畢業(yè)設(shè)計(jì)：液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)與仿真

1、江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒論1.1研究的目的和意義（1）液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)是機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一次比較完整的某類(lèi)機(jī)械的 整體設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整機(jī)的分析能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌機(jī) 電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。（2通過(guò)設(shè)計(jì)，把有關(guān)課題（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液力傳動(dòng)、汽車(chē)構(gòu)造、CAD技術(shù)、Pro/E ）中獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以利用，使這些知識(shí)得到鞏固與發(fā)展，使理 論知識(shí)與生活密切地結(jié)合起來(lái)。因此，液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)是有關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課后 綜合性的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)。（3）通過(guò)設(shè)計(jì)，熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料，計(jì)算圖表、手冊(cè)

2、、圖冊(cè)和規(guī)范，熟悉有關(guān) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作與分工合作完成大型設(shè)計(jì)的能力和在機(jī)械整體設(shè)計(jì)方面所必 備的基本技能。（4）本次設(shè)計(jì)的具體要求：進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械、液力傳動(dòng)以及液壓控制等方面的理論與 技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)基于機(jī)電一體化的高效、簡(jiǎn)易、穩(wěn)定。（5）隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)液力傳動(dòng)變速箱的需求量將逐年大幅度增加， 液力傳動(dòng)變速箱用戶對(duì)性能要求越來(lái)越高。本次設(shè)計(jì)致力于研究出更加實(shí)用、合理的液力 傳動(dòng)變速箱。1.2本課題的主要研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱是由液力變矩器和具有前進(jìn)二檔、后退二檔共四個(gè)檔位的 動(dòng)力換檔變速箱組成的液力傳動(dòng)變速箱。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括總體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與零部 件設(shè)

3、計(jì)、液壓控制部分設(shè)計(jì)、變速箱的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。液力傳動(dòng)變速箱采用單級(jí)二 相三工作輪綜合式液力變矩器。液力變矩器使該液力傳動(dòng)變速箱具有液力傳動(dòng)輸出的自動(dòng) 適應(yīng)性，能隨著外負(fù)載的變化而相應(yīng)改變其輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，而且要求能夠吸收和消除來(lái) 自發(fā)動(dòng)機(jī)和外負(fù)載對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)。所采用的換檔方式要求帶有緩沖閥，使操縱簡(jiǎn) 單、方便，起動(dòng)平穩(wěn)，較大地減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。除此之外，還要學(xué)會(huì)濕式多片式液力離合器的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)液壓控制整體的油 路。這樣，每個(gè)部分協(xié)調(diào)工作，構(gòu)成完整的液力傳動(dòng)變速箱。并學(xué)會(huì)用Pro/E建造部件的三維造型和運(yùn)動(dòng)仿真。在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，并進(jìn)行計(jì)算和繪圖

4、及編寫(xiě)文本。 在解決工程問(wèn)題時(shí)必須有全局觀點(diǎn)、生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，并樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思路和嚴(yán)謹(jǐn) 的工作作風(fēng)，熟悉機(jī)電液一體化技術(shù)工作的一般程序和方法。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1發(fā)展概述20世紀(jì)80年代中期，液力傳動(dòng)變速箱在國(guó)外得以迅速發(fā)展，普及率愈來(lái)愈高，除了 大排量發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)裝備液力傳動(dòng)變速箱之外，發(fā)動(dòng)機(jī)排量在ZL以下的轎車(chē)也大量裝備液力傳動(dòng)變速箱，而且不少車(chē)型都把它作為標(biāo)準(zhǔn)配置推出。液力傳動(dòng)變速箱在我國(guó)一直是處 于十分落后狀態(tài)，除了 70年代長(zhǎng)春第一汽車(chē)制造廠曾為紅旗牌轎車(chē)配置了液力傳動(dòng)變速 箱之后，將近二十多年來(lái)，國(guó)產(chǎn)轎車(chē)從未出現(xiàn)過(guò)液力傳動(dòng)變速箱總成。自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)外大量

5、的現(xiàn)代轎車(chē)進(jìn)人我國(guó)市場(chǎng)，特別在一些國(guó)際化大都市，裝備有液力傳動(dòng) 變速箱的進(jìn)口轎車(chē)迅速增長(zhǎng)。隨著我國(guó)改革開(kāi)放的進(jìn)一步深入，國(guó)家對(duì)汽車(chē)工業(yè)的投資規(guī) 模日益擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)高質(zhì)量、高水平、高效率的液力傳動(dòng)變速箱的需求越 來(lái)越迫切。1.3.2液力傳動(dòng)變速箱的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng)，液力傳動(dòng)變速箱產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化，產(chǎn)品的針對(duì)性越來(lái)越強(qiáng)，因此在保證現(xiàn)有液力傳動(dòng)變速箱生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)到加入WTO后良好的合作開(kāi)發(fā)機(jī)遇，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)更應(yīng)認(rèn)識(shí)到供方、買(mǎi)方、替代者、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)者的巨 大壓力。要緊跟重型商用車(chē)行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)，要緊跟客 車(chē)低地板化、綠色

