電控機(jī)械變速器電控機(jī)械變速器的設(shè)計(jì)說明書

1、學(xué)號(hào)： 南湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 題題目目 電控機(jī)械變速器的設(shè)計(jì)電控機(jī)械變速器的設(shè)計(jì) 作 者屆 別屆 系 別機(jī)械與電子工程系專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)老師職 稱副教授 完成時(shí)間2000 年 5 月 10 日 摘 要 本設(shè)計(jì)主要研究了電控機(jī)械變速器的自動(dòng)控制裝置（操縱機(jī)構(gòu)）與變速裝置，通 過對(duì)比、分析和改進(jìn)，主要對(duì)變速器的傳動(dòng)部分進(jìn)行型號(hào)選擇和校核分析，并且采用 三軸式齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此次設(shè)計(jì)中充分利用了電子技術(shù)與自動(dòng)控制等技術(shù)，將傳統(tǒng)手 動(dòng)式機(jī)械變速器進(jìn)行改造，并且通過液壓系統(tǒng)與電磁系統(tǒng)的配合使變速器控制結(jié)構(gòu)成 為電控形式。其主要用于汽車變速方面。根據(jù)汽車行駛條件的改變，相應(yīng)地改變傳動(dòng)

2、 比，以便使汽車獲得所需的驅(qū)動(dòng)力與行駛速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì) 性均較佳的狀況。在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，改變傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向，可 使汽車倒向行駛。 關(guān)鍵詞：電控機(jī)械變速器；自動(dòng)控制裝置操縱機(jī)構(gòu)；齒輪；軸 abstract the paper mainly studied automatic control gear(manipulation mechanism) of the electronic automatic mechanical transmission and variable-speed device. by contrast， analysis and

3、improvement of transmission models to drive some of the major selection and make verification analysis and use three-axis gear transmission. maked full use of electronic technology and automation technology in design. the traditional mechanical transmission is modified manually， and through together

4、 the hydraulic system with the electromagnetic system to make control structure to be electricity control. it is mainly for automotive speed. according to the changes in driving conditions， the corresponding changes in the transmission ratio in order to obtain the required vehicle driving force and

5、speed， at the same time the engine in power and fuel economy are better. under the premise of invariable the direction of the engine crankshaft rotation to change the direction of shaft otation so that car can travel. keywords: electronic automatic mechanical transmission， automatic control gear( ma

6、nipulation mechanism )， gear， axis 目目 錄錄 第一章緒 論.1 第二章 變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)與選擇.2 2.1 三軸式變速器斜齒輪排布分析.2 2.2 倒檔結(jié)構(gòu)方案及倒檔軸位置.3 2.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及工作原理.3 2.4 同步器的選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理.4 第三章 變速器檔數(shù)與齒輪參數(shù)的確定.7 3.1 變速器檔數(shù)確定.7 3.2 各檔傳動(dòng)比計(jì)算.7 3.3 變速器齒輪參數(shù)的確定.8 3.3.1 模數(shù)的確定.8 3.3.2 中心距a的確定.9 3.3.3 齒寬的確定.10 3.3.4 斜齒輪螺旋角的確定.10 3.3.5 原始齒廓參數(shù).10

7、3.3 各檔齒輪數(shù)的分配.11 3.4 齒輪材料的選擇.13 3.5 齒輪的變位系數(shù).13 3.6 齒輪強(qiáng)度.14 3.6.1 齒輪損壞形式.14 3.6.2 齒輪強(qiáng)度校核.14 第四章 軸承的選擇與確定.15 4.1 變速器軸承形式選擇.15 4.2 選用軸承的形式及尺寸.16 4.3 軸承安裝設(shè)計(jì).16 4.3.1 軸承配合公差選擇.16 4.3.2 軸承軸向定位設(shè)計(jì).17 第五章 變速器的箱體和端蓋設(shè)計(jì).18 5.1 變速器箱體設(shè)計(jì).18 5.2 變速器端蓋設(shè)計(jì).19 第六章 變速器的自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì).20 6.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).20 6.1.1 換檔機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式確定.20 6.1.2

8、換檔品質(zhì)控制裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理.20 6.2 磁液動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)原理.21 6.2.1 液壓系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理.21 6.2.2 換擋位置圖.23 6.2.3 鎖止裝置.23 6.3 電路設(shè)計(jì).24 6.3.1 電路顯示部分設(shè)計(jì).24 6.3.2 車內(nèi)布置.25 6.4 電磁鐵及氣缸選形.25 6.5 變速器的裝配與調(diào)試.26 第七章 總 結(jié).28 參考文獻(xiàn).29 致 謝.30 附 錄.32 第一章緒 論 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(automated mechanical transmission),簡(jiǎn)稱：amt。電控機(jī) 械變速器是在干式離合器和傳統(tǒng)固定軸式變速器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用自動(dòng)變速理論以及

9、電 子技術(shù)，其核心是電子控制單元（ecu（electronic control unit） ） ，amt （automated mechanical transmission）繼承了齒輪傳動(dòng)的工作可靠、機(jī)構(gòu)緊湊、固 有的傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，通過使用液壓執(zhí)行系統(tǒng)來取代原來由駕駛員完成的選檔、發(fā) 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步調(diào)節(jié)和離合器分離與連接等一系列的操作，最終實(shí)現(xiàn)換檔、起步等操 作自動(dòng)化。并且它可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式的選擇，因此它具有有較強(qiáng)的適應(yīng)性與 可靠性。電控機(jī)械變速器以其優(yōu)點(diǎn)：成本低、易于制造以及傳動(dòng)效率高，使得它在自 動(dòng)變速器中占有著重要的地位。 為了使電控機(jī)械變速器工作性能優(yōu)良得到保證，它應(yīng)當(dāng)具

10、有以下的主要功用： （1） 、根據(jù)變化的汽車行駛條件，傳動(dòng)比做相應(yīng)地改變，使汽車獲得所需的行駛速 度與驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作處于燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性較佳的狀況下； （2） 、發(fā)動(dòng)機(jī)在不變曲軸旋轉(zhuǎn)方向的前提下，傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向的改變，使得汽車能 夠進(jìn)行倒向的行駛； （3） 、使得在不熄火的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠及時(shí)切斷傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力傳遞，使得 汽車能夠起步、換檔、滑行及停車。 為了滿足上述的功用，在變速器中相應(yīng)的設(shè)置空檔、倒檔和前進(jìn)檔，并且對(duì)變速 器提出如下的基本要求1 （1） 、性能要可靠。在使用過程中不應(yīng)有換檔沖擊、脫檔和自動(dòng)跳檔現(xiàn)象的發(fā)生。 此外，還不應(yīng)出現(xiàn)有誤掛檔等現(xiàn)象。 （2） 、要使得

11、汽車具有良好的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，必須合理的選擇變速器的傳動(dòng)比 以及檔數(shù)。 （3） 、噪聲小，傳動(dòng)效率高。為齒輪嚙合損失的減少，應(yīng)當(dāng)設(shè)有直接檔。另外， 合理的選擇及結(jié)構(gòu)參數(shù)和齒輪形式，提高它的安裝和制造精度，都是減少 噪聲以及提高效率有效的措施。 （4）、盡量要使變速器的體積小、質(zhì)量輕、制造成本低以及結(jié)構(gòu)緊湊。 第二章 變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)與選擇 本次變速器設(shè)計(jì)所采用的是三軸式變速器。由于通過充分的分析發(fā)動(dòng)機(jī)置前輪驅(qū) 動(dòng)的變速器的齒輪壽命、變速器的徑向尺寸、轎車結(jié)構(gòu)的工藝性和變速器的傳動(dòng)效率， 可知最佳為三軸式變速器。它的檔位設(shè)定為一個(gè)倒退檔和七個(gè)前進(jìn)檔，其改變傳動(dòng)比 的情況是采用同步器

