毕业设计（论文）-轻型越野汽车液力式自动变速器设计.docx

毕业设计（论文）轻型越野汽车液力式自动变速器设计学院（系）：专业班级:学生姓名:指导教师:摘要自动变速器门研发以来，换挡操作的自动化给驾驶员带来J'极大的驾验方便性和安全性，而对于越野车来说，配置有液力变矩器的液力式自动变速器更是极大的发挥了其越野性能。所以，本文以BJ2036CJE3北京轻型越野汽车为参数依托，设计了一款6速的液力式自动变速器。该变速器由液力变矩器、行星齿轮变速器以及液质控制系统组成，本文采用相似设计法和机械工程设计方法重点对液力变矩器和行星齿轮变速器进行了设计计算和校核，同时，简堆设计和分析了液压控制系统的油路和油泵以及智能化换挡控制策略。本次设计最终实现了对液力式自动变速器传动机构的三维设计建模、部件的工程图绘制以及智能换挡控制策略的分析，为液力式变速器的传动结构设计及换挡控制决策提供一定的参考意义。关键词：自动变速版：液力变矩器：行星齿轮机构：设计与建模：换挡控制策略AbstractSinceresearchanddeve1.opmentofautomatictransmission,theshiftoperationofautomationhasbroughtthedrivergreatconvenienceandsafety.Asforoff-roadvehic1.es,thehydrau1.icautomatictransmissionequippedwithhydrau1.ictorqueconverterisgreat1.yexertitsoff-roadperformance.So,basedontheparametersofBJ2036CJE3Beijing1.ightoff-roadvehic1.e,asix-speedKydrau1.icautomatictransmissionisdesignedinthispaper.Thetransmissionconsistofhydrau1.ictorqueconverter,p1.anetarygeartransmissionandhydrau1.iccontro1.SyStem.Inthispaper,hydrau1.ictorqueconverterandp1.anetgeartransmissionca1.cu1.ationarehigh1.ighteddesignedandcheckedbyusingsimi1.ardesignmethodandmechanica1.engineeringdesignmethod.Atthesametime,Wesimp1.ydesignandana1.yzetheoi1.andtheoi1.pumpandinte1.1.igentshiftcontro1.strategy.ThedesignFina1.1.yachievedthe3Dmode1.sofATdrivingmechanism,engineeringdrawingofsomeimportantpartsandana1.ysisoftheinte1.1.igentshiftcontro1.strategywhichcanimprovethetransmissionefficiencytosomeextent,whicha1.1.ofabovemayprovidecertainreferenceSignificanceforstructuredesignandshiftcontro1.strategytohydrau1.ictransmission.KeyWords：Automatictransmission；HydraU1.iCtorqueconverter；P1.anetgearmechanism；ThedesignandmOdeIingjShiftcontro1.strategy目录第一堂绪论11.1 国内外研窕现状11.2 设计内容及方案1第二章总体方案设计22.1 参考车型基本参数22.2 各种类型变速器的性能比较22.3 液力变矩器选型32.4 行星齿轮变速器的选型4241行星齿轮机构42.4.2换挡操纵机构52.5 液压控制系统主要部件的选型62.5.1 液压泵的选型72.5.2 控制机构阀组72.6 挡位布置形式分析72.7 本章小结9第三率液力变矩器的设计103.1 液力变矩器的结构设计103.1.1 循环圆设计103.1.2 叶片设计163.2 单向离合器设计163.2.1 初选材料和尺寸设计163.2.2 滚柱表面接触应力校核173.3 馍止离合器设计173.3.1 摩擦片设计183.3.2 减震器设计计算193.3.3 其他结构设计203.4 本章小结20第四章行星齿轮机构的设计224.1 传动比的设计224.1.1 一档传动比的计算224.1.2 各档传动比的确定234.2 齿轮的齿数设计244.3 齿轮的尺寸设计274.3.1 前排齿轮尺寸计算274.3.2 拉维诺单排齿轮尺寸计算284.3.3 拉维诺双排齿轮尺寸计算304.4 枚核险算31441装配条件验算314.4.2齿轮强度校核324.5 本章小结38第五章液压传动部分设计计并395.1 变速箱油路设计395.2 油泵设计395.2.1 油泵材料选择395.2.2 转子线型设计395.2.3 壳体与转子间间隙值设计405.3 本章小结40第六堂液力自动变速器的-：维建模416.1 软件介绍416.2 主要零件的三维建模41621液力变矩器三维模型416.2.2行星齿轮变速器三维模型436.3 