6、環(huán)保化、城市公交大型化的發(fā)展方向，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、 適合我國(guó)國(guó)情的重型車(chē)用液力傳動(dòng)變速箱。1江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2總體方案的設(shè)計(jì)2.1液力傳動(dòng)變速箱概述液力傳動(dòng)變速箱已有60多年的歷史，目前工業(yè)車(chē)輛普遍使用的是液力傳動(dòng)變速箱。 人們經(jīng)常把液力傳動(dòng)變速箱和無(wú)級(jí)變速箱兩個(gè)概念混為一談。實(shí)際上這兩種變速箱工作原 理完全不同。液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合差動(dòng)輪系齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。傳動(dòng)過(guò)程 中，液力變矩器中液體分子在高壓，高速運(yùn)動(dòng)中有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。液力傳動(dòng)變速箱檔位少變化 大，連接平穩(wěn)，因此操作容易，既給開(kāi)車(chē)人帶來(lái)方便，也給坐車(chē)人帶來(lái)舒適。2.2主要技術(shù)參數(shù)驅(qū)動(dòng)60噸的液力

7、傳動(dòng)變速箱主要設(shè)計(jì)參數(shù):1)外形尺寸：740X 580x 620mm2)功率：70Kw3)轉(zhuǎn)速：2200r/mi n4)油壓：1.21.5Mpa5)力矩：70N.m6)凈質(zhì)量：<400kg7)變速要求：四級(jí)2.3工作原理本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱主要利用液力變矩器配合變速箱中的齒輪實(shí)現(xiàn)換擋功能。 液力變矩器由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，泵輪和渦輪是一對(duì)工作組合，它們就好似相 對(duì)放置的兩臺(tái)風(fēng)扇，一臺(tái)風(fēng)扇吹出的風(fēng)力會(huì)帶動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)，風(fēng)力成了動(dòng)能傳 遞的媒介，如果用液體代替空氣成為傳遞動(dòng)能的媒介，泵輪就會(huì)通過(guò)液體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)， 再在泵輪和渦輪之間加上導(dǎo)輪，通過(guò)反作用力使泵輪和渦輪之間實(shí)

8、現(xiàn)轉(zhuǎn)速差就可以實(shí)現(xiàn)變 速變矩了。由于液力變矩器自動(dòng)變速變矩范圍不夠大，因此在渦輪后面再串聯(lián)幾排齒輪提 咼效率。液力傳動(dòng)變速箱是通過(guò)濕式多片液力離合器限制或接通齒輪組中的某些齒輪得到不 同的傳動(dòng)比。所以換擋品質(zhì)的好壞與這些離合器和制動(dòng)器有直接關(guān)系。根據(jù)汽車(chē)擋次的不 同，出于成本考慮，經(jīng)濟(jì)型車(chē)的液力傳動(dòng)變速箱的控制機(jī)構(gòu)通常被設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單。2.4結(jié)構(gòu)介紹液力傳動(dòng)變速箱是由變速箱、液力變矩器、油泵總成、主調(diào)壓閥、溢流閥部件、操縱 閥部件和離合器組成。下面逐步介紹各個(gè)部件：2.4.1變速箱本次變速箱設(shè)計(jì)選用斜齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪因其使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲 小而得到廣泛使用。設(shè)計(jì)要求：變速箱在低檔

9、工作時(shí)作用有較大的力，所以變速箱的低檔布置在靠近軸的 后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性, 又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。通過(guò)控制軸的長(zhǎng)度即 控制檔數(shù)，來(lái)保證變速箱有足夠的剛性。軸的設(shè)計(jì)：輸出軸上的功率 P=70kw，轉(zhuǎn)速n=2200r/min ，轉(zhuǎn)距T=70 Nm2.4.2液力變矩器本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三元性結(jié)構(gòu)，選用沖焊型液力變矩器。它有三個(gè)工 作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作用。通過(guò)泵輪將輸入 的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的動(dòng)能、壓力能，再經(jīng)渦輪將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而輸出， 在這