12、結(jié)合。采用的是液壓式電控的操作方式，由于不論是在性能方面 或在經(jīng)濟(jì)方面都比較好，并且使用更廣泛。相對(duì)于氣壓來說，其可靠性更高，并對(duì)設(shè) 備的要求卻不高。在同步器的選擇為關(guān)鍵部分，考慮到可靠性與經(jīng)濟(jì)性的問題，此次 選擇滑塊式慣性同步器較佳。 2.1 三軸式變速器斜齒輪排布分析 因?yàn)槿S式變速器的各前進(jìn)檔（除直接檔）均是常嚙合的斜齒輪。為了其提高傳 動(dòng)效率，在三軸式變速器方案中普遍采用的是有直接檔的傳動(dòng)方案。對(duì)整個(gè)變速器的 結(jié)構(gòu)布置有很大影響的是各齒輪副相對(duì)的安裝位置。盡可能多的將直接檔設(shè)計(jì)為使用 時(shí)間最多的檔位。 變速器齒輪造成表面點(diǎn)蝕損壞主要由于接觸應(yīng)力過多，在離軸承較近的地方應(yīng)放 承受載荷大的

13、低檔齒輪，這樣做可減少軸的變形。在離兩支軸承較遠(yuǎn)的地方安排高檔 軸齒輪較好，從而使得不至于下降過多的齒輪重疊系數(shù)。基于駕駛員的使用習(xí)慣、整 車的總布局，提高改善齒輪受載情況以及平均傳動(dòng)效率的綜合考慮，安排形式參考國 內(nèi)外的汽車變速器齒輪，采用圖 2.1 所示排布的形式2 圖 2.1 三軸變速器結(jié)構(gòu)圖 輸入軸為右邊第一軸前端，其后端為輸出間軸，后端與前端斷開不相連，并且斷 開點(diǎn)在 3 和 1 之間。傳動(dòng)力的部分為中間的軸，倒檔動(dòng)軸為左邊的軸，齒輪嚙合傳動(dòng) 用來進(jìn)行倒檔。除了 5、7、9、11、13 斜齒輪以及 15、17 直齒輪空套在第一軸上外， 其余的齒輪都鑲嵌在軸的上面。 2.2 倒檔結(jié)構(gòu)方

14、案及倒檔軸位置 倒檔齒輪結(jié)構(gòu)和軸的位置應(yīng)該和變速器的整體結(jié)構(gòu)方案要同時(shí)考慮。在結(jié)構(gòu)的布 置上，利用中間齒輪鏈接來改變輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。需要注意的一點(diǎn)是不掛倒檔時(shí)， 不能和第二軸齒輪發(fā)生有嚙合的情況，增加一個(gè)中間齒輪在從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪的之 間。換倒檔的時(shí)侯能夠順利換入倒檔，而且不與其他的齒輪發(fā)生干涉。考慮到上述的 問題我選用的是一個(gè)倒檔齒輪，并將其設(shè)計(jì)在變速器的右側(cè)。選用倒檔的機(jī)構(gòu)如圖 2.2 所示： 圖 2.2 倒檔機(jī)構(gòu)圖 2.3 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)及工作原理 換檔時(shí)，為了抑制被嚙合齒輪之間產(chǎn)生的噪聲和沖擊，應(yīng)該在變速器中設(shè)置第一 軸制動(dòng)器。因?yàn)殡x合器直接與之相連，是產(chǎn)生噪聲與沖擊的源頭。因此，有

15、必要進(jìn)行 設(shè)計(jì)和安裝，利用它來對(duì)慣性而產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)的第一軸施加制動(dòng)作用3如圖 2.3 所示： 圖 2.3 第一軸制動(dòng)器 1 第一軸；2 第一軸一檔齒輪；3 一檔同步器結(jié)合套；4 制動(dòng)片；5 同步環(huán)；6 圓錐環(huán) 制動(dòng)器安裝在第一軸的右端，其主要是由圓錐環(huán) 6、同步環(huán) 5、制動(dòng)片 4 等組和而 成。通過滾針軸承空套在第一軸上設(shè)圓錐環(huán)，而在圓錐環(huán)的兩徑向槽內(nèi)并通過內(nèi)孔的 兩個(gè)徑向凸起嵌設(shè)制動(dòng)片 4。 在駕駛員掛倒檔的時(shí)侯，通過撥叉使得最右邊同步器結(jié)合套 3 向右移，推動(dòng)其同 步環(huán) 5 向右移，使圓錐環(huán) 6 與同步環(huán)接觸。并且在二者的錐面間產(chǎn)生摩擦，再利用摩 擦力帶動(dòng)制動(dòng)片 4 與圓錐環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)

16、推動(dòng)圓錐環(huán)向右移，使得變速器殼體 內(nèi)壁與制動(dòng)片接觸，利用殼體內(nèi)壁的和制動(dòng)片產(chǎn)生的摩擦力來實(shí)現(xiàn)對(duì)其第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 制動(dòng)。 2.4 同步器的選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理 現(xiàn)代汽車的變速器之中，各檔基本上采用斜齒輪常嚙合傳動(dòng)的變速齒輪，由于它 的傳動(dòng)比直齒輪的穩(wěn)定性更強(qiáng)、精度更高、傳動(dòng)效率更高，更適合于在大動(dòng)力的傳動(dòng)。 因此，若要采用滑移齒輪改變其傳動(dòng)比來變速是不現(xiàn)實(shí)的。 由于各檔的從動(dòng)輪是用滾針軸承在變速器輸出軸上支撐，它不直接與軸有相連。 因此，用花鍵在第一輸出軸上固定并在每?jī)蓚€(gè)檔位的從動(dòng)齒輪之間安裝同步器。通過 中間軸將第一軸的轉(zhuǎn)矩傳遞到輸出軸上，并利用摩擦力的作用實(shí)現(xiàn)同步器的換檔，同 步器在工作時(shí)

17、換檔過程輕便平順，不會(huì)產(chǎn)生沖擊。同步器上面裝有摩擦面與結(jié)合套， 使得兩個(gè)檔位中的一個(gè)從動(dòng)齒輪上的結(jié)合齒輪和同步器上的結(jié)合套之間產(chǎn)生摩擦，并 且慢慢的達(dá)到“同步” ，該齒輪才能帶動(dòng)輸出軸與同步器的轉(zhuǎn)動(dòng)，其同步器的裝配圖如 下圖 2.4 所示： 圖 2.4 滑塊式慣性同步器裝配示意圖 因?yàn)橥狡餍吞?hào)各有所不同，考慮到實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。我選擇的是滑塊式慣性同 步器，其組成的部分如圖 2.5 所示： 圖 2.5 滑塊式慣性同步器 1、6 同步環(huán)；2 滑塊；3 彈簧圈；4 花轂鍵；5 結(jié)合套；a 滑塊中部凸起；b 花鍵轂軸向槽； c 同步環(huán)缺口 它主要由結(jié)合套、彈簧圈、同步環(huán)、滑塊和花鍵轂組成。外圓柱面與