本章小结45第七堂换挡控制策略分析与优化467.1 换挡控制的基本原理467.1.1 换挡控制的内容467.1.2 换挡品质评价指标467.2 智能化换挡控制研究现状477.3 基于几种不同理论的换挡控制策略477.3.1 有限状态机理论477.3.2 模糊控制理论487.4 本章小结48第八章结论与展望49参考文献50致谢51第一章绪论1.1 国内外研究现状近百年来，自动变速器的研究有若发展飞速，自1889年第一台变速器问世，1914年Benz公司提出了全自动齿轮变速器，1926年Buick轿车采用了液力机械传动，1939年GM-OIdsmobiIe轿车将液力播合器运用到其4档液力变速器中，1950年Ford公司则对其自动变速器进步改善，运用了液力变矩器，1977年ChrySIer公司为改善燃油经济性和降低油温提出了带领止离合涔的液力变矩器，而1980年代以后，多挡位的液力自动变速器以及多种类的自动变速器如CVT.AMT、DSG、SMG等也被大量研发和使用在各种车型，如本由1996CivcHX型轿车配巴的金屈带式无极变速箱，1998年例国大众1.upo轿车配餐的电子控制机械式自动变速箱，1990年代至今，大量的电子技术被广泛运用I1.明显的，随着“电子化，轻量化，节能化”的汽车生产大环境走向，相对液力式自动变速箱，电控式自动变速器的在未来的发展前景更具有可预见性，而且，电控式自动变速箱性价比更高，牛产维承性较好，改造成本低，械件开发和软件研制的通用性更广，所以我国未来的研发对象很有可能是以电控式自动变速器为主。但是，单纯从越野车来看，考虑到其行驶路况的豆杂性，虽然目前市场上主要配四的有手动变速器和液力自动变速器，但是装备有液力变矩器的变速器，具有更好的自适应性，使得汽车的越野性能更好.而另一方面，虽然自动变速器的传动效率不及手动，但是从70年代的闭锁离合器、80年代的多挡位行星齿轮变速器、90年代的电子技术的应用以及现如今的CAD/CAM技术等都在一定程度上提高了变速器的传递效率，很好的改善了其燃油经济性。所以，就越野车这一特殊车种的变速潺来看，液力式自动变速器仍然会是其研发的主潦栽体，未来极有可能会更大程度的在控制部分结合电子技术，提高燃油水平。1.2 设计内容及方案本次设计主要分为三个部分：儿种常用自动变速器的分析比较、液力式自动变速器的结构设计以及控制策略的分析，其中，最主要的是液力式自动变速器的结构设计。它主要由液力变矩器、行星齿轮机构以及液压控制系统组成。液力变矩器选用的是三元闭锁式液力变矩器，采用相似设计法对循环圆进行设计计算，同时采用机械设计法对单向离合器和闭锁离合器进行设计计算；行星齿轮机构采用的单排行星齿轮机构和拉维诺式行星齿轮机构组合的形式，依据北京轻型越野汽车的基本参数，时行星齿轮变速器进行结构参数设计.硬定了他们的结构尺寸后，运用Catia对其建模和装配。第二章总体方案设计2.1 参考车型基本参数本次变速器的设计以BJ2036QE3北京轻型越野汽车为参考，包阅网络资料可得其主要参数如下表所示：表2.1北京轻型越野汽车主要技术参数项目参数驱动形式前驱长/宽/高(mm)4490*1825*1940轴距(mm)2600整备质量(kg)2090最大功率(kW)110KW5600rpm最大扭矩(Nm)210Nm4500rp最高车速(km/h)150变速器型式6速AT轮胎(km/h)225/65R172.2 各种类型变速器的性能比较变速罂目前主要分为6类：MT(手动变速器)、AT(液力式自动变速罂)、AMT(电控机械式变速器)、CVT(无级变速器)、DCT(双离合器自动变速器)及SMG(顺序换挡离合器)。MT是发展最成熟的一款变速涔，主要由齿轮机构和换挡拨叉、同步器等操纵组件组成。拨动拨叉改变同步践和结合套的结合时象，使主动齿轮与不同直径的从动齿轮啮合实现不同的传动比和转矩的输出。AT主要包括液力变矩器、行星齿轮变速机构和液力控制系统:大部分，其中行星西轮变速器由行星齿轮机构和换挡执行机构组成。其中间的传动机构处于常啮合状态，依靠液压系统通过阀组件调整换挡离合器和换挡制动溺的油压，以及机械控制雎向离合器的离合，使得动力传动路径发生改变，实现变速。AMT就是在MT的结构基础上，加装电子操纵系统。ECU根据收集到的车速、油门等参数信号确定最佳挡位，改变油压来控制离合器的离合、换挡手柄的摘挂等.所以，AMT不仅可以自动变速，还可以手动换挡。CvT最大的特点就是可以自动连续地改变传动比。目前汽车上最常用的为金属带式CVT主要由金属带、生动轮、从动轮、液压泵、齿轮传动机构和控制系统组成。工作轮由固定部分和可动部分构成，之间有一个V形槽，金属带在槽内与工作轮相啮合。可动部分轴向移动时，金属带与主、从动工作轮的接触半径发生变化，从而改变传动比。DCT就是在MT的基础上增加了电控系统和液压驱动系统。整个换挡过程中，齿轮处于常啮合状态，2个离合器轮流工作.换挡前，ECU根据收集到的车速等信息会预判下一个挡位，提前啮合挂挡：当车速达到换挡点，切换离合器实现换挡。SMG采用的是一种推拉式半自动变速系统技术，在齿轮传动的MT的基础上，换挡机构改为液压控制系统，完成离合涔的集合分离、换挡等操作。各种自动变速耦的性能比较结果如下表所示：表2.2各种变速器的性能比较名称优点缺点<1）结构简单、成本低平顺性差(1)MT<2）传递效率高（3）研究技术成熟(2)换挡操作复杂<1）换挡平顺,舒适性好(1)质员大、成本高AT<2）技术成熟可靠(2)动力响应迟钝(3)液力传