自动变速器结构设计设计结构自动变速器结构设计自动变速箱.doc
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1、题目:自动变速器结构设计摘 要自第一辆汽车问世以来,人们就致力于改善汽车变速器的性能。CVT变速器能够实现传动速比的自动连续变化,满足驾驶者的各种驾驶意图,有利于实现汽车传动系统与发动机的最佳匹配与控制,具有操纵简便、驾驶舒适、平顺、性能良好等特点,是理想的汽车变速装置。金属带式CVT具有较大的功率传递容量、较高的传动效率、较长的寿命等特点,是目前世界上应用最广泛的无级变速器。金属带式无级变速器(CVT)作为汽车理想的变速传动装置,具有广阔的发展前景和市场空间,与目前应用较广的自动变速器(AT)相比,其性能优良、结构简单、可以实现汽车的无级变速。通过合理地控制无级变速器,可以使汽车按驾驶员的意
2、图在汽车的行驶阻力和发动机输出功率之间自动实现动态最佳匹配,把汽车的经济性、动力性发挥到极限状态。金属带式无级变速器越来越受到人们的重视并且获得了较快的发展,世界上主要的汽车厂商也都在进行无级变速器的研发工作。鉴于此,本文以比亚迪L3轿车为研究对象,探讨了CVT的基本结构和工作原理。本文共分为五部分,主要内容如下:(1)在参阅了国内外大量文献的基础上,系统地介绍了金属带式无级变速器的发展历史、当前的技术状况以及发展前景。(2)分析了金属带式CVT的基本结构和变速原理,详细阐述了其关键零部件结构。(3)对金属带传动理论进行了运动分析研究,并对金属带的受力、带轮轴向力和传递转矩 (4)研究了金属带
3、式无级变速器的控制系统,重点分析了机械液压控制系统和电子液压控制系统的结构和工作原理(5)比亚迪L3轿车金属带式无级变速器设计与各相关参数计算,由该款轿车发动机、变速器等具体参数计算并确定出本文所采用的金属带式无级变速器的各项参数。关键词:金属带式无级变速器, 液压控制系统, 减速齿轮- II -Title: Automatic transmission structure designAbstractFrom the appearance of the automobile, people have made great efforts to improve the performance
4、of automotive transmission. The continuously variable transmission (CVT) can change speed ratio automatically and continuously, satisfy the drivers every driving purpose, propitious to achieve the optimal matching and control of power train, and it is regarded as the ideal automobile transmission wi
5、th the advantages of easy operation, comfortable and smooth driving, excellent performance. Metal V-belt type CVT has such merits as bigger power transferring capacity, transmission efficiency and longer life, so it has been the most widely used.The Metal Belt CVT as vehicles ideal transmission equi
6、pment has extensive development future and market space. Compared with the widely used automatic transmission (AT), it has many advantages, such as the good performance, simple structure. The CVT can realize vehicles continuously variable speed. Through controlling the CVT correctly, we can make the
7、 vehicle realize dynamic optimum matching automatically between vehicles running resistance and engines output power according to drivers intention. In this way, it can exert vehicles fuel economy and dynamic performance to limit, meeting its requirement on fuel economy and dynamic performances. The
8、 metal belt continuously variable transmission is more and more valued by people, all the world main car manufacturers are carrying on theirs research work.Based on the demands above and the analysis of the CVT of BYD L3, this paper has five chapters, and the main contents are following:(1)Based on
9、lots of professional documents, the dissertation reviews the development process and the technique of CVT briefly. Through the comparison with other transmission, showing that the metal V-Belt type CVT can meet the currently demand of drivability, economics and emission etc, and stating that the CVT
10、 is the ideal transmission which will be the developing tendency for the transmission of passenger car.(2)The structure and principle of operation of CVT were introduced. The key sections of the transmission are introduced.(3)To analyze the kinematic and dynamic of the belt transmission, the dynamic
11、 equation has been deduced, and the equation to calculate pulley axial clamp force is given. (4)The principle of operation of CVT was introduced. There are two kinds of CVT control systems: the mechanical hydraulic system and the electronic hydraulic control system. This chapter is to research mecha