18、花鍵轂的內(nèi) 孔都加工有花鍵?；ㄦI轂通過輸出軸與內(nèi)花鍵相連接，并且用卡環(huán)和墊圈來作軸向的 定位。結(jié)合套內(nèi)花鍵與花鍵轂外花鍵作滑動(dòng)連接。結(jié)合套的外圓柱面有與換檔撥叉相 互配合的環(huán)槽。換檔的撥叉在撥動(dòng)下，結(jié)合套可沿花鍵轂作軸向的移動(dòng)。 齒輪 11 和 8 與花鍵轂的兩端之間各有一個(gè)同步環(huán) 6 和 1。結(jié)合齒圈既可與齒輪加 工成一體，又可單獨(dú)加工后與齒輪焊接在一起。同步環(huán)外圓柱面之上有短花鍵齒圈， 齒輪 11、8 上的結(jié)合齒圈 10、9 的外花鍵齒與花鍵齒的斷面輪廓及尺寸均相同。鎖止 角是跟結(jié)合套的內(nèi)花鍵齒端的倒角相等。所有的外花鍵齒在對(duì)著結(jié)合套 5 的一端的一 定倒角。此外，同步環(huán)內(nèi)孔加工形成內(nèi)圓錐

19、面，同步環(huán)和結(jié)合齒圈外圓錐面相互配合， 并組成錐面摩擦副。 滑塊中部有凸起的 a，將在結(jié)合套內(nèi)表面上壓滑塊，在兩個(gè)彈簧圈徑向彈力作用下， 使得滑塊中部的凸起 a 鑲嵌在結(jié)合套中部?jī)?nèi)環(huán)槽之中得正好。此外，滑塊兩端伸入到 同步環(huán)缺口的 c 中。在花鍵轂的三個(gè)軸向槽分別裝 b 中的三個(gè)滑塊，滑塊可沿槽 b 做 軸向移動(dòng)。并且，只有當(dāng)滑塊到缺口 c 中央時(shí)，結(jié)合套才能和同步環(huán)相結(jié)合?；瑝K式 慣性同步器的工作過程原理4如圖 2.6 所示： 圖 2.6 滑塊式慣性同步器工作過程示意圖 在設(shè)計(jì)同步環(huán)時(shí)，要保證在慢慢達(dá)到同步之前，結(jié)合齒圈作用在撥環(huán)力矩總 是小于同步環(huán)上的慣性力矩。因此，要適當(dāng)?shù)倪x擇摩擦錐面的

20、錐角和鎖止角。所以， 通過操縱機(jī)構(gòu)的作用無論是駕駛員作用在結(jié)合套上的軸向推力有多大，同步環(huán)鍵齒端 與結(jié)合套花鍵齒端總是會(huì)互相抵觸因而不能結(jié)合。這是同步環(huán)對(duì)于結(jié)合套的鎖止角作 用時(shí)，結(jié)合齒圈慣性力造成的。 第三章 變速器檔數(shù)與齒輪參數(shù)的確定 3.1 變速器檔數(shù)確定 改善汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性可以通過增加變速器的檔數(shù)。檔數(shù)越多，則發(fā)動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速變化范圍就越小，而發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率就越高，因而可以提高汽車的動(dòng)力性，即 提高汽車爬坡能力與加速能力。檔數(shù)越多優(yōu)點(diǎn)是：1、增加變速器檔數(shù)會(huì)使得相鄰高檔 與低檔之間的傳動(dòng)比比值會(huì)減小，使得換擋工作更容易進(jìn)行。2、在低油耗區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)工 作的可能性就越大，因而，汽車燃油

21、經(jīng)濟(jì)性也就越高；檔數(shù)越多缺點(diǎn)是：1、變速器結(jié) 構(gòu)就會(huì)越復(fù)雜，會(huì)使得質(zhì)量和輪廓尺寸增大。2、在使用的時(shí)侯換擋頻率也會(huì)相應(yīng)地增 高。 選用：倒檔+七個(gè)前進(jìn)檔形式。檔數(shù)不采用組合式變速器但選用七檔，其原因如下： a. 電控制操縱部分的元件多，操縱實(shí)現(xiàn)較困難；b. 組合式變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。綜上所 述，采用七檔三軸式的變速器為最佳。變速器兩個(gè)重要的參數(shù)：1、變速器的鄰檔傳動(dòng) 比的比值；2、傳動(dòng)比范圍。目前，多檔的變速器多用于越野汽車和重型貨車，一般乘 用車的變速器用 45 個(gè)檔位，而一般來說貨車的變速器采用多檔或者 45 個(gè)檔。在 這里選用傳動(dòng)比的變化范圍為 9。鄰檔傳動(dòng)比的比值是幾何級(jí)數(shù)公比，變速器各

22、檔的傳 動(dòng)比基本是呈幾何級(jí)數(shù)的關(guān)系，為的是使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最有利的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。兩種變 速器的傳動(dòng)比變化的范圍相同時(shí)，若是鄰檔傳動(dòng)比的比值小，則檔數(shù)會(huì)多。相鄰檔位 傳動(dòng)比的比值大，則結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檔數(shù)會(huì)少。但是相鄰檔位之間的傳動(dòng)比的比值要在 1.8 以下。 3.2 各檔傳動(dòng)比計(jì)算 參照 sr6100 初選的各檔位5 5 . 3 1 i3 . 2 2 i5 . 3 3 i 以最大的爬坡度來確定一檔的傳動(dòng)比： （3-14 . 3 85 . 0 33 . 6 492 5 . 0458 . 0 8 . 96750 0max 1 , im rmg i e 1） 為轎車的總質(zhì)量，取=6 750kg。mm r 25

23、2 . 0 sincos maxmax f 道路的上坡角，24%； 主傳動(dòng)器的傳動(dòng)比，6.33； 0 i 0 i 變速器一檔的傳動(dòng)比； , 1 i 滾動(dòng)阻力系數(shù)；f 汽車傳動(dòng)系總效率，=0.830.85，取0.85； 驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)的半徑，0.5m ；rr 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩；150。 maxe m maxe m 初選 0 i7 . 70 . 1 7 i 由于幾何級(jí)數(shù)公比： （3-399 . 1 )0 . 15 . 3()( 6 1 6 1 minmax iiq 2） 又因?yàn)椋?122334543221gggggggggggg iiiiiiiiiiii 得到初步選定各檔位的參數(shù)： ， ， ， 5

24、 . 7 1 i27 . 5 2 i66 . 3 3 i57 . 2 4 i ， ， ， 83. 1 5 i33 . 1 6 i0 . 1 7 i66 . 7 8 i 3.3 變速器齒輪參數(shù)的確定 3.3.1 模數(shù)的確定 主要是抗彎曲疲勞強(qiáng)度和齒輪的強(qiáng)度決定齒輪模數(shù)的因素。應(yīng)合理減小模數(shù)來減 少噪聲，并同時(shí)增加齒寬。增大齒寬會(huì)使得齒面上載荷的分布趨于不均勻，但是隨之 減少齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。齒輪越寬，承載能力也就越高，因此齒輪不宜 過窄。所以齒寬必須取得適當(dāng)。 齒輪模數(shù)選取應(yīng)當(dāng)符合國家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。本次設(shè)計(jì)是基于小型轎車之上，由此， 得來齒輪的受力情況進(jìn)行分析。 齒輪傳動(dòng)計(jì)算載荷： （

