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AMT自动变速器离合器执行机构设计【16张CAD图纸+毕业论文+开题报告+答辩稿+外文翻译+文献综述】

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关键词：: AMT自动变速器离合器执行机构设计 cad图纸毕业论文开题报告 AMT自动变速器离合器执行机构设计答辩外文翻译文献综述

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AMT自动变速器离合器执行机构设计

49页 12000字数+论文说明书+4张CAD图纸【详情如下】

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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

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。

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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。

内容简介：: 2008 届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）开题报告 1 一、毕业设计 (论文 )课题来源、类型课题来源：近年来，随着社会的发展与科技的进步，国内人民的生活水平有了很大的提高，国内的家用汽车的数量在不断增长。为了满足非职业驾驶员对简单操作的要求，很多汽车厂商把开发装备自动变速器的汽车列为一个发展方向，以适应生活与市场的需求。我国大力支持 A M T 的自主开发和研制工作，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【 1】。因此，开发研制符合中国汽车工业发展水平的一个重要项目，有助于提高我国汽车的自动化水平。不改变原有离合器的内部结构，而对其操纵机构进行设计改进，是本次毕业设计的课题动变速器执行机构设计。课题类型：科研二、选题的目的及意义应汽车发展的趋势。现在市场上的汽车大部分还是手动换档的模式，特别是中低档汽车，自动档代替手动档将是一种必然现象。足人们对高生活品质要求。传统的手动变速器需要人为控制离合器和换档，对驾驶员的技术要求较高。自动变速器则减轻了劳动强度，方便了驾驶；同时提高了行车的安全性，改善了乘坐的舒适性，让车内人员享受更大的驾车乐趣。足中低档汽车的市场需要。目前，由于国内自动变速器的价格相对要高和有些技术尚未成熟，中低档汽车使用自动变速器的比例还不是很大，而高档车大多数已经使用此装置。由此可见，自动变速器的市场需求还很大，而研究的任务就是降低该装置的成本，提高其性能，设计出满足市场需求的产品。适应环保的要求。我国石油资源紧缺，近三五年来，汽油价格持续走高，要求耗油产品节约能源，而比油 9% 15%【 9】。三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势早在六七十年代欧洲一些手动变速器生产厂家就已开始离合器的自动化的研究，通过全机械式或液压控制实现离合器的自动化，但这种系统的控制效果不好，没有太多的应用。二十世纪七十年代中期，研究方向是半自动辅助换档系统。车辆的换档时刻由驾驶员决定，由电子控制系统完成换档操作的功能。如瑞典统、德国统、美国统所采用的都是半自动变速器，其实质是辅助换档系统，换档时刻由驾驶员决定，微机系统主要完成换档功能【 4】。2008 届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）开题报告 1 白俄罗斯工学院则采用二参数换档规律，由控制系统自动完成选择档位和换档时机的工作。由于离合器起步控制没有得到解决，仍有司机操纵，所以此阶段最主要的成就是二参数换档规律。 1984 年五十铃公司生产出控机械式自动变速器，是一种全自动变速器。在此阶段，研究的重点是自动离合器、换档控制与换档策略。日本的典的国的大利的国的国的开展此方面的研究【 5】【 6】。尽管各个公司都致力于研究和开发自己的品，但其整体结构都采用了控制思想。在日本采用扭矩反馈控制系统后 ,换档同步控制已趋完美 ,但是离合器起步控制和换档操纵规律仍是困扰展的难点 ,造成自动离合器磨损和坡道、弯道意外换档等不良现象，难于正确反映驾驶员的操纵意图。由于离合器的起步控制与自动换档操纵规律都受环境因素、人的驾驶愿望、车辆客观运行状态的影响，一般的控制策略容易造成离合器的过快磨损、弯道意外换档等不良现象。故采用模糊控制策略、神经网络控制策略等智能控制方法，以提高动系统的智能。日本的开始用模糊推理的智能方法进行此方面的研究，包括模糊换档策略和离合器接合速度的模糊控制【 5】。我国对术的研究开展得比较晚，九五期间被列为“九五”科技攻关项目。目前，开展这方面研究的有吉林大学、北京理工大学、上海交通大学、深圳欣源晟实业有限公司。哈尔滨埃姆特汽车电子有限公司重庆鸥翔汽车电子有限公司等【 3】。国内的研制水平基本上处于独控制的第二阶段，和国外相比还存在着相当大的差距，但是在理论上的研究和国际水平相当。由于国内车辆普遍装备固定轴式机械式变速器，所以在国内开展术研究市场广阔。对手动机械式变速器进行改造，实现车辆的自动换档，能够提升车辆档次。目前国内生产的大部分轿车的技术是从国外引进的，国内对这些轿车很少有独立的知识产权，外国厂商有可能不愿意采用国内的术来改造其手动传动系统【 2】。因此，在国内自主生产的车辆上采用术，实现车辆的自动换档具有广阔的前景。参考资料： 1刘战芳 . 自动离合器的发展现状与前景 J. 城市车辆 , 2007542殷红幸 , 董玉梁 . 自动变速技术的发展及国内现状 J. 世界汽车 , 2002, 7: 213何忠波 , 白鸿柏 . 术的发展现状与展望 J. 机械农业学报 , 2007, 38(5): 1814 ,648,290. 1987. 5 in an 008 届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）开题报告 2 a 02275,1990. 