AMT自动变速器离合器执行机构设计
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AMT自动变速器离合器执行机构设计
摘 要
机械自动变速器（AMT）与液力自动变速器（AT）相比，具有结构简单、体积小、成本低等优点；与传统的机械变速器（MT）相比有能耗低、反应快等优点；是一种具有广阔前景的产品。
本文主要是AMT离合器执行机构的机械结构设计。
首先介绍了AMT的原理和发展情况。接着，根据原有离合器的结构和要求，提出了三种可行的设计方案：齿轮—螺旋传动、蜗杆传动和谐波减速传动。通过比较，选择较有优势的蜗杆传动方案作为设计的总体方案。然后计算相关参数，选取直流电机、传感器等。最后对总体结构和零部件进行详细设计，完成总体装配。
此自动离合器执行机构设计具有结构简单，紧凑，加工方便，价格低廉等特点。
关键词：执行机构，AMT，离合器
DESIGN OF AMT CLUTCH ACTUATING MECHANISM
ABSTRACT
In comparison with hydraulic Automatic Transmission(AT), Automatic Mechanical Transmission(AMT) has advantages of simple structure, much lower cost and smaller size. Mean while it possesses characteristics of lower oil consumption and rapid response, superior than the traditional manual transmission(MT). And so it is a kind of promising product.
In the dissertation, much effort has been made on the mechanical structure design of clutch actuating mechanism.
First, introduce the principle and development of AMT. And next, three feasible designs are proposed according to the structure and requirement of the clutch. Those are gear-screw-driven, worm-driven, and Harmonic-driven. By comparison, the more competitive design was the worm-driven, which was determined as the last design of the clutch. Following, calculating and selecting DC-motor, sensor etc. The last, to design the overall structure and parts in detail., to complete the final assembly.
The design of the clutch actuating mechanism has the characters of simple-structure, compaction, simple-machining, low-price, and so on..
KEY WORDS：actuating mechanism AMT clutch
目 录
第1章 绪论 1
1.1 AMT自动变速技术的发展与趋势 1
1.1.1 AMT的控制原理 1
1.1.2 AMT自动变速系统发展 2
1.2自动离合器的研究与开发现状 3
1.2.1 自动离合器的构成和基本原理 3
1.2.2自动离合器研究的重点问题 4
1.3本文研究的主要内容 5
第2章 总体方案确定 7
2.1 离合器执行机构设计要求 7
2.1.1 离合器执行机构设计参数要求 7
2.1.2 离合器终端传动要求 8
2.2 离合器执行机构传动方案及其初步计算 9
2.2.1 方案一：齿轮—螺旋传动 9
2.2.2 方案二：蜗杆传动 12
2.2.2 方案三：谐波减速器传动 14
2.3 方案的确定 16
第3章 计算及设计 18
3.1 前离合器执行机构设计计算 18
3.1.1 总体计算 18
3.1.2 电机的选择 19
3.1.3 蜗杆涡轮设计 21
3.1.4 涡轮轴的设计 27
3.1.5 曲柄 27
3.1.6 执行杆 28
3.1.7 轴承的选择 29
3.1.8 传感器选择 30
3.2 后离合器执行机构设计计算 31
3.2.1 总体计算 31
3.2.2 电机的选择 33
3.2.3 蜗杆涡轮设计 34
3.2.4 其他 37
第4章 结构设计 38
4.1 电机—蜗杆结构 38
4.2 涡轮及涡轮轴 39
4.3 箱体及箱盖 39
4.4 曲柄—执行杆 40
第5章 全文结论 42
5.1总结 42
5.2展望 42
参 考 文 献 43