25、式中，為載荷系數(shù)）lkfkpp nca k 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，其模數(shù)： 3 2 1 1 2 f safa d yy z kt m 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： （3-3 3 2 1 1 32. 2 h e d z u ukt d ） 式中：齒輪扭矩，：齒寬系數(shù)，：傳動(dòng)比，：齒形系數(shù)，：應(yīng)力校正 1 t d u fa y sa y 系數(shù)，：材料彈性影響的系數(shù)， ：接觸疲勞許用應(yīng)力。 e z h 從齒輪強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，并經(jīng)原始數(shù)據(jù)帶入及運(yùn)算，得到范圍大致如下的變速器 齒輪模數(shù)：中級(jí)轎車：2.753.0，輕型和微型轎車：2.252.75。 （3-66 . 3 )10492(1)10( 3 1 3 1 m

26、ax en mkm 4） 高檔： 0 . 1k （3-95 . 4 )10(7 . 0 3 1 1max imm et 5） 最后，參考同類型汽車齒輪的模數(shù)，并符合國家的標(biāo)準(zhǔn) gb-1357 規(guī)定： 取低檔： 一、二、三檔 5 . 4m 中檔： 三、四、五檔 25 . 4 n m 高檔： 六、七檔 75 . 3 n m 3.3.2 中心距的確定a 變速器齒輪的中心距對(duì)于變速器整體的質(zhì)量、尺寸與體積都有很大的影響。它是 變速器很重要的參數(shù)。通常，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選的中心距。a 由經(jīng)驗(yàn)公式： （3- 3 1 max) ( i meka 6） 式中： 中心距系數(shù)。對(duì)轎車為=1519；kk 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大

27、輸出轉(zhuǎn)矩； max me 變速器在一檔時(shí)，第二軸輸出； maxi me = ； maxi me g ime 1max 變速器的傳動(dòng)效率，取 0.96； g 變速器一檔傳動(dòng)比。 1 i 綜上所述，取。mma142 確定中心距時(shí)需考慮齒輪結(jié)構(gòu)要求以及齒輪的幾何參數(shù)，使得其與中心距相互匹 配。 3.3.3 齒寬的確定 齒輪的寬度大，承載能力較高。但是在齒輪受載之后，由于軸的繞度變形及齒向 誤差等原因，沿齒寬度的方向受力不均勻，因此齒寬不宜取得太大6。 公式初選： 直齒輪： 75.33 5 . 22)5 . 75 . 4(mb42. 2m 斜齒輪： b3627)0 . 85 . 6( n m75 .

28、3 n m b 8 . 3124)5 . 85 . 6( n m25 . 4 n m 取齒寬為：30，30，32； 為：4.25，4.5。 n m 3.3.4 斜齒輪螺旋角的確定 汽車的變速器除了倒檔為直齒輪之外，其余的均為斜齒輪設(shè)計(jì)，變速器斜齒輪的 螺旋角范圍 1035，增大螺旋角可使得工作平穩(wěn)，齒輪捏合重合系數(shù)的增加，為的 是提高強(qiáng)度和減少工作噪聲以及工作精度。若是螺旋角取得太大，會(huì)使得軸承載荷以 及軸向力過大。第一、二軸上的齒輪則取左旋，并初選：，即中間軸上全部8324 的齒輪螺旋方向均做成右旋的形式。因?yàn)?，在選取斜齒輪的螺旋角時(shí)，經(jīng)軸承蓋由殼 體承受第一、二軸上的軸向力，而盡量使得中間

29、軸上軸向力平衡。 3.3.5 原始齒廓參數(shù) 1、壓力角 ： 增大齒輪的壓力角，會(huì)提高齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度以及齒輪的彎曲強(qiáng)度，齒輪在 節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑和齒厚都會(huì)隨之增加。參照現(xiàn)代汽車的參數(shù)，選壓力角為： 。 20 壓力角的增大并不是都對(duì)于傳動(dòng)是有利的，對(duì)重合度接近 2 的高速齒輪推薦于采 用高系數(shù)為 11.2 的齒頂，齒輪的壓力角為 1618。但轎車要求噪聲小，常常選 用較小壓力角。同步器的接合器或者同一變速器的壓力角一般主要有， 20 ，。 25 30 2、齒頂高系數(shù)，選取正常齒頂高的系數(shù)： 0 . 1 a h 3.3 各檔齒輪數(shù)的分配 確定變速器的各檔齒輪齒數(shù)時(shí)，考慮到根切現(xiàn)象的發(fā)生以及各

30、檔傳動(dòng)比的要求， 一般盡量將中間軸上一檔的小齒輪取得小些，使得傳動(dòng)比更大一些。在初選螺旋 87 / zz 角，確定齒輪模數(shù)和中心距以后，并根據(jù)預(yù)先確定變速器的檔數(shù)，在 已定的前提之下， 1 i 的傳動(dòng)比分配得大些，于是可分配較多的齒數(shù)到第一軸常嚙合齒輪，在其內(nèi)腔以 21/ z z 便設(shè)置第二軸前軸承，傳動(dòng)方案及傳動(dòng)比，分配各檔的齒輪齒數(shù)。如果，第一軸常嚙 合齒輪齒數(shù)太多會(huì)使得齒輪的外徑會(huì)增大，若是超過變速器殼體上第一軸的軸承孔的 尺寸，就不能進(jìn)行裝配。 。 （3-7141 132 1 zz zz i m d zh ） 若是齒數(shù)太少，則加工軸承孔之后，會(huì)使得輪輻太薄，即影響齒輪的強(qiáng)度。中間 軸上

31、的小齒輪最小齒數(shù)，受到中間軸軸頸的尺寸限制。在選定時(shí)，對(duì)齒輪齒數(shù)和軸 8 z 的尺寸都要進(jìn)行綜合的考慮。 若采用變位齒輪，則可增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度及避免根切。轎車中間軸式的變速器一 檔傳動(dòng)比為7.08.5 時(shí)，則中間軸上一檔齒輪的齒數(shù)可在=1517 之間進(jìn)行選擇。 1 i 8 z 1、一檔齒數(shù)的確定： （3- 141 132 1 zz zz i 8） 因?yàn)?1，2 齒輪都是斜齒輪，按照下述公式可求得： （3-635 . 42842 1413 n mazz 9） （3-6875. 3 6 . 26cos1422cos2 21 n mazz 10） 故?。?21 1 z47 2 z49 13 z14

32、14 z （3- 83 . 7 14 49 1 2 141 132 1 z z zz zz i 11） 2、二檔齒數(shù)的確定： 有 （3- 121 112 2 zz zz i 12 11 21 47 27 . 5 z z 12） 又因?yàn)椋?635 . 414222 1211 n mazz 45 11 z18 12 z 3、三檔齒數(shù)的確定： 101 92 3 zz zz i （3-6125 . 4 16.23cos1422cos2 109 n mazz 13） 取 38 9 z 10= 23 69 . 3 3 i 4、四檔齒數(shù)的確定： （3-91 . 0 81 72 4 zz zz i 14） 6