7何忠波 D北京理工大学 ,2003. 8 9自一体变速器，，即合器的自动离合、选档与换档。这里进行的是合器执行机构的设计，即不改变原离合器的内部结构，设计出离合器自动执行机构。主要进行的工作有以下几个方面： 1、拟定传动方案，并对其进行比较研究，确定其中的一种方案作为最终方案。 2、对既定方案进行相关的设计和有关参数的计算。 3、对执行机构进行结构的设计，绘制零件图和装配图。 4、对设计出的执行机构进行验证和说明。五、完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径）完成论文的条件： 1、认真观察分析变速器实物模型； 2、对国内外各种相关理论教材、论文、期刊的学习； 3、同老师学习与交流； 4、同学之间互相交流。 5、各种相关设备等。研究手段：熟悉该课题的相关内容，对课题有个认知，对实物进行认真的分析，学习涉及到的新知识，逐步尝试、思考、探寻，最终完成课题的研究。六、本课题进度安排、各阶段预期达到的目标：周次任务阶段名称及详细项目 4 阅读文献，了解国内外自动变速器和电控机械式自动变速器（的现状 ,对相关资料进行分析、总结和归纳。获得总体认识。 5 学习自动变速器的基本结构、工作原理和和主要性能，了解本课题自动变速器应用背景和功能要求，了解自动变速器的设计方法。 6 学习离合器相关的知识。 7 重点学习论文、期刊与课题相关的内容，了解前人在那些方面做了工作。 2008 届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）开题报告 3 周次任务阶段名称及详细项目 8 整合前面的知识内容，撰写并修改开题报告与文献综述。 9 设计几种传动方案，并进行简单及计算。 10 比较几种方案的优劣，确定其中的一种方案为最终方案，并进行相关的参数计算。 11 绘制外观结构图 12 绘制装配结构图 13 绘制装配结构图 14 绘制装配结构图 15 绘制零件结构图 16 撰写设计说明书 17 准备答辩七、指导教师意见对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 2008 届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）开题报告 4 指导教师：八、所在专业审查意见负责人：术及其发展摘要：介绍了原理、组成，并对其特点进行了比较，指出其中的优点。分析了内外的发展现状 ,论述了我国开发具有自主知识产权的品的意义。根据世界汽车的发展趋势和国内市场需求 ,我国开发商品化、系列化品的时机已经成熟 ,预测了我国汽车上的应用前景。关键字离合器执行机构随着社会的进步与科技的发展，汽车行业也随着潮流不断发展。科技的日益更新、产品的改朝换代是当今社会的速度，汽车作为一个关键领域必然要体现这一特点。所以发展汽车业是一个关键。人们对汽车的要求不仅仅局限于一种交通工具的需要，还要求其舒适、快捷，同时汽车也要符合节能减排的要求，这对汽车的自动化程度提出了要求。实现汽车的自动化既是一种要求也是一种趋势。手动变速器换成自动变速器，实现自动换档恰好符合了这一要求。经分析，在国内外，成为一种主要的自动变速器。一、原理目前 ,汽车上使用的自动变速器主要有液力自动变速器 (称机械无级变速器 (称电子控制机械式自动变速器 (称 1】。在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，一电子控制器（为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选、换档机构、离合器、油门进行操作，来实现起步和换档的自动操作。基本控制原理是：据驾驶员的操作（油门踩板、 2 制动踏板、转向盘、选档器的操作）和车辆的运行状态（车速、发动机转速、变速器输入转速），综合判断、确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行操作【 1】。二、统主要由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统主要包括被控对象、执行机构、传感器、电控单元（部分：动机、离合器和变速器；选、换档执行机构，离合器执行机构，油门执行机构组成（刚性需油门执行机构）。油门执行机构一般采用步进电机、磁电式电机驱动油门或采用成熟的电子油门产品。目前，按照执行机构动力源的不同，执行机构可分为电控气动，电控液动和电控电动（全电式）三种类型。（ 1）电控气动动系统是根据电控单元的指令控制单元阀，使执行机构自动地完成离合器分离、接合和变速器选换档等动作的。只有在车上有现成的储气罐时，气动能源可以直接由储气罐提供，不需要额外的能源装置。其系统的工作情况与液压系统基本相同。（ 2）电控液动压系统根据电控单元的指令控制电磁阀，使执行机构自动地完成离合器分离、接合和变速器选换档等动作的。电控液动的选换档系统具有能容量大、操作简便、控制精度高、响应快，易于实现安全保护、具有一定的吸收振动与冲击的能力以及便于空间布置等优点。但是利用高速开关阀来控制离合器的系统中，其主要的缺点就是温度的变化使离合器的执行机构中液压油的粘度发生变化，因而使离合器回油管路压力损失发生变化。温度降低，阀出口压力增大，回油量减小，离合器的接合速度较慢，导致在汽车刚开始起步时加速度较小。而且温度降低到一定的程度之后，液压 3 油的流动性能大大降低。另外由于受到温度的影响，该系统在北方寒冷地带的使用有一定的限制。其次，液压元件对加工的精度要求非常高，加工工艺复杂，对油品质、密封性和抗污染等性能要求高。（ 3）电控电动式些年来，电子产品性能上的不断完善，使得在变速控制系统中采用电力拖动成为可能。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。 3. 传感器：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）、油门位置传感器、档位传感器等。 4. 电控部分：包括（含 I/O 接口等）、线速等。图 1 体控制结构【 2】三、发展大致可分为以下三个阶段【 3】。 1. 