4LBZ-100型水稻收割机传动系统设计【三维UG】【9张CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）外文翻译 所在学院： 机电学院 班 级： 10机自6班 姓 名： 周旦 学 号： 1021080655 指导教师： 陈光群 合作导师： 2013 年 11 月 15 日译文：题目ZF9HP48自动变速箱传动系统，设计和机械零件卢茨盖特纳和麦克艾本霍赫的采埃孚股份公司摘要：用这种8HP变速箱，ZF公司在市场上建立了一个模型范围，在节约燃料,功率-重量比和功能的方面提供相当大的进展。前横置变速箱来源于8HP变速箱的齿轮组概念，导致更高的设计成本，它与前横置变速箱有着非常受限制的安装空间相矛盾。用9HP变速箱的传动概念，8HP变速箱的优点被成功地转移到前横置传动设计，并在同一时间，所有关于安装空间的限制都被解决。由于其齿轮的高效率和阻力矩的降低，9HP48变速器较今天前横向安装的标准6速自动变速器相比，节省了16的燃料。该出版物给出9HP48变速箱的机械设计的详细描述。通过一个新的齿轮组的概念，4个行星齿轮组和6个转移元件，要求高效率和大的总传输，重要的是实现节省燃料和舒适，可以被体现在低速轮步骤。这是第一次，两个正面锁定爪形离合器换档元件同时被施加在轴向平行的叶片细胞泵，以减小阻扭矩。为了实现传动的设计和安装空间的典型的前横置车辆之间的相容性，一个完全新的传动体系结构被使用。除了新的体系结构，安装目标的实现变得容易通过爪形离合器，两个行星齿轮组嵌套在彼此的顶部，和多盘离合器，以及一个新的扭矩转换器的设计。此外，9HP48传动器的设计根据一个模块化的原则。其结果是，它的基本传动可以补充顾客意愿和要求。因此，不同的起始元素和全轮驱动系统的应用，也可以实现以最佳的成本在前横置客车的受限制安装空间条件中。引文：卢茨盖特纳和麦克艾本霍赫.，“ZF9HP48自动变速箱传动系统，设计与机械零件，”SAE诠释。J. Passeng。汽车-机械系统。6（2）：2013，DOI：10.4271/2013-01-1276。1简介以75%的市场份额(见图1),横向安装的前置发动机的车辆在世界上表现为最常见的驱动概念。用8HP变速箱，ZF在市场上建立了一个模型范围，在节约燃料,功率-重量比,和功能方面提供相当大的进展。然而，8HP变速箱的齿轮组概念注定要被纵向安装的标准传动设计。作为一个横向变速箱的一种推导导致更高的设计成本和不利的设计，与前横置变速箱有着非常受限制的安装空间相矛盾。图1 世界各地的传动量压力施加在传动装置的成本和规格甚至更高，由于实际是横向安装的前置发动机的车辆，尤其普遍在紧凑和中型轿车的成本不稳定市场。在此背景下9HP48前横置变速箱的发展开始寻找一个合适的安装特定空间的齿轮组概念。2传动系统新的齿轮组的概念的先决条件是：必须有可能来实现它在市场上建立的6速变速器的安装空间。当它涉及到大小，横向变速箱的传动长度是非常重要的。然而，在高速齿轮传播，大量齿轮，小齿轮速比，和高效率的低阻力扭矩方面的高要求也必须被满足。在搜索齿轮组概念过程中所获得的经验已经证明：在齿轮传播和齿轮数方面的更高要求只能用额外的转变元素或齿轮组实现。在搜索的一个齿轮组概念过程中的新方法是必要的，为了解决附加组件，安装空间，减少的阻力矩和降低成本的矛盾。