33、125 . 4 06.24cos1422cos2 87 n mazz ?。?7= 338= 28 5、五檔齒數(shù)的確定： （3- 61 52 5 zz zz i 15） 6125 . 4 09.24cos1422cos2 65 n mazz ?。?5= 286= 33 6、六檔齒數(shù)的確定： （3- 41 32 6 zz zz i 16） 7025 . 4 44.24cos1422cos2 43 n mazz ?。?3= 264= 44 32 . 1 4421 2647 41 32 6 zz zz i 7、倒檔齒輪數(shù)的確定: 由于一檔，則倒檔齒輪就選用相同的模數(shù)。倒檔齒輪數(shù)在 2123 之間，于是

34、選定 倒檔齒輪為 23。 7 （3-17 161 152 17161 15171 zz zz zzz zzz ir ） 齒輪 9 和 8 的齒頂圓間為了不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉保證倒檔齒輪嚙合，應(yīng)當(dāng)保持 0.5 以上。mm 取 a=9；595 . 4)9142(2cos)(2 1615 n maazz 則?。?（3-18 45 15 z z16= 14 19 . 7 1521 4541 161 152 zz zz ir ） 中間軸和倒檔軸的中心距： （3-19 25.832)2314(46 . 2 2)( 1081 zzma n ） 第二軸和倒檔軸的中心距： （3-20） 1532)4523(5 . 4

35、2)( 1082 zzma n 3.4 齒輪材料的選擇 一般情況之下，齒輪傳動(dòng)失效主要是由輪齒的失效。工作面磨損和輪齒折斷、塑 性變形、點(diǎn)蝕以及膠合是齒輪傳動(dòng)比較常見失效的形式。齒面必須具備有較高的抗點(diǎn) 蝕、抗磨損和塑性變形以及抗膠合的能力，并要求齒根應(yīng)具有較高抗折斷的能力。 因此，根據(jù)加工后的優(yōu)點(diǎn)和材料特性，除結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜或尺寸過大只適合鑄 造外，一般都是用鍛鋼來制造齒輪。常用含碳量在 0.150.6的合金鋼或碳鋼。此 外，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行磨齒等精加工。目前需精加工的齒輪，多為先切齒再進(jìn)行表面之間硬 化的處理，最后再進(jìn)行精加工。熱處理方式主要有表面氮化、淬火、滲碳等。所用的 材料根據(jù)具體的要求

36、以及熱處理的方法來確定。 3.5 齒輪的變位系數(shù) 采用兼顧周全的齒輪變位，它能既可避免齒輪產(chǎn)生的根切、干涉和配湊中心距， 又能滿足變速器的不同檔位齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、抗膠合能力使用平穩(wěn)性和耐 磨性等方面的不同要求。 3.6 齒輪強(qiáng)度 3.6.1 齒輪損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有下列的幾種形式7 1、齒輪折斷： 為了提高齒輪抗折斷的能力，采取以下的措施： （1） 、增大軸的剛性及支承使得輪齒接觸線上承受的載荷較為均勻； （2） 、對(duì)齒根的表層進(jìn)行強(qiáng)化處理采用的是：滾壓、噴丸等工藝的措施； （3） 、采用適合的熱處理方法使得芯材料具有足夠的韌性； （4） 、為了減小齒根的應(yīng)力集中，采

37、取消除加工刀痕以及增大齒根過度圓角的半徑。 2、齒輪點(diǎn)蝕： 為了提高接觸的強(qiáng)度，采取以下的措施： （1） 、鋼材采用許用應(yīng)力大的，提高齒面的強(qiáng)度； （2） 、合理選擇齒輪的參數(shù)，使得接觸應(yīng)力降低。 3、齒面膠合： 為了防止膠合主要有以下的措施：加強(qiáng)潤(rùn)滑的措施。若是采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn) 滑油并且在潤(rùn)滑油之中加入極壓添加劑，就可以減輕或防止齒面的膠合。 3.6.2 齒輪強(qiáng)度校核 經(jīng)校核計(jì)算各齒輪的強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)的要求。因?yàn)橛?jì)算過程較長(zhǎng)，具體校核計(jì)算 過程見附錄 1。 第四章 軸承的選擇與確定 4.1 變速器軸承形式選擇 軸承所承受的載荷性質(zhì)、大小和方向，是選擇軸承類型主要的依據(jù)。 根據(jù)載荷的大小選

38、擇軸承類型： 因?yàn)?，球軸承中主要是點(diǎn)接觸，適合于承受中等或較輕載荷。然而，滾子軸承中 主要是線接觸，適合承受較大載荷。因此，當(dāng)載荷較小的時(shí)侯，可以優(yōu)先的選用球軸 承。 根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型： 對(duì)于純軸向的載荷，一般會(huì)選用推力軸承。如果純軸向載荷比較小選用推力球軸 承，但是純軸向的載荷較大一般可以選用推力滾子軸承。如果在軸承同時(shí)承受徑向的 載荷和軸向載荷的時(shí)候，可以選用接觸角不大的角接觸球軸承或者圓錐滾子軸承；當(dāng) 軸向載荷較大的時(shí)侯，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者可以 選用推力軸承和向心軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)軸向載荷和徑向載荷。 從工作轉(zhuǎn)速對(duì)于軸承的要求來看，即

39、可以確定以下的幾點(diǎn)8： （1） 、保持架的結(jié)構(gòu)與材料對(duì)軸承轉(zhuǎn)速的影響極大； （2） 、在內(nèi)徑向相同的時(shí)侯，滾動(dòng)體加在外圈滾道上的離心力也就越小。滾動(dòng)體越 小相同的外徑也就越小。因此，更適合于在更高的轉(zhuǎn)速下工作； （3） 、推理的軸承極限轉(zhuǎn)速都不高； （4） 、在工作轉(zhuǎn)速超出極限的時(shí)候，就可以選用較高公差等級(jí)或者游隙較大的軸承； 并且加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油冷卻，采用循環(huán)潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑改善軸承的高速性能； （5） 、滾子軸承有較低的極限轉(zhuǎn)速與球軸承相比，在高速時(shí)一般會(huì)優(yōu)先選用球軸承。 因此，可采用向心球軸承于第一軸的前軸承。此軸承安置在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪的內(nèi)腔之 中。第一軸的后軸承是外座圈上有止動(dòng)槽的深溝球軸承。為

40、了使第一軸便于拆裝，一 般第一軸承齒輪的齒頂圓直徑比后軸承的外圈直徑小。采用液針軸承于第二軸，采用 了帶止動(dòng)槽的深溝球軸承在后端。采用無套、有保持架的滾針軸承，第二軸間采用滾 針軸承與第二軸上常嚙合齒輪，由于受結(jié)構(gòu)限制的徑向尺寸，軸與滾針軸承和齒輪孔 間的徑向間隙小，轉(zhuǎn)動(dòng)及定位精度高，這會(huì)有利于齒輪的嚙合。有時(shí)侯可用兩個(gè)單列 的軸承串聯(lián)來使用。中間軸的前端選用的是徑向滾子軸承，其不承受軸向力。因?yàn)椋?在殼體的前端面布置軸承蓋比較困難。潤(rùn)滑則采用飛濺潤(rùn)滑。 4.2 選用軸承的形式及尺寸 各軸承的尺寸及形式如表 4.1 所示： 表 4.1 選用軸承的尺寸及形式 名稱尺寸（ddb） 第一軸后支承深溝