半自动段，即段（ 1975 1984）司的是基于这一思想的较为成熟的装置利用电子技术控制干摩擦离合器，当发动机转速低于一个确定值时控制离合器分离；当驾驶员踩下油门时重新接合离合器。同时在换 4 档手柄上安装开关传感器，确保驾驶员换档时分离和接合离合器。瑞典统，德国司的统，美国的 4】。但由于受当时电子技术水平的限制其效果并不理想。车辆起步时易使发动机熄火和失速，仍然存在接合冲击，分离滞后等缺陷。 2. 全自动段（ 1984 1990）。从 80 年代中期开始，人们从技术角度上考虑如何实现对离合器的自动控制。其标志是 1984 年放于市场的控机械式自动变速器。它采用了计算机控制系统微机，主要完成起步与换档时离合器及档位的控制。它弥补了格高、结构复杂的缺陷，提供廉价的全自动变速器产品。随后日本的国的公司均开展此方面的研究，其整体结构都与似【 5】【 6】。但是该时期的产品本身仍存在着明显的缺点：如换档规律仍不完善，在坡道弯道等特殊道路条件下出现频繁和意外的换档现象；离合器的控制也不完美，造成车辆起步与换档时的冲击现象，舒适性很差。 3. 智能化段（ 1990 至今）换档规律和车辆起步时离合器的控制问题都受外界环境、驾驶员的主观愿望和车辆客观运行状态的影响。国内外都采用智能方法进行此方面的研究，智能化复杂多变的外界条件下使车辆的换档和起步性能有进一步的提高。设计重量轻、体积小、成本低、结构简单、便于维修和拆装的执行机构，实施精度高、响应快、鲁棒形强的控制策略是今后离合器自动操纵的发展方向。四、的发展状况留了原手动变速器总成的绝大部分机构 ,只是将其手动变速的操纵机构用自动操纵机构所取代 ,生产继承性好 ,改造成本低 ,见效快 ,并且通过软件的优化设计可以全面提高车辆的使用性能。因此 ,世界各大汽车公司和一些科研院校都在进行此项技术的研究和开发工作。由于我国的汽车工业基础较国外薄弱，在研究与生产领域也存在一定的差距。 5 1. 国外情况早在 20 世纪 60 年代 ,欧洲的一些汽车公司就开始了术的研究工作 ,20 世纪 80 年代开发出第一代品 ,并首先装配在重型车辆上进行尝试。术的日益成熟 ,使车辆在复杂多变条件下的换挡品质和起步性能进一步提高挡不平稳、噪声比较大和舒适性差的缺陷得到解决 ,应用术的汽车越来越受到好评 ,装配车型不断增多。改装成本不断降低 ,达到了用户可以接受的程度 ,市场对需求开始增加。据预测 ,到 2008年 ,欧洲近 50%的部分场也会被此 ,近年来世界各汽车生产企业都在努力开发新一代的品。这些品在结构上大同小异 ,都是在原定轴式机械变速器的基础上加装替代人工手动换挡的电子控制操纵机构 ,但由于设计理念的不同 ,其性能有所差异【 6】【 8】。表 1 为国外主要产品。表 1 国外要产品【 7】【 9】产品名称生产商类型特点应用国 ) 成系统管理，现场可编程中重型商用车辆 F（德国）间通过讯中重型商用车辆国 ) 控动力换档系统上集成离合器电子控制中重型商用车辆 s 大利 ) 全自动档时间可达车如 355 意大利 ) 全自动控油门，保证换档平顺性轿车如国）自动离合器价格便宜，体积小，非全自动，不如高级轿车 6 作迅速平滑典）自动离合器电动，具有自适应能力轿车如 00P( 英国 ) 、国 ) 自动离合器液动 P 英国 ) 自动离合器电动油门、液动离合器，离合器油缸内置行程传感器德国）自动离合器部分产品以电机驱动 2. 国内现状我国从 20 世纪 80 年代初就开始了术的研究工作 ,并取得了一系列成果。在术理论上的研究与国际水平相当 ,但在产品化方面 ,与国外的差距较大【 3】。表 2 列出了国内开展术研究的单位及其产品特点。国内在究方面已走过了近二十年的历程，目前开展究开发工作的有很多家。通过不少单位的共同努力，取得了一些突破性进展，表 2 国内要产品【 11】【 12】研制单位类型特点实验使用车型吉林工业大学全自动有坡道起步辅助装置，进行了广泛的理论研究重型车、轿车北京理工大学自动控液动，具有保持档功能重型车深圳欣源晟实业有限公司全自动通电机驱动，离合器驱动机构有省力装置，选档和换档驱动机构一致轿车 7 重庆东方欧翔汽车电子有限公司全自动用模糊控制，电控液动轿车、轻型车哈尔滨埃姆特汽车电子有限公司全自动控电动，油门机构采用连杆复合机构并加装辅助弹簧，离合器驱动机构具有省力装置轿车理论方面的研究和国际水平大体相当，经过台架试验和整车道路试验，通过了相关部门的鉴定，换档品质达到了熟练驾驶员的效果。尽管国内在取得了不少成果，但目前除了奇瑞公司生产的型装备了从国外引进，还没有真正实现产品化，产业化进展并不顺利，存在一些关键问题需要解决。五、有传统齿轮变速器传动效率高、成本低、易于制造等优点，同时也具有操纵方便的自动变速功能。由于这些特点，发展术是很有前景的，总结如下： 1. 优点是：通过电线实现换档，驾驶员不必再为变速器换档而踩离合器踏板，也不必再为变速器的选档、换档操纵换档杆。和机械变速器一样，具有很高的机械传动效率。生产传统手动机械换档变速器的生产线，只需稍加改造便可继续使用。除控制、操纵部件外，生产额外投资很少。如果行驶中档，驾驶员能通过“推测功能”继续挂到原来选定的档位。防护滥用离合器。 2、缺点是：不可避免的换档功率损失；换档时由于牵引力中断，使乘坐舒适性受到影响。 8 从总体来看，是一种有很多优点，并能够适应汽车发展和市场要求的变速器。虽然目前是主流，但是市场将会慢慢的增多。六、 1. 离合器控制离合器起步控制是难点，辆由于取消了离合器踏板，司机只能通过加速踏板表达其意愿。起步工况因车辆载荷、路面状况及驾驶员意愿等因素变化多样，起步过程中离合器与发动机需要协调配合，离合器模型本身存在着非线性、时变、滞后等问题，使动力传动系统的控制，尤其是干式离合器和发动机的配合控制非常复杂，不同的环境条件、不同的车辆状况及不同的驾驶习惯和操纵意图，要求采用不同的控制策略。在起步和换档过程中，离合器要自动分离和接合，接合过快会造成严重冲击，影响舒适性和传动系寿命，甚至造成发动机熄火；接合过慢，由于离合器滑磨时间过长，温度急剧上升，会加速摩擦副的磨损，也影响车辆的动力性【 13】。所有这些都使离合器控制问题复杂化。 2. 档位决策与控制档位决策与控制就是根据车辆运行情况、道路情况和驾驶意图，按照设定的目标（如经济性、动力性）最佳的原则，确定当前车辆的最佳档位，并通过选换档执行机构的控制使变速器最佳换档。为提高车辆动力性和燃油经济性，必须保证合理选择换档时机并始终在最佳档位行驶，同时换档操作应保证换档过程的平稳性和快捷性。