其结果是标准相对于在离合器及齿轮组的径向中的可施工性，以嵌套的方式成为必不可少的。只有齿轮组的概念，促进离合器及齿轮组的布置在彼此顶部拥有足够的潜力，以便有助于解决方法。然而，这会产生可能在固定齿轮传动比的齿轮组和相互连接的各个组件方面的限制。针对此背景下在安装空间和阻力矩降低方面需求，选择利用爪式离合器作为移位元素也获得了新的意义，然而，爪式离合器的可能性功能齿轮组概念的选择具有显着的影响。除了这些另外突出的横向传动的标准，基本上应用于传动系统的边界条件，比如平等于组件转矩负载，速度因素等还待观察。在这些边界条件下的传动合成开始在选定的搜索领域（参见图2）。下面齿轮组概念9HP48被选中，从数百个可能的系统（见图3）通过一个系统的选择过程，还占了一个全面的评价和权重标准目录的搜索领域，其中导致约1500万个变种。图2 搜索领域与评估图3 传动示意图9HP48选定的齿轮组系统，其特征在于下述的显着的性能。四个多盘换档元素和两个爪式离合器换档元素用于换档元件。多盘换档元素中，有两个作为制动和两个作为离合器而设计的。两个爪式离合器换档元素只能执行一个换档，可以方便地安装在中心的传动，下面分别齿轮组1的中心轴承。所有简单的换档，可以进行通过改变两个换档元件（参见图4）。在齿轮组上选择合适的比率设置启用，齿轮组1和齿轮组2被布置在彼此的顶部。其结果是，只有三个齿轮组的水平包括在安装的传动长度。尽管这个限制比率的选择，所选择的系统是有可能表现出9.823大的总传播，它为降低在有利的齿轮速比差和良好的效率是非常重要的（参见图5）。图4 换档模式9HP48图5 比率步幅9HP48多亏了这个选择的比率也可能在传动所需的空间和重量优化的整体结构中确保均衡的速度和转矩分裂。没有高速和转矩的因素存在是由于特定运动的设计和齿轮组的耦合。出于这个原因，没有不必要的大尺寸的部件（轴，齿轮组和离合器）是必需的和一个谐波传动设计是合理的。速度和转矩的因素在图6.1和图6.2列举说明了。图6.1 速度水平因子图6.2 速度水平因子系统的基本特征总结于以下列表：9个齿轮总传动比9.823小齿轮速比差和高效率的谐波步幅范围4个齿轮组6个换档元素2个多盘制动器2个多盘离合器2个爪式离合器3概念设计为了找到一个横向安装空间，是理想的传动结构，基本组成部分的设计在寻找最佳系统的时候已经做了系统地分析。齿轮组和换档的元件，以及通过轴把它们连接起来的可能性，在这里是决定性的。因此，在这个阶段已经进行了一些设计研究，为了确定对于紧凑的设计有最有利的安排，同时保持最佳的组件功能。为了实现成本目标，有必要在一个单一的轴线上安排中央传动。当它实现齿轮设置，因此决定找到一个只有三个齿轮组陆续被安排的设计。这是唯一的方式在单一的轴上安排中央传动，同时在相同的时间不超过的最大可能的传动。由于在齿轮组1和2上固定齿数比的合适选择，有可能在彼此的顶部安排这两种齿轮组，从而实现了在轴向长度上的三个齿轮组水平的目的。由于比较小的直径的爪式离合器换档元件为正在安装其他组件之间提供了可能，而无需额外的设计长度。这意味着，爪式离合器可以安排在下面的齿轮组1。爪式离合器F使用下面的中央输出齿轮的安装空间。多盘传动元件的设计在很大程度上取决于链接的齿轮组的可能性。在这里重要的是另外利用的排列选项，当设计直径和多盘数量以这样一个在彼此顶部嵌套设计的方式是可能的。这种设计的一个额外的并发症，这些几何边界条件必须选择在这样一种方式，耐用性和换档舒适性的必要要求，是目前的最高程度的要求。