NJ130系列低速载货汽车三轴五档变速器设计[汽车]【20张图/16700字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份，70页。16700字。
任务书一份。
外文翻译一份。
中期检查表一份。

图纸共20张，如下所示
A0变速器总成.dwg
A2中间轴齿轮体.dwg
A2倒档齿轮.dwg
A2第一轴.dwg
A2第二轴一、二档齿轮.dwg
A2第二轴三、四档齿轮.dwg
A3中间轴.dwg
A3倒档齿轮轴.dwg
A3取力孔盖.dwg
A3第一轴轴承盖.dwg
A3第二轴.dwg
A3第二轴凸缘.dwg
A3第二轴后轴承盖.dwg
A4中间轴轴承隔套.dwg
A4倒档齿轮轴锁片.dwg
A4取力孔盖衬垫.dwg
A4第一轴轴承挡油圈.dwg
A4第一轴轴承盖衬垫.dwg
A4第二轴后轴承挡油圈.dwg
A4第二轴后轴承盖衬垫.dwg

摘 要
课题来源于生产实际，依据《机动车安全技术条件》和《汽车机械变速器总成技术条件》，针对低速载货汽车的运行特点而设计。参与了汽车的总体设计，确定了汽车的质量参数，选择了合适的发动机，并且计算出汽车的最高速度。
关于变速器的设计，首先选择标准的齿轮模数，在总档位和一档速比确定后，合理分配变速器各档位的速比，接着计算出齿轮参数和中心距，并对齿轮进行强度验算，确定了齿轮的结构与尺寸，绘制出所有齿轮的零件图。根据经验公式初步计算出轴的尺寸，然后对每个档位下轴的刚度和强度进行验算，确定出轴的结构和尺寸，绘制出各根轴的零件图。根据结构布置和参考同类车型的相应轴承后，按国家标准选择合适的轴承，然后对轴承进行使用寿命的验算，最终完成了变速器的零件图和装配图的绘制。
此变速器的齿轮都为标准齿轮，档位数和传动比与发动机参数匹配，保证了汽车具有良好的动力性和经济性。该变速器具有操纵简单、方便、传动效率高、制造容易、成本低廉、维修方便的特点，适合低速载货汽车的使用。
关键词：低速载货汽车；变速器；设计

Abstract
The topic comes from the production reality, which is based on the safety specifications for power driven vehicles operating on roads and the specifications for the automobile mechanical transmission. It designs the low-speed truck’s movement characteristic. The automobile quality parameters are determined, according to the automobile system design, choosing the appropriate engine, and calculating the maximum speed. 
When design the transmission, first, we choose the standard gear modulus and determine all speed’s proportions after we choose the number of the transmission’s gears and the first gear, then calculate the gear’s parameter and the center distance, and the gear needs the intensity checking calculation. We determine gear’s structure, then complete drawing of the gears’ component. According to the empirical formula, we preliminary carry on the checking calculation to each gear’s rigidity and the intensity to determine the axis’ structure and size, and thus draw up various axis’ component drawing. After arranged structure and compared with the similar type of vehicle’s bearing, according to the national standard, we select the appropriate bearings, and then calculate the service life of the bearings. Finally drawing of the component and the assembly of the transmission are completed. 
Because the transmission gear is the standard gear and the number of gears and speed’s proportions match to the engine conditions, which ensure the necessary power and economy. This transmission has many merits of simple operation, efficient, easy manufacturing, low cost, and convenient.
Key words: Low-speed Truck；Transmission；Design

目 录
前 言 1
1 低速载货汽车主要参数的确定 4
1.1 质量参数的确定 4
1.2 发动机的选型 5
1.3 车速的确定 6
2 变速器方案的设计与主要参数的确定 8
2.1 设计方案的确定 8
2.1.1 两轴式 8
2.1.2 三轴式 8
2.1.3 液力机械式 9
2.1.4 确定方案 9
2.2 零部件的结构分析 10
2.3 基本参数的确定 12
2.3.1 变速器的档位数和传动比 12
2.3.2 中心距 15
2.3.3 变速器的轴向尺寸 16
2.3.4 齿轮参数 17
2.3.5 各档齿轮齿数的分配 21
3 齿轮的设计计算 26
3.1 几何尺寸计算 26
3.2 齿轮的材料及热处理 27
3.3 齿轮的弯曲强度 28
3.4 齿轮的接触强度 30
4 轴的设计与轴承的选择 35
4.1 轴的设计与校核 35
4.1.1 校核第二轴在各档位下的的强度与刚度 38
4.1.2 校核中间轴在各档位下的强度与刚度 44
4.1.3 校核倒档轴的强度与刚度 48
4.2 轴承的选择 52
5 变速器的操纵机构 62
5.1变速器的操纵机构 62
6 结论 63
参 考 文 献 64
致 谢 66