统由换档执行机构按预先制定的换档控制策略，在电控单元的控制下实现档位的自动变换，换档策略是指变速器的自动换档时刻随控制参数而变化的关系。换挡控制策略的优劣是衡量车辆在采用自动变速技术后能否充分发挥其动力性、经济性及可驾驶性的关键【 15】。 3. 动力传动系统一体化控制由于身的结构特点，在换档时必须切断动力。换档前后传动系统传动比发生了突变，在动力切断后再次接合时，必然会产生冲击。要使这种冲击较小，就必须对换档过程中的发动机转速和扭矩进行自动控制。 9 辆在起步时，离合器从动盘的转速开始为零，主、从动盘的转速差最大，离合器接合时必然产生车辆的冲击和离合器的磨损，必须通过对离合器接合速度及发动机转速的控制，使车辆冲击和离合器磨损均能达到满意的效果，所以发动机控制是提高电控机械自动变速换档品质，改善车辆起步及行驶平稳性和延长离合器使用寿命的关键【 17】【 18】。在我国同样地存在一些关键问题需要解决：一是控制问题，控制难度较，动力中断情况下的换挡，需要频繁地控制离合器，由于轿车的惯量较小，离合器的控制好坏直接影响起步和换挡控制的平顺性，同时，每辆汽车的离合器行程存在差异，因此，离合器起步控制和换档控制难以正确反映驾驶员操纵意图，不能适应复杂多变的行驶环境，成为困扰术发展的难点，造成离合器磨损和坡道、弯道意外换挡等不良现象，影响了乘坐舒适性，很难适应人们对轿车性能越来越高的要求。目前国内研发多数为仅仅限于对变速器换档换位执行机构、离合器执行机构和发动机油门的控制，只是模拟熟练驾驶员换档过程实现自动化的。发动机联合的综合控制才开始研究，运用线发动机的通信还属于起步阶段。二是可靠性和稳定性问题，这是品能否被生产接受的关键，也是困扰业化的核心问题。七、国内开发意义在现有的基础上进行术改造 ,并最终形成自己的列化产品符合我国国情。业产品中的传统主力产品 ,但我国的汽车主流市场与欧美发达国家相比 ,前者注重实用技术和实现简单功能 ,并以牺牲舒适性来求得低价 ;后者是以高技术、高安全、高舒适为追求目标。这就造成了进口的汽车单台价格高 ,而出口的载货汽车单台价格较低 (不到日本产品的 1/2,欧美产品的 1/3)的现象。这表明 ,我国的汽车产品与国际上知名的品牌相比还不具备优势 ,在整车可靠性、动力性、安全性、舒适性、环保性以及采用电子控制系统等方面仍有很大差距。在国产汽车上采用术无疑是缩小这 10 一差距的捷径 ,也只有这样才能适应世界汽车的发展趋势。 2. 我国庞大的市场需求 ,吸引了越来越多的国际汽车制造商 ,大众、本田、丰田等著名公司或是合资 ,或是引进新品 ,正在加大对我国汽车市场的渗透 ,知名品牌的汽车不断进入我国市场 ,这无疑加大了对国内汽车企业的威胁。因此 ,我国汽车生产企业应有紧迫性 ,应以积极的态度应对国际上的竞争对手 ,争取尽快研制开发出适用于汽车的高性能品。也只有这样才能保持品的开发和经营自主权。 3. 随着我国经济的快速增长 ,国内市场对汽车产品的驾驶方便性、舒适性、安全性等方面的要求越来越高 ,市场正呼唤能够真正升级换代的汽车产品。因此 ,应首先尝试在既具有自主知识产权又具有一定生产规模的车辆上 ,开发出能满足基本使用要求的国产品 ,以供用户选择配套【 13】。 4. 在术基础上 ,选用排放达标的柴油机 ,并采用动力传动一体化控制技术 ,既能满足驾驶方便性、舒适性的要求 ,又能满足排放法规的要求。面对国际上的竞争压力和国内市场的需求 ,我国正处在发展术的关键时刻【 20】。因此 ,开发列化、实用化产品 ,使术和产品逐步实现商品化和产业化 ,对我国汽车工业的发展具有重大的现实意义。通过对况的了解，可以看出在汽车上装配优势。由此，对研究是必要的，是汽车发展的要求。特别在我国，研究有更大的意义。参考文献 1葛安林 , 车辆自动变速理论与设计 M，北京：机械工业出版社， 1993 2刘战芳 ,自动离合器的发展现状与前景 J, 城市车辆 , 2007543殷红幸 ,董玉梁 ,自动变速技术的发展及国内现状 J2002,7:214 ,648,290. 1987. 5 in an a 02275,1990. 6何忠波换档策略研究 D北京理工大 11 学 ,2003. 7 梁珍欧洲 5大品牌载货汽车上的应用 J2002(8):5859. 8 程振彪 J2002(4):29. 9 卢新田 ,侯国政 . J2004(5):1910 刘振军 ,秦大同 ,胡建军 J自然科学版 ,2003,26(10):1011 席军强 ,丁华荣 ,陈慧岩 . 状及其在中国的发展趋势 J2002,24(2):8912 席军强 D北京理工大学 ,2001. 13 虞至正 . 对我国发展汽车自动变速器的几点看法 J. 运输车辆 ,1999(1):3614徐旭 , 自动离合器执行机构的设计与开发 D, 上海交通大学 , 2006 15葛安林六 ) 电控机械式自动变速器 (J2001(10):1 16 ,664,458. 1997. 17黄建明 , 机械式自动变速器的控制策略研究 D, 重庆大学 , 2004 18陈荣桐 ,机械式自动变速器的全电动离合器的开发 D, 吉林大学 , 2005 19 严运兵 ,钟东阶 ,杨启梁前景 J2001(2):2320 严运兵 ,钟东阶 ,杨启梁 J2001(2):2324. 21徐旭 , 自动离合器执行机构的设计与开发硕士学位论文 , 上海交通大学 , 2006 22of 2 (2007), 168 182 23 本文主要内容一、本文背景二、设计内容及要求三、方案的选择四、参数设计计算五、结构设计六、总结和展望致谢一、本文背景械式自动变速器 1. 机械式自动变速器（用电子技术改造传统固定轴齿轮式变速器，使其自动化，保留了原有的干式离合器和同步器式变速器，只是将操纵部分改为电控执行机构。 * 特点： 1）节油： 9% 2）传动效率高：与手动变速器相当 3）生产成本低，生产继承性好： 4）其他：舒适、老少皆宜。 2. 路宝节油哈飞汽车集团 2008年 4月 20日北京车展课题来源： 1. 早在“八五”期间，“电控机械式变速器”被列入国家火炬预备计划，而“九五”期间， A M 2. 市场前景：国内大部分的汽车采用的变速器是手动变速器，随着汽车工业的发展，很大部分的汽车将采用自动变速器，这样，景广阔。课题来源： 3. 随着国际油价的上涨，国内刚刚有上调了油价，色性使得其更受欢迎。