在这些条件下设计离合器B是可能的，以及制动器C和D以嵌套的方式。这使得设计9HP48传动变得可能，同时符合可用的安装空间，如在图7中看到的。横向的设计元件是：可选的扭振减振器套件为起始元件变矩器中央传动在同一轴上嵌套的基本组成部分轴向平行的叶片细胞泵通过中央正齿轮输出中间比率上的车位锁在模块化套件设计综合差动两部分组成的外壳理念图7 9HP484技术数据技术数据表1中给出。表1 9hp48技术数据5设计5.1 变矩器由于它的鲁棒性，关于舒适的高性能和正特性的变矩器被选择作为一个标准的起动装置。在这个新的开发和性能优化液力变矩器的一个工具箱为不同的阻尼系统实现去耦转矩的不规则（见图8）。依靠与传动系统相联合的发动机类型，它有可能理想的去耦系统。执行整个动力传动系统的解耦模拟，也进行了此阻尼系统的一个预选和优化。随着高性能变矩器和离合器最优化的油耗，建立一个舒适的汽车是可能的。当开发变矩器的一个特别挑战是获得一个精密的设计，从而具有很短的总长度的传动，同时实现了高的性能。水力特性曲线超过85的效率水平也满足这要求。这个非常渺茫变矩器的整体性能无疑能被当做一个水准。图8 变矩器横截面模型套件5.2 泵一个非常紧凑的，双冲程叶片细胞泵第一次采用的是ZF公司的前横向传动（见图9）。该泵被配置到与输入轴轴向平行。驱动器的发动通过一个倒齿链的滚筒。链叶轮直接位于轴承座顶盖，经由液力变矩器叶轮轮毂驱动。在同一时间，与此同时,叶轮作为传动侧面安装为变矩器。图9 双冲程叶片泵泵位于靠近中间板中的吸滤器和液压控制单元。这导致短路径，良好的流动管道和横截面。一个吸流充电（图10），通过主压力阀提高灌装和促进高气蚀速度。这样的设计也导致一个高度集成的预装配单元。泵的设计是通过计算机仿真来调整变速器特殊的需要，并通过计算流体动力学手段来优化。轴向平行的叶片细胞泵的优点在于它可以在效率，阻力矩和功能性方面被优化，在广泛领域中不受几何限制，因此提供了相当大的贡献来提高燃油经济性。图10 石油供应/泵/油过滤器吸入充电/（开关设备）5.3 齿轮组一个系统包括四个行星齿轮组形成变速箱的机械核心。一个特别的挑战在比率的选择中是有要求的，至少两个齿轮组被布置成彼此。适当的设计通过系统的分析发现的齿轮组1和2。齿的数目（表2）和齿轮的几何形状的后续设计，是然后实施在考虑之中的声响，耐用性和可生产性要求。表2 齿数嵌套齿轮组1/2的一个重要的先决条件是这两个齿轮组不同时在主体的行程齿轮中啮合。这是唯一的方式来避免在声响和热行为方面的缺点。这个先决条件满足仅仅在反向齿轮和第九齿轮同时啮合的齿轮组。齿轮组1和2必要联系的结果，这是很自然的整合两个齿轮组形成一个行星架，从而达到一个非常高的功能整合（见图11）。使用广泛的有限元方法模拟，它是可能以铝压铸件的设计方式来设计行星架。除了在重量和质量惯性上大量减少，铝压铸件的设计也促进在加工范围上的全面降低，从而实现了成本更低的设计。成本能被更过的减少，通过整合更多的功能。其结果是，载波属于第三齿轮组和一个油收集盘的功能被合并例如在铝行星架。齿轮组1的环形齿轮演示了更进一步的功能整合步骤。齿轮组1的环形齿轮也是齿轮组2的太阳齿轮，由于内部和外部配有运行齿轮。图11 行星架的1/2图12 行星架4对于负载的原因，对于四齿轮组的行星架这是不可能选择铝作为材料。