： max=p（Ra2+Rb2）/ (Rb2- Ra2)式中 p-作用在外圈上的假定平均应力； Rb-外圈外圆半径； Ra-凸轮表面最大半径。 p=ZFpmaxCOS/2Ral=43.24MPa故代入数值计算得：max=256.36MPa,符合要求。8.3.3弹簧力验算当单向离合器工作时，滚柱由于受离心力的作用，总是力图从与从动件的接触点向外偏移，这种偏移应当借助将滚柱向驱动件压紧的弹簧来加以防止。弹簧的强度应能克服驱动件在可能旋转的最大转速下的离心力。作用在滚柱上的离心力F1可由下式确定： F1=GR2=GR(n/30)/g式中 G-滚柱重力； R-滚柱中心到单向离合器轴线的距离，即滚柱绕轴心转动的转动半径； n-驱动件的最大转速。这个径向离心力将滚柱压向凸轮表面而引起的切向力Ft可由下式确定： Ft=F1tan(2)= GR2tan(2)代入数值计算得：Ft=16.34N 这个力应为弹簧所克服，亦即弹簧的预紧力要大于Ft，以防止滚柱在离心力作用下脱离从动件接触表面。第八章 总结与展望8.1 总结通过这次毕业设计，我对自动变速器有了一个更加深入的认识。自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、液压供油系统、控制系统等级部分组成。在此次设计中主要涉及到液力变矩器和行星齿轮变速机构。液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，它的作用与装备手动变速箱的汽车中的离合器有些相似。它能够使汽车平稳起步，衰减传动系中的扭转振动，防止传动系过载。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递给自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。液力耦合器只能起到传递转矩的作用，而不能改变转矩的大小，与液力耦合器不同的是，液力变矩器不仅能传递转矩，而且能在泵轮输出转矩不变的情况下，随着涡轮转速的不同即汽车车速的不同，而改变涡轮输出的转矩的大小。液力变矩器之所以能起到改变扭矩的作用，就是由于它在结构上比液力耦合器多了个导轮机构。在液体循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使得涡轮输出的转矩大小不同于泵轮输入的转矩大小。能够转入耦合器工况的液力变矩器称为综合式液力变矩器，它之所以能够转入耦合器工况是因为它的导轮不是固定的，而是固定在一个单向轮的外圈上，当涡轮转速较低时，单向轮的滚柱被卡死在楔形间隙内不能转动，此时液力变矩器其增大扭矩的作用，当涡轮转速增大到一定程度时，液流对导轮的作用力反向，此时单向轮可自由转动，于是导轮也自由地相对于内圈与涡轮同向转动，此时液力变矩器便转入耦合器工况。转入耦合器工况时变矩器的效率较高。另外，还有一种带锁止离合器的综合式液力变矩器，当汽车行驶阻力较小时，发动机转速较高，不需要增扭时，锁止离合器将泵轮外壳和涡轮轴锁住，以提高传动效率；当汽车行驶阻力增大时，锁止离合器分离，实现增扭。自动变速箱的变速机构大都基于齿轮传动的原理，而且绝大多数的自动变速箱采用的是行星齿轮变速机构，变速机构可以提供不同的传动比，提升了汽车的动力性和经济性。齿轮机构的传动比都是有级的，自动变速器的传动比是由控制系统通过换挡执行元件的作用和释放而自动选择的。简单的行星齿轮机构是变速机构的基础，一般的自动变速器都是由两排或两排以上的行星齿轮机构组合而成。在此次设计的过程中，我将自己在大学四年里所学的理论知识应用到实际的分析和设计中去，使自己所学到的知识得到了更进一步的深化，在此过程中，也使我熟练掌握了跟机械、汽车相关的一些分析和设计方法。8.2 展望随着人们对汽车性能的要求越来越高以及全球范围内节能