41、球軸承5510021 第二軸前支承滾針軸承404615 第二軸一檔齒輪滾針軸承859320 第二軸二檔齒輪滾針軸承758220 第二軸三檔齒輪滾針軸承758220 第二軸四檔齒輪滾針軸承657220 第二軸五檔齒輪滾針軸承657220 第二軸七檔齒輪滾針軸承556220 第二檔后支承深溝球軸承 5510021 第二軸倒檔齒輪滾針軸承859320 中間軸前支承圓柱滾子軸承 5510021 中間 中間軸后支承深溝球軸承 5013031 4.3 軸承安裝設(shè)計(jì) 4.3.1 軸承配合公差選擇 汽車變速器的軸承選用普通級(jí)的精度軸承。配合公差選取如下： 孔座：圓柱滾子軸承和球軸承6k 軸： 球軸承 6k 圓

42、柱滾子軸承： 40 40 dmm6kdmm6m 與滾針軸承配合之處的內(nèi)外滾道，分別為齒輪箱體孔座與軸配合，其公差分別為 和 。 6g5h 4.3.2 軸承軸向定位設(shè)計(jì) 變速器工作的時(shí)侯，軸向力的方向和大小也在發(fā)生變化。為了防止軸承產(chǎn)生軸向 的位移，應(yīng)該在軸殼體上設(shè)置軸向的緊固裝置。 軸承內(nèi)圈的定位 通常由軸肩固定軸承在軸上的位置。軸肩部圓角半徑應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的圓角半徑。 軸承的另一端需要用螺母和防松墊，并采用止動(dòng)墊和緊定套來緊固。 軸承外圈的定位 軸承的外圈用軸承蓋來進(jìn)行固定，并且軸承的外圈有止動(dòng)槽。 第五章 變速器的箱體和端蓋設(shè)計(jì) 5.1 變速器箱體設(shè)計(jì) 變速器的箱必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度，

43、殼體壁厚須均勻，緩慢地過渡，一般使 用灰口鑄鐵或鑄鋼制造；并且必須要有良好的機(jī)加工工藝性和鑄造工藝性，灰鑄鐵具 有良好的減震性和鑄造性。軸承座聯(lián)接螺栓應(yīng)當(dāng)盡量地靠近軸承的座孔，利用合理的 加強(qiáng)筋和大圓角過渡改善殼體的強(qiáng)度與剛度，軸承座的凸臺(tái)應(yīng)當(dāng)有足夠面積的承托面， 以便放置聯(lián)接螺栓，下、上箱蓋使用螺栓聯(lián)接而成一體，使得旋轉(zhuǎn)螺栓所需的空間得 到保證。一般會(huì)在軸承孔得附近加了支撐肋，以使箱體具有足夠的剛度保證 9，為便 于軸系部件的拆卸與安裝，通常不采用完整的平面在箱體底座，箱體使用沿軸心線的 水平剖式并使用鑄鋼材料。 保證變速器的正常工作，既需要重視軸、齒輪、箱體的結(jié)構(gòu)和軸承組合設(shè)計(jì)，盡 可能的

44、減少底座平面加工面積并保證在變速器安置底座上的穩(wěn)定性。理設(shè)計(jì)與選擇變 速器潤(rùn)滑的油池，注意：1、檢查油面高度、排油、注油、加工，2、拆裝檢修時(shí)箱座 和箱蓋精確的定位，3、部件與吊裝等輔助零件的合。 檢查孔： 在箱體適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置檢查孔檢查傳動(dòng)零件嚙合的情況，同時(shí)也可以向箱內(nèi)注入 潤(rùn)滑油。 通氣孔： 變速器工作之時(shí)，箱體內(nèi)壓力增大、氣體膨脹、溫度升高。通常，在箱體頂部設(shè) 置有通氣孔，以使得箱內(nèi)熱膨脹氣體能夠自由地排出，保持箱內(nèi)外的壓力保持平衡， 不至于使得潤(rùn)滑油沿分箱面或軸伸密封件等其他的縫隙滲漏。 軸承蓋： 用軸承蓋在軸承座孔的兩端來密封，以固定軸系部件的軸向位置，承受軸向的載 荷。軸承蓋有凸

45、緣式和嵌入式兩種。凸緣式軸承蓋和嵌入式軸承蓋相比的優(yōu)點(diǎn)是：調(diào) 整、拆裝軸承方便；缺點(diǎn)是：外觀不平整、零件數(shù)目多、尺寸較大。 定位銷： 在箱座與箱蓋的連接凸緣之上配裝有定位銷，可以保證每次在拆裝箱蓋的時(shí)侯能 保持軸承座孔的制造加工精度。 油面指示器： 因?yàn)?，?jīng)常保持油池要有適量的油。通常會(huì)在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的位置 油面指示器來檢查變速器內(nèi)油池油面的高度。 放油螺栓： 換油時(shí)，排放清洗劑和污油。放油孔一般設(shè)置在箱座油池底部的最低的地方，不 放油的時(shí)候用螺塞堵住。箱體接合面與放油螺塞間應(yīng)加裝有防漏墊圈。在殼體上開孔， 利于倒檔，支承表面的拆裝及加工的倒檔齒輪。殼體上開設(shè)回油槽或孔，以使軸承間

46、 隙外流的潤(rùn)滑油再次流回到殼體之內(nèi)。頂部裝設(shè)通氣塞，保證變速器的殼體等于大氣 壓力。變速器的注油孔應(yīng)當(dāng)設(shè)置在規(guī)定的潤(rùn)滑油面高度之處。潤(rùn)滑油應(yīng)在中間軸軸線 以下的 20。放油螺塞則采用永久磁性的螺塞，為避免齒輪磨粒的磨損。mm 5.2 變速器端蓋設(shè)計(jì) 變速器的側(cè)蓋或上蓋常成為操縱機(jī)的構(gòu)殼體。一般后、前端蓋多使用緊固軸承， 并用變速器與軸承潤(rùn)滑密封。 變速器的端蓋應(yīng)當(dāng)有足夠的強(qiáng)度及剛度，殼體壁緩慢過渡，厚要均勻。在機(jī)加工 工藝性和鑄造工藝性方面，利用合理的加強(qiáng)筋和大圓角過渡改善殼體的強(qiáng)度與剛度。 殼體上的螺紋孔（處在變速器的潤(rùn)滑油以上）與軸承座孔應(yīng)盡可能為通孔。應(yīng)避 免殼體與螺紋孔干涉。殼體的加工

47、面（兩端及蓋結(jié)合面）應(yīng)當(dāng)采用平面、避免凸臺(tái)、 兩端應(yīng)平整光潔，平面度小于 0.10?？椎谋砻娲植诙群推矫嫖恢贸叽缫蠖己芨?，輸 出孔的形狀和大小參照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì) 9。 第六章 變速器的自動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì) 隨著日趨完善的微型電子計(jì)算技術(shù)，出現(xiàn)的自動(dòng)換檔系統(tǒng)利用了微機(jī)控制。它對(duì) 傳統(tǒng)手動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造并使用先進(jìn)的電子技術(shù)，利用微機(jī)實(shí)行汽車的換檔與起步 等操作自動(dòng)化。從而在同步換檔的基礎(chǔ)上使得軸線固定式變速器實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的換檔。 此電控機(jī)械變速器不僅具有變速平穩(wěn)性，而且還保留了原齒輪式變速器的優(yōu)點(diǎn)、燃油 經(jīng)濟(jì)性好和整車動(dòng)力性，又使得駕駛員不必頻繁地?fù)Q檔操作。 6.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1.1 換檔機(jī)構(gòu)結(jié)