12、nical hydraulic controlling technology was applied on CVT to improve the controlling system of CVT.(5)To design and calculate the parameters of the CVT of BYD L3, and on the basis of the data of the engine, transmission, such as the input speed, load torque and speed ratio changing, and to analyze t
13、he kinematic and dynamic of the belt transmission, the dynamic equation has been deduced.Keywords : The Metal-Belt Continuously Variable Transmission, Hydraulic Control System , Reduction Gear.目 录目 录第 1 章绪 论11.1无级变速器的发展历史11.2无级变速器的优势31.3无级变速器的发展前景4第 2 章金属带式无级变速器的基本结构和工作原理62.1金属带式无级变速器的基本结构62.1.1金属传动
14、带72.1.2工作轮72.1.3行星换挡机构的设计82.1.4起步离合器92.1.5中间减速机构92.2金属带式无级变速器的工作原理10第 3 章金属带式无级变速器的控制系统分析123.1机械液压控制系统123.2电子液压控制系统123.2.1单压力液压回路133.2.2双压力(高/低)液压回路143.3控制系统配置15第 4 章金属带传动理论和运动分析184.1金属带传动理论184.2金属带传动的运动学分析184.3金属带的受力分析204.3.1金属环的张力204.3.2金属片的受力分析224.3.3金属带的受力分析23第 5 章自动变速器设计与各相关参数计算265.1带传动基础参数设计26
15、5.1.1带轮最小工作半径的确定265.1.2推块尺寸的确定275.1.3带轮可动部分的轴向位移计算275.2主从动油缸的计算285.3从动带轮回位弹簧的计算295.4轴的设计计算与校核305.5轴承的校核325.6离合器的设计计算325.7减速齿轮的设计计算36第 6 章总结40参考文献41插图清单图1.1 金属链式CVT 1图1.2 金属带式CVT 1图1.3 奥迪Multitronic链式CVT 2图2.1 金属带式无级变速器结构示意图 5图2.2 金属带的组成 6 图2.3 行星齿轮换档结构 7图2.4 液力变矩器 8图2.5 无级变速器的变速原理图 9图3.1 机械液压控制系统工作原
16、理图 10图3.2 电液控制系统原理简图 11图3.3 单压力系统电液示意图 12图3.4 双压力回路电液系统 13图3.5 控制系统装置 13图3.6 控制系统装置 14图4.1 V型金属带结构图 11图4.2 金属带传动示意图 11图4.3 金属环的受力分析 11图4.4 金属片的受力分析 11图4.5 金属带的受力分布 () 11图4.6 金属带的受力分布 () 11图5.1 推块尺寸 11图5.2轴的水平弯矩图 11图5.3垂直支反力弯矩图 11图5.4合成弯矩图 11引 言随着工业技术的进步,人类生活节奏的加快,活动空间的迅速增加,汽车已经深入到人类社会的各个方面,成为现代化文明社会
17、不可缺少的东西。汽车工业历经百余年取得了巨大的发展,究其原因,主要有两点:首先是科学技术的不断进步,给汽车工业的发展提供了必要的物质条件;其次是汽车工业本身为了不断适应各个时期的社会背景(能源危机和环境污染等),满足人们对汽车使用性能的更高要求,在技术上不断改革、创新。因此汽车的发展历史,间接的记录了科学技术的发展,社会背景的改变和人类不断实现完美追求的历史。汽车是人类文明发展的标志,它的发展必须符合人类社会的发展要求。车用自动变速器已经经历了半个多世纪的发展,而且其形式也多种多样。在现代轿车上,常见的是采用电控的液力自动变速器,主要是由自动离合器和自动变速器两大部分组成。它能够根据油门的开度
18、和车速的变化,自动地进行换档。与无级变速器相比,液力自动变速器最大的不同是在结构上,它是由液压控制的齿轮变速系统构成。因此,液力自动变速器并不是真正的无级变速,还是有档位的。其所能实现的是在两挡之间的无级变速。而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的,因此,其比传统自动变速器结构简单,体积更小。另外,它可以自由改变传动比,从而实现全程无级变速,使汽车的车速变化平稳,没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。CVT无级变速器的无级变速原理的关键,是二个传动滑轮和联接此二个滑轮的传动带,每个滑轮都由一对彼此合成V形槽的锥体组成,通过传动带联接二滑轮,利用液压操纵机构移动锥体的开合,使传动带离滑轮
19、轴心的径向位置发生变化,从而获得二滑轮之间的传动比(一般最大范围可达5:1)。自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围,但它并非安全迅速,只在有级变速与无级变速之间,理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比,使变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。现今降低汽车能源消耗和减少废气排放已成为汽车的发展方向之一。汽车传动系设计性能的好坏直接关系到整车主要的性能指标,所以,为了达到节能与降低排放的目的,研究与改进汽车传动系统,大力发展和应用速比能够连续变化且具有等功率供应特性的CVT无级变速传动系统将不失为一种理想的选择。现代汽车变速器的发展趋势是向着可
20、调自动变速箱或无级变速器方向发展。采用无级变速器可以节约燃油,使汽车单位油耗的行驶里程提高30%。通过选择最佳传动比,能够使发动机保持在很窄的转速范围内运转,从而获得最有利的功率输出,无级变速器传动比传统的自动变速器轻,结构更简单而紧凑。自90年代以来,随着电子技术的飞速发展,以及用户对它的操纵性能、舒适性、安全性能等方面的苛刻要求,世界上许多汽车生产厂家不断投入人力和财力,大力加强自动变速器的技术研究,促进其不断的向前发展。世界上很多汽车制造商都加大了对无级变速传动系统的开发力度,相继推出了自己的产品。由此可见,无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势。- 38 -毕业论文(设计)用纸第 1 章
21、 绪 论1.1 无级变速器的发展历史CVT技术的发展,已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车上采用CVT技术的鼻祖,早在1886年,德国的Daimlar Benz公司就已经将其应用在汽车上了,只是它是摩擦式无级变速器,是靠皮革或纤维制的圆盘和金属圆盘的摩擦力来工作的,因而磨损十分严重,寿命很低,但其原理为后来所采用,这就是带传动式(Belt Drive)或链传动式(Chain Drive)CVT的前身。1935年,GM Buick发明了一种被称为全圆环型(Full Toroidal)CVT,人们称这种变速器为牵引传动式(Traction Drive) CVT,它的变速原理如图1.1所示。
22、当可移动的圆环面沿轴向移动时,两环面间的辊子沿曲面滑动,改变与传动轴的夹角,实现速比的变化。由于在技术上要开发能够承受这样大滚压力的轴承及能够承受这样大面压的材料和特殊液体,包括通用在内的许多公司最终放弃了这种CVT的开发。但在这同时,带传动式CVT也取得了很大的发展,包括金属链式CVT如图1.1和金属带式CVT如图1.2。图1.1 金属链式CVT 图1.2 金属带式CVT V型橡胶带式CVT最早出现在德国Daimlar Benz公司的汽油机汽车上。1958年,荷兰DAF公司H.Van Doorne博士成功开发出了双V型橡胶带CVT(Variomatic),并装备于DAF公司制造的Daffod
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