致 谢 45
第1章 绪论
自从德国工程师卡尔?奔驰（KralBenz）发明汽车开始，在人类的不断追求汽车先进性能和功能下，汽车技术不断向前发展着。进入80年代以后，随着电子技术和计算机技术的使用和普及，先进电子技术在汽车上的使用极大地提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和方便性，因而在汽车上得到了日益广泛的应用。现在的汽车正在逐步电子化、自动化。汽车变速器的作用是传递动力，并在动力的传递过程中改变传动比，以调节或变换发动机的特性，同时通过变速来适应不同的驾驶要求。汽车变速系统整体上是由手动换档向自动换档变速发展，尤其是高速发展的计算机技术应用于换档变速系统，使汽车自动变速技术得到了充分的发展，其理论与设计水平也达到了相对的完善。
采用自动变速器，实现自动换挡，不但可以使汽车的驾驶变得更简单、省力，而且可以有效的提高汽车的舒适性、安全性并降低排放，因而长期以来，这一直是人们努力的目标。随着电子控制技术的发展，电控自动变速器的性能不断完善，价格不断降低，在汽车上的应用日益广泛。现在，城市客车和公共汽车上自动变速器的装车率，美国是100%，欧洲发达国家也在90%以上；在轿车上，日本中高级轿车上装用自动变速器的车辆比例超过了80%，美国则一直在90%以上【1】。就我国汽车行业现状而言，汽车厂家生产的轿车和客车大多数是手动操纵，与当今汽车发展潮流极不相称。随着人民生活水平的提高，轿车的需求量将会大幅度增加，为了满足家庭非职业驾驶者的需求，对自动化变速车辆的需求也会有很大的提高。由于电子、计算机技术的发展，高档轿车生产成本降低，轿车正以加速的步伐进入我国普通家庭。在此情况下，立足国内自主开发自动或半自动变速车辆都具有重大社会意义和经济效益。
1.1 AMT自动变速技术的发展与趋势
1.1.1 AMT的控制原理
AMT保持原有的机械变速器结构不变，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离、接合、换档以及发动机相应同步调节等操作，最终实现换档全过程序列操纵的自动化。最为典型的AMT是1984年五十铃公司生产的NAVI-5【1】。其基本工作原理如图1-1所示。由图可见，AMT由电子控制单元（ECU）通过执行机构分别控制发动机、离合器和变速器。自动离合器执行机构、自动换档执行机构和自动油门调节机构相互独立。
图1-1 NAVI-5的整体控制策略【2】
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、离合器最佳接合规律、发动机油门自适应调节规律等），对发动机供油、离合器的分离与接合、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与动力性能以及平稳起步与迅速换档的能力，以达到驾驶员所期望的结果。
1.1.2 AMT自动变速系统发展
第5章 全文结论
5.1总结
在“八五”期间，“电控机械式变速箱”被列入国家火炬预备计划，“九五”期间，A M T的开发研制和产品化被列入国家科技攻关项目，本文是在这样的背景下设计的。所做工作主要围绕AMT自动离合器操纵系统执行机构的设计展开的。
1. 首先介绍AMT的发展，然后介绍了自动离合器的发展，指出本文的研究对象是AMT自动离合器执行机构，并指出了毕业设计的意义。
2. 根据毕业设计的具体要求，提出了电控离合器执行机构的设计思路及方案，通过对比，确定方案为蜗杆曲柄传动方案。
3. 对已经确定的方案经行计算，设计其中的零件，画出主要零件图。
4. 对设计及计算完成的零部件进行装配设计。
5.2展望
汽车自动变速系统中，AMT是自动变速发展有前景的一个方向。本文是自动变速系统的一部分，为了进一步提高AMT的性能和实用性，仍需要进行以下后续研究。
1.本文基本完成了AMT自动离合器执行机构的基本结构设计工作，距离产品的实用化和市场化还有较大的差距。
2.由于时间关系，尚未将设计出的控制器进行编程并进行实验，这将是以后的工作的重点之一。
3.在完成AMT自动离合器执行机构之后还需与变速器的自动换档系统和电控油门联合进行整车试验，并在调试试验的基础上进行整车性能的改进。
总之，本文对自动离合器的执行机构进行了比较全面的结构设计，零部件详细设计基本完成，大部分零件可以生产。本文所做的工作对AMT的开发和产品化有一定的实际意义。
参 考 文 献
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致 谢
本此毕业设计是在指导老师李德信副教授的精心指导下完成的。李老师治学严谨，认真负责，在他的耐心教导和亲切关怀下，我顺利完成了本期间的学业，在此表示衷心的感谢！
通过这次毕业设计，我积累了很多系统地完成一项设计的经验。在此非常感谢系里其他各位老师的支持，没有他们的督促和鼓励，我是很难完成这次毕业设计的。
在设计过程中我也体会到，设计是一个团体性、合作性很强的工作，因此也谢谢各位同学在硬件和软件方面给我提供的帮助，在生活中给予我的支持，使我顺利地完成了毕业设计。
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