48、構(gòu)形式確定 在手動(dòng)換檔的變速器基礎(chǔ)之上，利用微機(jī)做為控制單元的核心，通過液壓系統(tǒng)的 控制離合器接合、分離及變速器檔位的變換，將電控裝置的換檔機(jī)構(gòu)取代手動(dòng)形式的 換檔機(jī)構(gòu)。此外，還應(yīng)具有坡道起步輔助裝置、巡航行駛控制、快速怠速控制、故障 自診斷、節(jié)氣門控制等功能9。 6.1.2 換檔品質(zhì)控制裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理 主要由微機(jī)作為控制單元及節(jié)氣門調(diào)節(jié)器、各種傳感器、液壓系統(tǒng)動(dòng)力單元、執(zhí) 行器單元等組成電控機(jī)械變速器的電控裝置，其中液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)是主要的部件。 節(jié)氣門的調(diào)節(jié)器功能是調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度，進(jìn)一步調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。執(zhí)行器單元的 功能是依據(jù)換檔指令，完成離合器的接合、分離和變速器檔位的變換。

49、動(dòng)力單元?jiǎng)t是 液壓的系統(tǒng)核心，其功能是向液壓系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的工作液壓10。其主要的控制器有： 變速控制： 變速控制是根據(jù)從 ecu 傳輸信號(hào)，按照已經(jīng)預(yù)設(shè)的程序，將換檔電信號(hào)通過電磁 閥轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，去操縱換檔的執(zhí)行元件自動(dòng)進(jìn)行換檔與選檔。換檔時(shí)間由加速踏 板的行程和車速?zèng)Q定。 離合器控制： 離合器結(jié)合的方式（完全接合與半接合兩種方式）與車速、加速踏板行程及操作 速度隨換檔時(shí)是降檔還是升檔等參量變化而改變的。 節(jié)氣門控制： ecu 依據(jù)加速踏板的行程的傳感器輸出行程信號(hào)，通過控制步進(jìn)電機(jī)使得加速踏 板行程與節(jié)氣門開度一一的對(duì)應(yīng)，即實(shí)現(xiàn)兩者得連動(dòng)。在換檔之時(shí)，為了減小齒輪間 的沖擊及防止發(fā)動(dòng)機(jī)

50、超速，節(jié)氣門控制系統(tǒng)來關(guān)閉節(jié)氣門，待換檔結(jié)束之后，再恢復(fù) 加速踏板和節(jié)氣門之間的聯(lián)動(dòng)的關(guān)系。 巡航行駛控制： 控制開關(guān)接通之時(shí)，巡航行駛控制系統(tǒng)即進(jìn)入工作的狀態(tài)。通過 ecu 的操作控制 系統(tǒng)使得節(jié)氣門調(diào)節(jié)器（即步進(jìn)電機(jī)）控制節(jié)氣門開度或操縱換檔裝置自動(dòng)換檔來實(shí) 現(xiàn)巡航行駛的控制。 其工作的原理為：控制系統(tǒng)的 ecu 在接受開關(guān)輸進(jìn)與各種傳感器的反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù) 荷與變化和汽車行駛的信號(hào)。通過在微機(jī)之中固化的最優(yōu)化控制程序的運(yùn)算處理之后， 再輸出相應(yīng)地控制信號(hào)給到各種控制的裝置，最后才由執(zhí)行單元來完成相應(yīng)地操作。 其中，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開度通過進(jìn)步電機(jī)來控制，變速器與離合器的操縱通過液壓控 制系統(tǒng)，

51、其由電磁閥控制的工作油缸是執(zhí)行器單元11。 6.2 磁液動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)原理 6.2.1 液壓系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 液壓系統(tǒng)是進(jìn)行變速器與離合器操作，接受 ecu 的電信號(hào)的裝置。它主要是由油 管、執(zhí)行單元、儲(chǔ)油罐及動(dòng)力單元等組成。動(dòng)力單元主要由：1、儲(chǔ)壓器，2、油泵， 3、其驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成，作用：動(dòng)力單元功能是一定的工作液壓在為整個(gè)液壓回路之中 提供；執(zhí)行器單元是由：1、四個(gè)工作油缸，2、十個(gè)電磁閥組成，作用：執(zhí)行器單元 的功能是將換單信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)，并完成相應(yīng)的操作。磁液動(dòng)換檔的機(jī)構(gòu)如圖 6.1 所示。 圖 6.1 為液壓系統(tǒng)的控制原理圖。閥 v1 是液壓回路的總閥，它執(zhí)行器單元和控制

52、動(dòng)力單元之間液壓的關(guān)閉與開啟。閥 v2 是控制離合器的分離用。閥 v4 與 v3 控制離 合器的接合。閥 v6 與 v5 控制變速器的換檔。閥 v9、v8 與 v7 用于完成選檔的操作。 手動(dòng)變速器中的換檔操縱與離合器操縱機(jī)構(gòu)被執(zhí)行器單元取代了。它做為控制執(zhí) 行的單元安裝在變速器的殼體之上。執(zhí)行器單元主要由掛檔用、選檔用和操縱離合器 用等驅(qū)動(dòng)它們的 9 個(gè)電磁閥及三個(gè)工作的油缸所組成。在控制過程中，為了能檢測(cè)變 速器的工作檔位和離合器壓盤分離的行程，在執(zhí)行器單元上，相應(yīng)的還裝有 7 個(gè)檔位 開關(guān)與一個(gè)行程傳感器。需用二個(gè)檔位開關(guān)來確定變速器的各檔位，各檔和各檔位開 關(guān)關(guān)系如下表 6.2 示。

53、圖 6.1 磁液動(dòng)換檔機(jī)構(gòu) 表 6.2 變速器各檔與各檔位開關(guān)的關(guān)系 sw31檔3檔5檔7檔 sw2n1（空檔）n0（空檔）n2（空檔）n3（空檔） sw12檔4檔6檔倒檔 sw4sw5sw6sw7 三個(gè)工作油缸為執(zhí)行器的作動(dòng)部件。利用電磁閥控制換檔過程中的油路，進(jìn)而來 控制工作的油缸活塞停止和移動(dòng)。3 檔位的油缸是換檔工作油缸，4 檔位的油缸是選檔 工作油缸。 為執(zhí)行器的單元提供工作壓力是動(dòng)力單元，它主要由 1、限壓閥，2、驅(qū)動(dòng)電機(jī), 3、油泵,4、兩個(gè)壓力開關(guān)（一個(gè)為電機(jī)停止、驅(qū)動(dòng)用；另一個(gè)為液壓報(bào)警用） 、儲(chǔ)壓器、 單向閥等組成。 動(dòng)力單元一般采用的齒輪式油泵，齒輪式油泵成本底，工作可靠