一．选题的目的和意义：AMT用先进的电子技术改造传统的手动变速器,既保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处，且具有液力自动变速器自动变速的优点。并且弥补了手动变速器不足（换挡冲击.熄火.换挡复杂驾驶疲劳等缺点），它以特有的经济、方便、安全、舒适性而备受驾驶者的欢迎,成为汽车变速器研究的热点之一，是一款非常适合我国国情的机电液一体化自动变速器，且具有很高的性价比。同时，易于驾驶、省油和降低排放的因素促进了AMT变速器在车辆上的应用，拥挤的交通、非专业驾驶员对“驾驶员友好”型设备的需求等使AMT变速器具有广阔的发展前景。AMT 实际上是由一个机器人系统来完成纵离合器和选档两个动作，其核心技术是控制。驾驶员通过加速踏板和操纵杆向电子控制单元（ECU）传递控制信号；电子控制单元采集发动机转速传感器、车速传感器等信号，时刻掌握着车辆的行驶状态；电子控制单元（ECU）根据这些信号按存储于其中的最佳程序，最佳换档规律、离合器模糊控制规律、发动机供油自适应调节规律等，对发动机供油、离合器的分离与结合、变速器换档三者的动作与时序实现最佳匹配。从而获得优良的燃油经济性和动力性，实现平稳起步和迅速换档，以达到驾驶员所期望的结果。
通常AMT包括以下三个部分：
1、执行机构：包括电动机（步进电动机和直流电动机）、电磁阀（普通电磁阀和高速 电磁阀）、液压缸（离合器作动缸和选、换档油缸）等；
2、传感器：包括速度传感器 (发动机转速传感器、输入轴转速传感器、车速传感器)；油门开度传感器、档位传感器等；；
3、电控单元（ECU）：包括 CPU、ROM、RAM、I/ O 接口等。
将自动变速控制系统中要直接控制的对象：油门、离合器以及选换档装置的动作采取电动机带动的方式。相对于电控液动AMT而言，电控电动AMT在以下几个方面具有进一步的优势：取消了液压系统，从而使整个控制系统的结构更加简单，重量更轻。由于直接采用易于控制、精度更高的电动机取代液压执行元件，减少了液压元件动作的误差，使得系统的控制方法简单，控制精度进一步提高，反应动作更加准确。在原有的电控液动的基础上，只须对软件和硬件以及控制方法上作少许的改动就能对电控电动AMT系统进行控制。在电控电动AMT中的执行电动机的特点是：可控性好、精度高、反应快、可靠性强、并且对环境的适应性好。电控电动AMT主要是电控离合器、电控发动机和电控选换档三大部分。电子控制单元（ECU）根车辆行驶工况（车速、加速度、档位）和驾驶员的驾驶意图（加速踏板、换档控制杆）按照设定的换档规律，选择合适的档位和换档时机，控制换档执行机构模拟熟练驾驶员的换档动作（包括对离合器、变速箱和发动机的联合控制）进行选档和换档。当然，全电式AMT的这些动作是靠电动机的旋转而实现的。换档系统的能源是整个控制系统各机构的动力源。三种形式的选换档系统都需要控制电路所需的直流电流，但执行机构的动力源不同。全电式选换档系统采用电动机（直流电动机、步进电动机）作为动力源；自动换档系统的自调性能很重要，但还必须同时配有相适应的它调系统，才称得上是最理想的控制系统。它调是为驾驶员提供干预自动换档系统的可能性。换档范围选择的作用是限制自动换档的排档范围。三种选换档形式的AMT均可使用旋钮或控制杆作为档位指示器。自动换档是按控制参数的变化才实现换档的，故必须有反映该参数的信号发生系统。车辆的控制参数有三类：单参数——多为车速；两参数——多为车速和发动机油门开度；三参数——为车速、发动机油门开度和加速度。动态三参数控制是最理想的控制。测车速用电磁转速传感器，油门开度用油门电位器测量。测加速度用加速度传感器。换档控制器接受换档范围与换档规律选择机构和控制参数信号发生器传来的信号，进行比较和处理，并按照预定的换档规律选择档位和换档时刻，同时发出相应的换档指令给换档执行机构进行选换档，是系统的核心部分，在全电式AMT中主要是电子控制单元ECU和电动机的驱动电路。换档执行机构接受换档控制器的指令，完成变速器中档位的变换。包括选档和换档两部分。换档品质控制机构的作用是控制换档过程平稳、无冲击，防止产生大的动载荷。电控—电动系统主要是增加档位传感器检测换档行程，由ECU控制选换档动作，从而减少同步器超越和换档冲击，提高换档品质。全电式AMT具有价格低、结构简单、性能价格比高、生产继承性好等优点；其硬件开发与软件研制对各种车型汽车都适合。我国不仅有自主知识产权，而且在“动态三参数最佳换档规律”、“动态闭环控制技术”、“自适应控制技术”、‘模糊控制技术”等自动变速理论方面在排在世界前列。由于AMT没有变矩器，因此换档时发动机扭矩变动很容易传给司机。在换档时能控制马达吸收扭矩的变动，就能更平衡地进行变速。使马达通过减速装置与AMT终端传动直接相连的单马达式并行混合系统，避免换挡冲击等等。因而，有针对性地开展高档轿车AMT半自动变速器设计具有重要意义。