在这种情况下，开发具有自主知识产权的时也有助于提高我国汽车的自动化水平。本课题就是在这样的背景下产生的。国内外研究：国外：欧洲一些国家六、七就开始研究在处于比较高的水平。国内：国内起步较晚，但理论上已经达到先进水平。比如吉林大学，北京理工大学等单位都在研究二、设计内容及要求主要任务：前、后离合器执行机构的设计前、后离合器指的是：混合动力汽车中用于分离与接合电动马达和燃油发动机的两个离合器。两个离合器执行机构结构相同，只有具体的参数有所不同。设计要求：执行时间要求：行程要求：总泵推杆 30）， 35）；负荷要求：分离叉处分离力 875N（后）， 1310N（前）；锁止要求：要求锁止；其他：防水，耐腐蚀，寿命等。三、方案的选择技术路线，由电机提供动力源，通过减速装置，最终实现推动总泵推杆做往复直线运动，从而实现离合器的分离与结合。电机执行装置离合器总泵方案一：齿轮螺旋传动总泵推杆电机特点：结构简单，自锁；效率低，螺纹间有侧向间隙，精度和刚度差方案二、蜗杆传动特点：蜗杆效率低，自锁，结构简单，加工方便，精度较高推杆方案二、谐波减速传动特点：效率高，但谐波减速器价格较高，同时把方案的确定精度、刚度（ 1 经济 (2 蜗杆传动方案四、参数设计计算推杆所需力分离力杆力根据力几何关系得到： 20 . 3动比计算时间 0.4 s 推杆行程 30）涡轮旋转角度动比电机转速2 2000 20 . 3体设计计算 = 轮s i n ( / 2 )m a x c o s ( / 2 ) 泵1 2 3= 总= 9 . 5 5 0=m a x r=9 . 5 5 0 轮具体计算过程见说明书 = 2 4 6 . 1 5 杆= 1 . 1 7 5 N 蜗杆1 2000 r p 23 2 . 2 5 8 r p 7 7 . 4 2 计算结果机的选择：蜗杆传递的功率：矩：速： 20002V 直流无刷电机汽车电源无刷电机寿命长， 12 阿基米德蜗杆：自锁，低转数、轻载荷，同时要加工方便，价格低廉传动比蜗杆头数模数心距旋角（度）分度园直径料蜗杆 62：1 1 0 5 涡轮部分参数（根据设计手册推荐系列选择）检测涡轮转过的角度，把检测的信号送至控制中心处理。量程要大于选择量程为 90度的角度传感器。北京泰泽科技开发有限公司型号为五、结构设计电机传感器 1）电机与蜗杆的连接轴承转换盖定位钩头楔键节省空间 2 ）扇形涡轮涡轮轴轴承节省材料，减少零件加工时间 3 ）曲柄两端 4 ）连杆两端 5 ）密封六、总结与展望一、总结 1. 首先介绍出本文的研究对象是 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. 对方案经行计算，设计零件，画出主要零件图。 4. 零部件进行装配设计。二、展望离产品的实用化和市场化还有较大的差距。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。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，使我顺利地完成了毕业设计。动变速器离合器执行机构设计摘要机械自动变速器（液力自动变速器（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（比有能耗低、反应快等优点；是一种具有广阔前景的产品。本文主要是合器执行机构的机械结构设计。首先介绍了原理和发展情况。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，合器 F n T), of it of T). so it is a of In on of to of By as of to in to of of so 目录第 1 章绪论 . 1 动变速技术的发展与趋势 . 1 控制原理 . 1 动变速系统发展 . 2 动离合器的研究与开发现状 . 3 动离合器的构成和基本原理 . 3 动离合器研究的重点问题 . 4 文研究的主要内容 . 5 第 2 章总体方案确定 . 7 合器执行机构设计要求 . 7 合器执行机构设计参数要求 . 7 合器终端传动要求 . 8 合器执行机构传动方案及其初步计算 . 9 案一：齿轮螺旋传动 . 9 案二：蜗杆传动 . 12 案三：谐波减速器传动 . 14 案的确定 . 16 第 3 章计算及设计 . 18 离合器执行机构设计计算 . 18 体计算 . 18 机的选择 . 19 杆涡轮设计 . 21 轮轴的设计 . 27 柄 . 27 行杆 . 28 承的选择 . 29 感器选择 . 30 离合器执行机构设计计算 . 31 体计算 . 31 机的选择 . 33 杆涡轮设计 . 34 他 . 37 第 4 章结构设计 . 38 机蜗杆结构 . 38 轮及涡轮轴 . 39 体及箱盖 . 39 柄执行杆 . 40 第 5 章全文结论 . 42 结 . 42 望 . 42 参考文献 . 43 致谢 . 45 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 1 第 1 章绪论自从德国工程师卡尔奔驰（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。动变速技术的发展与趋势控制原理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2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 2 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 1984 年五十铃公司生产的 1】。其基本工作原理如图 1图可见，电子控制单元（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（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（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。动变速系统发展发展大致可分为以下三个阶段【 3】。