10、一過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)輪增加了輸出力矩。它能根據(jù)外載荷的變化自動(dòng)完成無(wú)級(jí)變矩、無(wú) 級(jí)變速的平穩(wěn)傳動(dòng)，有效衰減了傳動(dòng)中的沖擊和震動(dòng)。根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率：nb=n db=2200r/min-1， Pdb=70kw。根據(jù)液力變矩器的零工況泵輪公稱(chēng)扭矩Mbgo=70n.m進(jìn)一步確定變矩器的型號(hào)為YJH315型 2.4.3油泵總成油泵通常安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不論 汽車(chē)是否行駛，油泵都在運(yùn)轉(zhuǎn)，為自動(dòng)變速器中的變矩器、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、換擋控制系統(tǒng) 部分提供一定油壓的液壓油。本次設(shè)計(jì)中，泵必須安裝在變矩器的機(jī)殼上，并靠變矩器的輸出軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。如果把泵 直接安裝在變矩器的

11、輸出軸上，則就回使變矩器變的體積龐大，而且在工藝上也是有很大 的困難。因此我們根據(jù)泵的的動(dòng)力輸入方式，可以確定使用齒輪泵，這樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便而 且效率咼本次設(shè)計(jì)采用的油泵型式是：月牙型的定量泵。244主調(diào)壓閥、溢流閥部件調(diào)節(jié)主回路油壓的調(diào)壓閥稱(chēng)為主調(diào)壓閥。油泵產(chǎn)生的液壓調(diào)節(jié)后形成主油路壓力，作 為整個(gè)液壓系統(tǒng)中各閥的基礎(chǔ)液壓。當(dāng)油泵把油液輸送到液壓系統(tǒng)時(shí)，油泵的輸出油壓隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而升高，過(guò) 高的油壓可能引起油泵停轉(zhuǎn)或部件損壞。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，在液壓系統(tǒng)都設(shè)有調(diào)壓 閥，以調(diào)節(jié)和保持主回路的油壓，起到限壓和溢流的作用。2.4.5操縱閥部件操縱閥的作用是通過(guò)控制離合器的限制或接通來(lái)實(shí)現(xiàn)

12、換擋，微動(dòng)閥的作用是調(diào)壓。液壓式操縱閥由總泵（主缸）、分泵（工作缸）、管路系統(tǒng)、回位彈簧等組成。具有摩擦阻 力小，傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，接合柔和（有助于降低猛接離合器時(shí)傳動(dòng)系的動(dòng)載 荷）。系統(tǒng)剛度好有助于減小自由行程，也便于遠(yuǎn)距離操縱及采用可翻傾式駕駛室等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)選用液壓式操縱閥。2.4.6離合器本次離合器設(shè)計(jì)的要求為摩擦面多，接合平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損 小、使用壽命長(zhǎng)，故選用濕式多片液力離合器，共設(shè)計(jì)兩個(gè)離合器，即一個(gè)前進(jìn)離合器和 一個(gè)倒擋離合器。濕式多片液力離合器的結(jié)構(gòu)包括：離合器蓋、回位彈簧，滾針軸承，摩擦片等部件。 主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器處于接

13、合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱閥是 控制離合器限制或接通的裝置。2.5變速箱的三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真本課題用三維設(shè)計(jì)軟件Pro/E來(lái)實(shí)現(xiàn)液力傳動(dòng)變速箱的零部件造型和整機(jī)造型。并要 求將三維建模轉(zhuǎn)換為工程圖，使用 pro/e的工程圖功能，我們可以將pro尼制作的模型輸出 成圖紙的形式。在液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，在投入生產(chǎn)之前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行裝配仿真， 可以發(fā)現(xiàn)零、部件設(shè)計(jì)上的尺寸干涉和結(jié)構(gòu)不合理，及時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的不足，避免實(shí)際制 造中出現(xiàn)問(wèn)題，造成浪費(fèi)和損失。2.6變速箱使用注意事項(xiàng)變速箱在使用和維修保養(yǎng)時(shí)必須注意的幾個(gè)事項(xiàng)為：1油質(zhì)檢查；影響油質(zhì)的主要原因是油液溫度，油液溫度過(guò)高，將會(huì)使油液粘