然而，这个行星架也必须履行其基本功能之上的进一步任务。例如，这些任务包括扭矩传递到中央的圆柱齿轮和行星齿轮组的轴心。为了结合所有这些要求，尽可能选择低成本的烧结金属作为材料的复合设计。与此有可能满足在强度和使用寿命方面的要求，一方面，集成高精度的扩充功能；另一方面无需额外的加工努力。此外，烧结金属提供的优点是，它可以被部分地硬化。该技术被用在高负荷的部件，如扭矩驱动程序。5.4 多盘离合器行星齿轮系统的均匀转矩和速度负载形成基础，是因为几乎没有的摩擦表面和小的摩擦半径的低阻力矩离合器设计。为了实现规定的安装空间，有必要找到一个设计，能够使多盘离合器相互嵌套，尽可能在技术上是有利的。许多设计的变种被建立是通过能设计的系统分析和元件的连通性。移动元件B和C根据图13的设计，通过过系统的评估被选中。特别的小心是必须的，当设计油的供应由于紧凑的设计与各自集成多功能到一个组件（例如多盘载体B / C）。必须确保有足够的油量可供使用，以便冷却的多盘，在同一时间，确保各自的横截面可供使用，以便能够排油，为了保持低的阻力损失。因此，部件的设计是伴随着全面的计算流体动力学，以使尽可能理想的基本设计。在同一时间，模拟形成一个良好的基础，以便与测试结果相比能够执行一个有针对性的优化。以油供应作为基础，是由一个策略能够控制阀中在液压传动控制单元积极影响的油量供给而形成。这确保了对于离合器的冷却有尽可能多的油供给需求。另一方面，油的数量能减少到最低限度，以减少阻力损失。图13 离合器/制动器5.5 爪形离合器换档元件与多盘换档元件相比，爪形离合器换档元件具有比较小的结构和较低阻力转矩的优点。然而，在一定的条件下传动系统中的爪式离合器换挡元件只能更换多盘换档元件。最重要的要求是，变速齿轮可以进行自由的负载。这个要求是存在于9HP48传动系统中的两个位置。爪式离合器换档元件F取代了一个多盘制动器，并且它将变速箱体与齿轮组4的太阳齿轮相连结。爪式离合器换档元件A取代了一个多盘离合器，并且它将齿轮组1的环形齿轮与输入轴相连结（见图14）。多个设计参数互相影响，当设计爪形离合器齿轮时。齿的数量与齿之间的间隙是决定性的，关于在接合过程中的速度差的程度。一个高度啮合速度对于功能是有利，但在舒适性和负载方面也有一些缺点。图14 3D爪形离合器为了确保爪式离合器完全啮合一个齿轮的变化，去确定换档元件的位置是必要的。液压最终位置识别系统是实现此目的。在活塞两侧之间的连结是通过在活塞中的一个小孔特别创建的。在末端位置，该孔通过压缩室的前表面被密封。如果活塞不完全邻接，一个压力释放发生在穿过孔的卸载的活塞侧面。通过这种压力，爪式离合器的位置可以被认为借助于开关装置中的压力传感器。为了提高在公差方面的鲁棒性，这个孔被纳入爪形离合器A的轴向滑动活塞（见图15）。作为一个简单的箱体安装设置的结果，这项措施在爪式离合器F上是不必要的。图15 爪形离合器A5.6 柱形直齿轮这个核心组件是柱形直齿轮，它将一根轴上的中央传动与差速器相连接。力分布贯穿一个中央柱形直齿轮，是通过一个中间的差比。中央柱形直齿轮层叠在一个坚固的GGG60板，通过低摩擦四点接触球轴承。这个输入是从行星齿轮架完成的，属于齿轮组4到柱形直齿轮，通过一个花键。对于中间齿轮比的安装，一个在行内的两个圆锥滚子轴承的结构被选中。对于高负载的齿轮安装的一个重要前提是一个高的悬置刚度。同时温度取决于轴承内部间隙不应该会显着地改变。