二．国内外研究现状简述：由于汽车自动变速器的广泛应用,对其的研究开发日益重要。为合理、实用的试验项目,目前还有待研究。中国汽车变速器市场正处于快速发展变化的时期。我国的汽车的变速器的质量和性能上和发达国家存在一定的差距，主要原因就是设计手段落后。发达国家早已进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析，优化设计，可靠性设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模，分析，仿真，干涉检查，实现三维设计，大大提高了产品设计的一次成功率，减少了费用，缩短了产品的更新周期。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段，设计完成以后再投产中往往要进行很大的改动，使得产品开发的周期很长，性能质量低等。为改变我国车辆零部件的生产和设计手段的落后状况，缩短新产品的开发周期，提高市场的竞争力，有必要开发一些适合中国国情的汽车零部件的CAD系统，对以开发的系统需进一步提高和完善。《2009年汽车变速器行业研究报告》，全面总结汽车变速器概况；深入分析了我国汽车变速器行业需求和供给市场态势，分析了行业内国内外品牌竞争格局以及中国主要汽车变速器生产企业经营状况；并对中国汽车变速器产业发展趋势及投资形势进行了预测。是汽车变速器行业相关企业单位和个人等准确了解目前行业市场动态，把握行业发展趋势，制作市场策略的不可多得的决策参考。
美国的CAD 技术一直处于领先地位，其主要目标就是建立完善的CAD/CAM集成系统。国外的这些汽车公司已有CAD程序，但涉及各公司的标准和规范及实验都保密。与国外相比，我国的汽车工业在CAD方面起步较晚，发展较慢。目前一些高校和大中型企业已经开始进行CAD方面的研究。在产品的改进设计方面取得了一些效果，但总的来讲国内工厂多数是依赖传统的设计方法如经验类比法，对引进产品主要是绘仿制，难以满足现代汽车行业的客观需求。采用现代设计方法，是提高自行设计消化吸收和国产化的重要手段。
三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：在文献调研及资料收集的基础上，掌握通用典型ＡＭＴ结构及工作原理，在此基础上利用机械原理、理论力学及材料力学等所学专业基础知识，进行变速器结构设计与相关的强度计算。利用机械制图的相关知识，以及P to-E CAD等工具完成图纸工作。
四、主要参考文献与资料获得情况：1 陈伟;张洪坤;葛安林;电机换挡的结构设计[J]. 电机, 2008.06
2 李志强.ATM电控机械式自动变速汽车换挡智能控制[D]重庆大学, 2003
3 丁俊,王灵犀. ATM车辆综合性换挡规律的研究[J]. 沈阳理工大学学报, 2008, (04)
4 孟庆勇.电控电动机械式自动变速器无选档换挡系统的研究[D]吉林大学, 2005 .
5 A Research on the Synthetical Shifting Gear Schedule of the AMT Automobiles 
6 孔慧芳,马磊,杨波. ATM 系统中机械式变速箱的自动化设计[A]中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C], 2007 .
7 Research and Developmnet of Hydraulic Actuator for the Heavy Vehicle with AMT
7 何忠波,席军强,陈慧岩,电机驱动式自动离合器起步控制实验研究农业机械学报 2003 .
8 Fast Optimization and Experimental Research of AMT Gear Position Sensors
8 吉林大学 王望予主编.汽车设计(第四版).北京:机械工业出版社，2004
9 吉林大学 陈家瑞主编.汽车构造(下册).北京:机械工业出版社，2005
10 邱宣怀 主编.机械设计.北京：高等教育出版社，1997
五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）
1、2010-2011-2学期第5，6周：资料收集、调研，完成开题报告；
2、2010-2011-2学期第7，8 ，9周：初步方案设计，草图绘制，必要的初步设计计算；
3、2010-2011-2学期第10，11周：完成结构改进设计方案，主要图纸工作和设计计算工作：
4、2010-2011-2学期第12，13，14周：完成正式图纸及设计说明明书撰写工作：
6、2010-2011-2学期第15，16周：整理、形成论文正稿，准备答辩。