14、性下 降，性能破壞，堵塞細(xì)小量孔，卡滯控制閥門(mén)，降低潤(rùn)滑效果，破壞密封部件，進(jìn)而可能 導(dǎo)致變速箱失效；2、油壓檢查。車(chē)輛運(yùn)行1000公里后有必要進(jìn)行測(cè)壓，把所測(cè)的壓力值列表和標(biāo)準(zhǔn)壓 力值對(duì)照來(lái)衡量此時(shí)變速箱的工作狀況；3、液壓控制系統(tǒng)漏油檢查；4、換檔桿位置檢查和調(diào)整；5、要用指定的耐高溫液壓油；6、在行駛中可以自由地切換前進(jìn)擋；7、長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)必須使用手剎，否則會(huì)破壞液力變速箱的鎖止機(jī)構(gòu);8車(chē)子停穩(wěn)后，再掛入倒擋。2.7本章小結(jié)在這一章節(jié)里，我們大概了解液力傳動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)和功能，以及它其中所包含的各 個(gè)部件的基本情況。對(duì)其工作原理也有了初步的認(rèn)識(shí)，此次液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)涉及到 的知識(shí)面很廣

15、，涉及到了機(jī)械制圖，機(jī)械原理，材料力學(xué)，液壓傳動(dòng)，汽車(chē)?yán)碚?，以及Pro/E 等方面的知識(shí)，可以說(shuō)是對(duì)我大學(xué)知識(shí)的匯總，也是對(duì)我的考驗(yàn)，經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的努力， 通過(guò)查資料和詢問(wèn)老師，我已經(jīng)掌握了液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)方法，知道了做什么，怎么 去做，并確定了當(dāng)中的尺寸和參數(shù)，不過(guò)，由于水平有限，其中在所難免會(huì)有些小錯(cuò)誤， 望各位老師賜教，知道我把這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做的更完美。5江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3變速箱設(shè)計(jì)3.1變速箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).1 冷1-ia1'；6ii|1 111摩播片51 111F1111111L11|11丄一79_ -9輜出軸10-_剎車(chē)軸圖3 1總體方案圖說(shuō)明：前進(jìn)一擋：由

16、輸入軸經(jīng)齒輪2和8結(jié)合，由輸出軸輸出；前進(jìn)二擋：由輸入軸經(jīng)齒輪1和7結(jié)合，由輸出軸輸出；后退一擋：由輸入軸經(jīng)齒輪3和6,過(guò)中間軸，又由齒輪5和8,最后有輸出軸輸出； 后退二擋：由輸入軸經(jīng)齒輪3和6,過(guò)中間軸，又由齒輪4和7,最后有輸出軸輸出； 剎車(chē)擋：由剎車(chē)軸，經(jīng)齒輪9和10，最后控制輸出軸。表3 1擋位齒數(shù)表檔位參數(shù)前進(jìn)一擋前進(jìn)二擋后退一擋后退二擋剎車(chē)擋齒數(shù)Z2=28Z 1 =48Z 3 =48 Z 6 =48Z 3 =48 Z 6 =48Z9=32Z 8 =48Z 7=28Z 5 =28 Z 8 =48Z 4 =48 Z 8 =48Z10 =32傳動(dòng)比（i ）1.750.561.750.5

17、613.2前進(jìn)檔設(shè)計(jì)3.2.1前進(jìn)擋概述由于汽車(chē)變速箱各檔齒輪的工作情況是不相同的，所以按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求 等情況，應(yīng)該將它們分為前進(jìn)擋工作區(qū)和后退檔工作區(qū)兩大類(lèi)。前進(jìn)擋工作區(qū)：在這個(gè)區(qū)內(nèi)的工作特點(diǎn)是行車(chē)?yán)寐瘦^高，因?yàn)樗瞧?chē)的經(jīng)濟(jì)性檔 位。在高檔工作區(qū)內(nèi)的齒輪轉(zhuǎn)速都比較高，因此容易產(chǎn)生較大的噪聲，特別是增速傳動(dòng)， 但是它們的受力卻很小，強(qiáng)度應(yīng)力值都比較低，所以強(qiáng)度裕量較大，即使削弱一些小齒輪 的強(qiáng)度，齒輪匹配壽命也在適用的范圍內(nèi)。因此，在前進(jìn)檔工作區(qū)內(nèi)齒輪的主要設(shè)計(jì)要求 是降低噪聲和保證其傳動(dòng)平穩(wěn)，而強(qiáng)度只是第二位的因素。以下將具體闡述怎樣合理選擇 設(shè)計(jì)參數(shù)。3.2.2前進(jìn)擋檔數(shù)的