只有在这些条件下，它可能有一个低的齿轮噪声和高功率密度布局，同时超过一个广泛的工作范围。此外只有在这些边界条件下，尽可能低的轴承预张力的选择被启动，这反过来又有助于阻力矩的减少。因此，对于中间齿轮比，在图16中所示的布置，两个线圆锥滚子轴承被选择。通过铝和钢的不同热膨胀系数，产生，由周围的箱体和左侧安装元件，在上升的温度下，轴向间隙增加。在安装元件的左手侧，通过温度的上升，轴向的间隙减少。这是通过在箱体侧壁铝载体的右手装载的轴承内圈。通过本总体布置一个播放的平衡，是由在安装元件中的温度补偿形成。在布局中的主要元素是通过仿真计算来改编圆锥角，悬置刚度，以及一个周围的合适设计。图16 中央柱形直中齿轮四点接触球轴承和中间齿轮轴承/对准偏差计算5.7 车位锁车位锁被设计为常规的一个圆锥体与一个棘轮的验证系统（见图17）。卡爪占用通过一个弹簧承载的障碍锥体。锥体是引起一个钢精铸件部分被创造于功能区，是对于公差限制的目的。车位联锁齿轮本身集成到中间的齿轮比。图17 车位锁系统根据车位锁系统的设计，两个变换（参见图18.1和18.2）对车位锁的驱动是有效的。在机械的换档系统上，车位锁是通过拔出电缆被直接驱动的。在变速线变体上执行接合的过程是使用一根弹簧。在驱动操作过程中，该系统是由液压脱离，固定电，并通过一个电磁阀。这确保了车位锁中断或切换时，该车辆在N位置（洗车功能）的情况下仍保持打开状态。由传感器记录，车位锁的位置。如果发动机在紧急模式下处于关闭状态，那么车位锁会通过弹簧自动锁定。图18.1 车位锁驱动M-SHIFT图18.2 车位锁驱动E-换档5.8 差速器根据不同的应用和车辆制造商的策略，有各种各样差速器关于功能方面的要求。因此，在最前的哪些版本预期将需要的进行了研究，并基本设计（参见图19）中做了相应地考虑。一个打开的差速器，在锥齿轮的设计是用来作为基本模式。可能的选项1.一个外部差速器的改编，2.一个全轮分电盘的系统的额外输入，是通过在差速器的扩展情况下，3.一个全轮分电盘的系统的改编，是通过轴向平行的附加轴。机械锁定装置，或在必要时，有源系统可用于差速器的功能处。图19 差速器变换6设计套件/尺寸模块化的设计原则是9HP48变速箱的先决条件。只有利用这个原理，有可能找到一个变速箱的体系结构，在程序集方面任然相同，在中央传动通常要求高的投资水平。然而，由于选择范围，也允许一个高的自由度，所以各种选项被实现于一个模块化的设计套件的形式中。除了熟悉的适应领域，如发动机法兰，液力变矩器，传动装置，和输出，设计套件整体构件部分是：机械换档系统或线控换档液压的布置和电子控制元件最终传动中心距各种全轮驱动系统的改编在不同的设计中带和不带油冷却器传动连接器的定位图20 设计套件在设计的9HP48变速箱时，它重要的是不仅在传动长度上符合的规定，同时，在潜在应用额外的几何体方面配合特定的限制也是很重要的。这里提到的例子包括从发动机和车辆的结构所带来的限制，以及底盘部件（参见图20）。9HP48的设计，对它来说大多是符合这些要求。图21 安装模型9HP48 86公斤附件。油*7汇总9HP传动家族在与客户相关的领域取得了重大的改进。除了对改善燃油经济性有相当大的贡献，同时增加了力度，可能减速到一个更高的乘坐舒适度。作为起始元件变矩器
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