（ 1）段，即段（ 1975 1984） 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 3 司的是基于这一思想的较为成熟的装置利用电子技术控制干摩擦离合器，当发动机转速低于一个确定值时控制离合器分离；当驾驶员踩下油门时重新接合离合器。同时在换档手柄上安装开关传感器，确保驾驶员换档时分离和接合离合器。瑞典统，德国司的统，美国的 4】。但由于受当时电子技术水平的限制其效果并不理想。车辆起步时易使发动机熄火和失速，仍然存在接合冲击，分离滞后等缺陷。（ 2）段（ 1984 1990）。从 80 年代中期开始，人们从技术角度上考虑如何实现对离合器的自动控制。其标志是 1984 年放于市场的控机械式自动变速器。它采用了计算机控制系统微机，主要完成起步与换档时离合器及档位的控制。它弥补了格高、结构复杂的缺陷，提供廉价的全自动变速器产品。随后日本的国的公司均开展此方面的研究，其整体结构都与似【 5】【 6】。但是该时期的产品本身仍存在着明显的缺点：如换档规律仍不完善，在坡道弯道等特殊道路条件下出现频繁和意外的换档现象；离合器的控制也不完美，造成车辆起步与换档时的冲击现象，舒适性很差。（ 3）段（ 1990 至今）换档规律和车辆起步时离合器的控制问题都受外界环境、驾驶员的主观愿望和车辆客观运行状态的影响。国内外都采用智能方法进行此方面的研究，智能化复杂多变的外界条件下使车辆的换档和起步性能有进一步的提高。设计重量轻、体积小、成本低、结构简单、便于维修和拆装的执行机构，实施精度高、响应快、鲁棒形强的控制策略是今后离合器自动操纵的发展方向。动离合器的研究与开发现状动离合器的构成和基本原理离合器作为传动系中的一个重要环节，它起着传递或者中断动力的作2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 4 用。对于装有传统的机械式变速箱（汽车，驾驶员在汽车起步或者换档时需踩下离合器踏板，然后再慢慢松开踏板，完成离合器的接合过程。为了减轻驾驶员的劳动强度，自动离合器应运而生。传统意义上的自动离合器只对离合器的分离与接合过程进行控制，如果同时对油门开度以及换档操纵进行控制，就构成一个完整的。图 1合器控制组成原理【 7】自动离合器工作原理如图 1示。离合器控制器时监控各传感器的状态，当换档手柄开关按下时，刻发出信号驱动电机执行机构，实现离合器快速分离，并根据离合器位移传感器的信号确定离合器的位置；松开换档手柄，据发动机转速、车速以及油门开度等信号进行判断，按照一定的控制策略实现离合器的快速而平稳的接合。自动离合器主要由传感器信号采集、辑判断及执行机构动作三个部分组成。根据执行机构的不同主要分为气动、液压和电机三种。动离合器研究的重点问题起步控制一直是困扰自动离合器的难题，也是动变速的性能比的主要原因。首先，控制系统的可靠性要求离合器与发动机相互协调2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 5 和配合，以避免因发动机异常熄火导致起步失败，否则将成为交通事故的重大隐患；其次，控制系统对环境要有自适应性，这些环境包括：通过红绿灯、进出车库、坡道起步、冰雪路面起步等；再次，控制系统要能够满足不同驾驶员的主观愿望，如平稳起步愿望、急起步愿望等。由于离合器工作过程的动力学模型本身存在变结构非线性、时变和滞后等特性，而且离合器接合过程存在互相矛盾的评价指标，既要起步平稳又要减少磨损【 8】。所有这些都使得离合器控制问题复杂化。文研究的主要内容在原有的机械式手动变速器结构不变的情况下，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操纵的自动化。它既具有动变速的优点，又保留动效率高、成本低、结构简单、容易制造的长处。特别是在当前电子技术比较成熟的情况下，如果能够较好的解决控系统的技术问题，使其性能与当，则可以取代有相当广阔的市场前景。因此，要研究重要的就是研究自动离合器。本文的工作仅为自动离合器执行机构的设计。毕业设计要求：开发目中的离合器执行机构。内容要求：在现有传统手动变速器的基础上，不改动 160 变速箱内部结构，只改动离合器操纵机构，设计离合器执行机构，设计机构满足设计要求与技术指标，具体设计要求与技术指标见械执行机构设计要求与验收标准。技术方法与路线：用四电机方案，即执行选档、换档、前后离合器分离与结合四个电机，电机通过选档、换档、前后离合器执行机构实现选档、换档、离合器分离与接合。毕业设计的基本思路是：首先了解自动变速器特别是术的发展与趋势，然后基于原离合器提出几种可行动离合器执行机构的方案，进而通过对比确定其中的一种方案作为最终设计方案。其主要工作是对选定方案的结构设计，绘制装配图和零件图。 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 6 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 7 第 2 章总体方案确定前、后离合器执行机构都是在原离合器上改装的，其传动方式相同，结构相似。即通过电机提供动力源，经过减速传动装置，同时把回转运动转化为直线运动，推动离合器总泵杆，把压力传至分泵，最终把力和运动传到离合器的分离叉和分离轴承，实现离合器的分离与结合。合器执行机构设计要求合器执行机构设计参数要求离合器执行机构是用来实现离合器分离与接合的动力提供装置，为了保证离合器的正常、持久地工作，需要满足如下的要求：（ 1）执行时间要求，在电控部分符合要求情况下，各执行机构要保证如下执行时间要求：前离合器：；后离合器：。（ 2）行程要求：前离合器总泵推杆行程为 35离合器总泵推杆行程为 30 （ 3）负荷要求：前离合器膜片弹簧分离指处最大分离力为 1310N,总泵复位弹簧行程为 30簧弹性系数为离合器分离拨叉处最大分离力 875N，总泵复位弹簧行程为 30 （ 4）执行精度要求：前后执行机构动力输出点小于（ 5）锁止要求：前后离合器都应具有锁止功能。（ 6）工作寿命：机械寿命取决于额定负荷条件下滚动轴承和轴承套之间，以及内部涡轮蜗杆的磨损（内部耐久性试验：在额定负荷条件下工作次数大于 20 万次）。其余无限制。（ 7）防护要求： 1）输出轴与壳体之间应设有防潜水机构。 2）各传动部分俄转轴和套均采用不锈钢材料。 3）防护等级：防潜水。（ 8）耐腐蚀要求：耐润滑油、耐汽油柴油、耐电解液、盐雾、制动液、防冻液腐蚀。 