54、，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。油 泵通過壓力開關(guān) 2 控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的停止與運(yùn)轉(zhuǎn)。為了確保動(dòng)力的單元向執(zhí)行的單元提 供的液壓始終處在于正常值（3954kpa4610kpa）范圍內(nèi)是控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。即當(dāng)液壓 在低于 3924kpa之時(shí)，壓力開關(guān) 2 接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路，即驅(qū)動(dòng)油泵開始工作狀態(tài)； 當(dāng)液壓達(dá)到了 4610kpa之時(shí)，壓力開關(guān) 2 切斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路，即電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 另外，要在動(dòng)力單元之中設(shè)置儲(chǔ)壓器，避免在執(zhí)行器單元工作之時(shí)，電動(dòng)機(jī)始終處于 工作狀態(tài)。在執(zhí)行單元的工作過程之中，既油泵未工作又能利用儲(chǔ)壓器 3 提供出穩(wěn)定 的液壓。在油泵出油口的附近設(shè)置單向閥 7，其主要是防止儲(chǔ)壓器的工作液在油泵停止 工

55、作之后倒流回入油泵12。 6.2.2 換擋位置圖 在換檔時(shí)應(yīng)注意如下的三點(diǎn)：a 常用檔位置于中間位置；b 倒檔置于最靠邊處；c 換檔次序排列，其他檔在兩邊。換檔位置的操作圖如圖 6.2 所示：， 圖 6.2 換檔位置操縱圖 6.2.3 鎖止裝置 確保嚙合的齒輪以全齒長(zhǎng)來進(jìn)行嚙合，避免因小軸向力的作用或汽車振動(dòng)而脫檔。 定位是自鎖裝置(定位裝置)的作用，為避免撥叉和撥叉軸間產(chǎn)生軸向力時(shí)使電磁鐵與撥 叉軸發(fā)生相對(duì)位置變動(dòng)而安裝電磁鐵處自鎖裝置，從而使電磁鐵不能夠把撥叉和撥叉 軸相結(jié)合。彈簧的壓力通常是電磁鐵處在 100150n，將鋼球(或鎖銷)壓入電磁鐵滑塊 的凹臼中或者撥叉軸處在 200250n

56、，變速器軸是通過自鎖裝置中的彈簧來實(shí)現(xiàn)。 6.3 電路設(shè)計(jì) 6.3.1 電路顯示部分設(shè)計(jì) 在電路顯示部分設(shè)計(jì)主要有由 1、控制信號(hào)輸出系統(tǒng)，2、計(jì)算系統(tǒng)和 3、信號(hào)輸 入系統(tǒng)這三部分組成電控變速器電子控制的裝置。 圖 6.3 電路控制框圖 由圖 6.3 所示信號(hào)輸入系統(tǒng)有：1、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度傳感器，2、變速器輸出速度傳 感器，3、變速器輸入速度傳感器,4、制動(dòng)開關(guān)，5、歧管壓力開,6、潤(rùn)滑油溫度傳感器, 7、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器和 8、節(jié)氣門位置傳感器等信號(hào)。將這些信號(hào)反饋到 ecu（通用汽車上稱為 pcm-動(dòng)力傳動(dòng)的控制組件） ，在 ecu 上進(jìn)行運(yùn)算后輸出的控制 信號(hào)，通過離合器電磁閥與換

57、檔電磁閥等控制鎖止與換檔動(dòng)作13。 在駕駛員駕駛部分采用數(shù)字的顯示裝置，可更方便、更好地進(jìn)行換檔的操作。采 用顯示的譯碼器，用顯示器件使輸入狀態(tài)顯示出十進(jìn)制的數(shù)。如圖 6.4 所示為電路顯示 連接的示意圖14： 圖 6.4 電路顯示連接示意圖 6.3.2 車內(nèi)布置 由于采用電控氣動(dòng)式的操縱機(jī)構(gòu)，所以將顯示面板設(shè)置在駕駛員面前，使得駕 駛員在行使的過程中，可以更方便自如的操縱。本來換檔手柄打算設(shè)置于方向盤的操 縱桿上，但考慮方向盤操縱桿其上已設(shè)置了較多手柄，這會(huì)加大駕駛員的操縱難度， 并且容易出現(xiàn)誤操作，在緊急的情況下發(fā)生不必要的危險(xiǎn)。而且考慮到從已使用的汽 車變速器的操縱手柄位置，現(xiàn)在駕駛員已

58、非常熟悉現(xiàn)在的換檔模式。布置在此處位置， 以便駕駛員能快速上手，熟練的操作。綜上，決定將操縱的手柄仍設(shè)置在目前大多數(shù) 汽車都采用的位置 15。 6.4 電磁鐵及氣缸選形 根據(jù)裝配形式來確定汽缸與電磁鐵的選擇，具體得安裝位置見裝配圖。電磁鐵的 外形和安裝的尺寸圖如圖 6.5 所示： 圖 6.5 電磁鐵的外形以及安裝尺寸 單桿雙作用汽缸圖14如圖 6.6 所示： 圖 6.6 qga系列中間擺動(dòng)式汽缸外形尺寸及安裝尺寸 6.5 變速器的裝配與調(diào)試 變速器裝配和調(diào)試應(yīng)注意如下的幾點(diǎn)16： （1） 、所有的零件裝配前須用煤油清洗、滾動(dòng)軸承用須汽油清洗、箱體的內(nèi)壁必須 涂耐磨的油漆； （2） 、齒輪嚙合側(cè)

59、隙用鉛絲進(jìn)行檢查，側(cè)隙值的第一級(jí)大于 0.14，第二級(jí)的大mm 于 0.16，且鉛絲不能大于最小側(cè)隙的 4 倍；mm （3） 、滾動(dòng)軸承軸向調(diào)整的游隙均為 0.040.07； mm （4） 、用涂油法來檢查齒面的接觸斑點(diǎn)，齒高方向大于 39 ，齒長(zhǎng)方向大于 50； （5） 、變速器內(nèi)須裝 n200 工業(yè)齒輪油（gb590368） ，油量應(yīng)達(dá)到規(guī)定的高度； （6） 、變速器剖分面密封處不得使用任何填料，以及各接觸點(diǎn)都不允許滲油或漏油， 但箱體剖分面允許涂密封油漆或水玻璃； （7） 、按變速器試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)。 圖 6.7 變速器裝配示意圖 第七章 總 結(jié) 電控機(jī)械變速器是在原有的手動(dòng)式換檔變速器

60、的基礎(chǔ)上加裝微機(jī)控制的自動(dòng)控制 系統(tǒng)，通過加裝離合器電液控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換檔平穩(wěn)性，在極大程度上提高了自動(dòng)變 速器換檔品質(zhì)。其控制系統(tǒng)將傳感器采集到的信號(hào)通過電控單元(ecu)進(jìn)行處置，及加 裝電液換檔控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換檔自動(dòng)化，對(duì)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，完成一系列的 操作。通過電子控制單元的控制可以實(shí)現(xiàn)許多不同自動(dòng)換檔功能?，F(xiàn)在的電控機(jī)械變 速器與以前的相比功能更強(qiáng)，控制速度更快，精度和穩(wěn)定性更高，對(duì)駕駛員的駕駛技 術(shù)要求更低。 參考文獻(xiàn) 1 丘宣懷機(jī)械設(shè)計(jì)m北京：高等教育出版社，1997 2 胡光輝，仇雅莉.汽車自動(dòng)變速器原理與檢修m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. 3 鄧楚南橋車構(gòu)造m北京：人