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 8 合器终端传动要求（ 1）离合器液压传动部分结构不做改变，其结构如图 2示。离合器执行机构推动主泵推杆，推杆压缩液压油，把力传到分泵推杆，分泵推杆使分离叉绕一固定点旋转，拨动分离轴承，实现分离与接合。液压缸的液压由汽车内部的总泵提供。图 2合器液压传动部分（ 2）液压传动传动计算设分离轴承所需的力为2F，分缸提供的力为1F，执行机构提供给主缸的力为0F；主泵截面直径为0d，分泵截面直径为 1d ；分离叉绕点旋转分为两段。它们之间的力几何关系如下： 2121 11020 20 1 1 21 1 11A F FA d L d ， 008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 9 即得出执行机构末端所需的力为分离轴承所需力的。合器执行机构传动方案及其初步计算为了实现主泵推杆的直线运动，对其执行机构提出了三种传动方案，并进行了简单的计算，以便比较、选取最佳传动方案。案一：齿轮螺旋传动该方案是电机把动力传给齿轮，经过一级齿轮减速，动力传给螺杆，螺旋传动把螺杆的回转运动转化为螺母的直线运动。采用连杆与螺母固接方式，最终连杆推动总泵推杆运动，如图 2旋运动采用滑动螺旋，作用是将旋转运动转化为直线运动，同时进行能量和力的传递。图 2轮螺旋传动方案 (1)简单计算由于前、后离合器执行机构传动方式相同，这里的计算按照后离合器执行机构的参数计算。总泵推力： 20 . 3 0 . 3 8 7 5 2 6 2 . 5F F N N 泵取 300总泵推杆的速度： 30 7 5 / 4 . 5 / m i 4m m s 泵总泵推杆所需的功率为： 0 3 0 0 0 . 0 7 5 / 2 2 . 5F N m s 泵泵2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 10 螺母速度： 7 5 / 4 . 5 / m i nm m s 0 初选螺杆导程 4L ，公称直径 16d 螺杆速度： 0 7 5 / 1 8 . 7 5 / 1 8 . 7 5 6 0 1 1 2 5 / m i n4 m m sn r s rL m 齿轮 2 速度： 2 1 1 2 5 / m i 母所需功率： 00 3 0 0 0 . 0 7 5 2 2 . 5P F v W 后螺旋传动的效率： 0 齿轮 2 的功率： 0202 2 . 5 6 4 . 2 8 60 . 3 5P 齿轮 2 的转矩： 2229 . 5 5 0 9 . 5 5 0 6 4 . 2 8 6T 0 . 5 4 6 N 齿轮传动效率： 1 齿轮 1 的功率： 1116 4 . 2 8 6 6 6 . 2 7 40 . 9 7 取电机的额定转速为： 2 0 0 0 / m i nn r电机 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 11 齿轮传动比： 2000 1 1125i 齿轮 1 转速： 1 = 2 0 0 0 / m i nn n r 电机齿轮 1 的转矩： 1119 . 5 5 0 9 . 5 5 0 6 6 . 2 7 4 0 . 3 1 6 n 电机电机参数选择：直流无刷电机功率：略大于择 70W 或 75W 等，额定转矩于右，额定转速 2000r/压： 2V 齿轮参数初步计算：传递功率 P=传递转矩 T= m) 齿轮 1 转速 000(r/齿轮 2 转速 125(r/传动比 i=数轮 1 齿数 9 齿轮 2 齿数 4 齿轮 1 分度圆直径齿轮 2 分度圆直径螺杆导程 4L ，公称直径 16d 。 (2) 方案特点一级减速采用齿轮传动，结构紧凑、传动效率高，齿轮加工简单；二2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 12 级减速采用滑动螺旋传动，结构简单、加工方便、价格低廉；当螺纹升角小于摩擦角时，实现自锁；传动平稳；但摩擦阻力大，效率低，仅纹间有侧向间隙，方向是有空行程，定位精度及轴向刚度较差；磨损快；低速时可能出现爬行等。螺母受推杆的推力，产生力矩，使得螺旋传动不均匀，加速磨损，减短使用寿命，降低传动精度及和响应的快速性。案二：蜗杆传动该方案是电机通过涡轮蜗杆一级减速把动力传给蜗轮轴，然后通过曲柄连杆把回转运动转化为总泵推杆所需要的直线运动，如图 2 图 2杆传动方案 (1) 初步计算（按后离合器执行机构参数）方案中使得： A、 B、 C、 D 在同一直线上，则间的距离为总泵行程 30 设三角形等边三角形，则角 60 度。最大负载出现在 A 和 B 处： m a 4 6 . 4 2c o s 3 0 c o s 3 0 后涡轮最大转矩扭矩： m a x m a x 3 4 6 . 4 2 0 . 0 3 0 1 0 . 3 9 3L N 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 13 涡轮转速： 6 0 6 0= = 2 5 r / m i 4 3 6 0n 涡轮涡轮输出功率： m a x 1 0 . 3 9 3 2 5= = = 2 7 . 2 0 6 5 5 0 9 . 5 5 0 涡轮涡轮因为选取阿基米德螺线圆柱蜗杆，要实现自锁，则取涡轮蜗杆的传动效率为： = 轮则电机的输出功率为： 2 7 . 2 0 6= = = 6 8 . 0 1 5 4 涡轮电机涡轮初设涡轮蜗杆的减速比为： 80i 那么电机的最小转速为： m i n 2 0 0 0 / m i nn r电机设电机效率： = 机则电机的额定功率为： 4 5 . 3 4= = = 5 3 . 3 4 8 5 电机额定电机则电机的转速最小为 : m i nm i 5 5 0 5 3 . 3 4 9 . 5 5 0= = = 1 . 0 1 N 额定电机电机（ 2）方案特点该方案采用一级蜗杆减速，把电机动力传递到曲柄，然后通过连杆传递给总泵推杆。涡轮减速能够实现大减速比，而且结构简单、加工方便、2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 14 能够实现自锁。降低了零件数目。案三：谐波减速器传动该方案是把方案二中的蜗杆减速器换成谐波减速器，外部的曲柄连杆机构不变。动力有电机提供，通过谐波减速器减速，传给转盘，然后通过曲柄连接杆传给总泵推杆，如图 2 图 2波减速传动（ 1）初步计算（按后离合器参数）总泵推力： 0 . 3 8 7 5 2 6 2 . 5 泵取 00N 总泵速度： 30 7 5 / 4 . 5 / m i 4 m m s 泵0 3 0 0 0 . 0 7 5 2 2 . 5 泵泵方案中使得： A、 B、 C、 D 在同一直线上，则间的距离为总泵行程 30 设三角形等边三角形，则角 60 度。最大负载出现在 A 和 B 处。 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 15 m a 4 6 . 4 2c o s 3 0 c o s 3 0 泵转盘最大转矩扭矩： m a x m a x 3 4 6 . 4 2 0 . 0 3 0 1 0 . 3 9 3L N 转盘转速： 6 0 6 0= = 2 5 r / m i 4 3 6 0n转盘转盘输出功率： m a x 1 0 . 3 9 3 2 5= = = 2 7 . 2 0 6 5 5 0 9 . 5 5 0 转盘转盘去谐波减速器的传递效率为： =谐波则谐波减速器的输入功率为： . 2 0 6= = = 3 4 . 0 0 7 5 8 盘谐波谐波，即为电机的输出功率 = 3 4 . 0 0 7 5 谐波设电机效率： = 机，则电机的额定功率为： 3 4 . 0 0 7 5= = = 4 0 . 0 10 . 8 5 电机额定电机取谐波减速器的减速比为： i=63 电机的最小转速为： 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 16 m i n i = 2 5 6 3 = 1 5 7 5 / m i r 电机转盘则电机的转矩最小为 : m i nm i 5 5 0 1 0 . 0 1 9 . 5 5 0= = = 0 . 2 4 3 N 额定电机电机谐波减速器输入转矩： i 5 5 0 3 4 . 0 0 7 5 9 . 5 5 0= = = 0 . 2 0 6 N m = 0 . 0 0 2 0 6 N 谐波谐波电机谐波减速器选择（如图 2体参数见机械设计手册软件版第三版）：机型 : 25 柔轮内径 / 25 模数 / 动比 i: 63 效率 (%): =80 图 2波减速器结构（ 2）方案特点该方案采用谐波减速器减速，减速器可以直接采购，减轻设计任务；但是谐波减速器价格较贵，提高了成本。电机选择 1575r/转速较低，价格也稍贵。所以，虽然结构简单，设计周期缩短，但是经济行不好。案的确定 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 17 上述提出了三种方案，第一种方案是采用齿轮螺旋传动，第二种方案是采用蜗杆传动，第三种方案是采用谐波减速传动，各有各的特点。第三种方案相对于前两种方案，传动效率要高出很多，但是经济型差，把减速部分用外购的谐波减速器，对公司来说相当于把减速器外包给其他厂家，不利于利润的提高。第一种方案采用滑动螺旋传动，螺纹间有侧向间隙，方向是有空行程，定位精度及轴向刚度较差，不容易满足间隙要求。第二种方案效率与第一方案差不多，但是精度较好。当前涡轮蜗杆已经系列化，应用广泛，加工方便，价格低廉，容易实现大批量生产。综上所述，前、后离合器执行机构采用第二种方案蜗杆传动。 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 18 第 3 章计算及设计前、后离合器执行机构均采用蜗杆曲柄连杆传动，这一章将进行电机的选择、涡轮蜗杆参数计算、曲柄连杆计算等工作。离合器执行机构设计计算体计算（ 1）前离合器：总泵推杆行程为 35离拨叉最大分离力为1310N。（ 2）根据上述条件设计及计算功率、扭矩。前离合器总泵推力： 0 . 3 1 3 1 0 3 9 3 泵取 00N 方案中使得： A、 B、 C、 D 在同一直线上，则间的距离为总泵行程 35大负载出现在 A 和 B 处。取角（参见图 2。涡轮转速： 7 7 . 4 2 6 0= = 3 2 . 2 5 8 r / m i 4 3 6 0n 涡轮曲柄的半径为： 35 5 6 . 0s i n ( 7 7 . 4 2 / 2 )l 涡轮提供最大的力为： m a 1 2 . 6 1c o s 3 8 . 7 1 c o s 3 8 . 7 1 泵涡轮最大转矩扭矩： 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 19 m a x 5 1 2 . 6 1 0 . 0 5 5 9 7 2 8 . 6 9l r 涡轮出涡轮输出功率： 2 8 . 6 9 3 2 . 2 5 8= = = 9 6 . 9 1 5 5 0 9 . 5 5 0 涡轮出涡轮涡轮出选取阿基米德螺线圆柱蜗杆，要实现自锁，则传动效率为 =取四个轴承效率为总效率为 4= 0 . 4 0 . 9 9 = 0 . 3 8 4 总则蜗杆的输入功率为： 9 6 . 9 1= = = 2 4 6 . 1 5 3 8 4 涡轮出蜗杆总初设涡轮蜗杆的减速比为 62i 蜗杆转速： 1 2000；涡轮转速： 2 3 2 8 r p 蜗杆转矩： 29 . 5 5 0 2 4 6 . 1 5 9 . 5 5 0= = = 1 . 1 7 5 N 蜗杆蜗机的选择直流有刷电机寿命太短，仅一两年左右，故无刷电机，并且汽车提供的电压，一般为直流 12V。根据上述计算，蜗杆的输入功率杆转速 2000r/ 电机的选择 80流无刷电机。 2008 届机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文） 20 电气技术参数额定功率：定电压： 1240% 额定电流：大于）峰值电流：定力矩：值力矩：定转速： 2000载转速： 2400载电流：大于）极对数： 8 缘等级 : B 级常态绝缘电阻： 100 兆欧绝缘介电强度： 500V/1 分钟，泄漏电流不大于 10护方式：却方式：机体

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