18、確定檔數(shù)多少影響到檔與檔之間的傳動(dòng)比比值。比值過(guò)大會(huì)造成換檔困難。一般認(rèn)為比值 不宜大于1.7 1.80因此如最大傳動(dòng)比與最小傳動(dòng)比之比值愈大，檔位數(shù)也應(yīng)愈多。對(duì)于轎車(chē)而言，由于其行駛車(chē)速高，比功率大，最高檔的后備功率也大，即最高檔的動(dòng)力因素大， 所以其最高檔與起動(dòng)檔的動(dòng)力因素間的變化范圍較小。重型貨車(chē)的比功率更小，使用條件也更復(fù)雜，所以一般采用六檔至十幾個(gè)檔的變速箱， 以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，從而使汽車(chē)具有足夠的動(dòng)力性和良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。但：本設(shè)計(jì)為了滿足使用要求，擋數(shù)設(shè)計(jì)為：前進(jìn)為二擋3.2.3前進(jìn)擋齒輪設(shè)計(jì)(1) 合理選用模數(shù)：在現(xiàn)代變速箱設(shè)計(jì)中，各檔齒輪模數(shù)的選擇是不同的。但為了經(jīng)濟(jì)性和

19、用途的要求， 初選模數(shù)：m=4。(2) 合理選用壓力角：對(duì)于同一分度圓的齒輪而言，若其分度圓壓力角不同，基圓也就不同。當(dāng)壓力角越大 時(shí)，基圓直徑就越小，漸開(kāi)線就越彎曲，輪齒的齒根就會(huì)變厚，齒面曲率半徑增大，從而 可以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。(3) 合理選用螺旋角：為了保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性、低噪聲和少?zèng)_擊，所有齒輪都要選擇較大的螺旋角，一 般都在30左右。(4) 分析齒頂寬：對(duì)于正變位齒輪，隨著變位系數(shù)的增大，齒頂高也增大，而齒頂會(huì)逐漸變尖。所以必 須對(duì)齒輪進(jìn)行齒頂變尖的驗(yàn)算。對(duì)于汽車(chē)變速箱齒輪，一般推薦其齒頂寬不小于 (0.25-0.4)m。324齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法概述（1）我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

20、局所發(fā)表的漸開(kāi)線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化 組織的計(jì)算方法所制定的，該方法比較全面地考慮了影響齒輪承載能力的各種因素，現(xiàn)已 成為目前最精確的、綜合的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法。影響輪齒載荷的各種因素大致可歸納為四個(gè)方面，分別用四個(gè)系數(shù)來(lái)修正名義載荷， 這四個(gè)系數(shù)分別為使用系數(shù) Ka、動(dòng)載系數(shù)Kv、齒向載荷分布系數(shù)Kd、齒間載荷分配系數(shù)Kw。（2）各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的動(dòng)載系數(shù) Kv在形式上有很大的差別，考慮的因 素也不相同。（3） 各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的齒向載荷分布系數(shù)Kd的計(jì)算方法各不相同。（4） 各種齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法所采用的齒間載荷分配系數(shù)Kw的處理上有很大差別。（5）由于

21、汽車(chē)變速箱的工作特性，使得輪齒的載荷是波動(dòng)的，對(duì)于這種不穩(wěn)定載荷 的情況。從以上四點(diǎn)可看出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法是一種比較合理、 精確的 方法，所以在本論文中齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算采用此種方法。齒輪在傳遞動(dòng)力時(shí)，輪齒處于懸臂狀態(tài)，在齒根產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和其它應(yīng)力，并有較大 的應(yīng)力集中，為使齒輪在預(yù)定的壽命期內(nèi)不發(fā)生斷齒事故，必須使齒根的最大應(yīng)力小于其 許用應(yīng)力。采用30切線法確定齒根危險(xiǎn)截面位置，取危險(xiǎn)截面形狀為平截面，按全部載 荷作用在單對(duì)齒嚙合區(qū)上界點(diǎn)，只取彎曲應(yīng)力一項(xiàng)，按受拉側(cè)的最大應(yīng)力建立起名義彎曲 應(yīng)力計(jì)算公式，再用相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行修正，得到計(jì)算齒根的彎曲應(yīng)力公式。圖3 29江西理

22、工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)#江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3.2.5前進(jìn)擋軸的設(shè)計(jì)第一軸和中間軸：(3 1)d = （0.4 0.5） A, mm第二軸:(3 2)d =1.07 3 Te max， mm式中Temax 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，N m軸的直徑d與軸的長(zhǎng)度L的關(guān)系可按下式選取:第一軸和中間軸：d/L=0.160.18；第二軸：d/L=0.18 0.21。圖33軸的設(shè)計(jì)圖3.3倒檔設(shè)計(jì)3.3.1倒檔概述由于倒檔使用率不高，為了經(jīng)濟(jì)性，采用和前進(jìn)擋一樣的設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng), 利用在前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪 的方案。由于前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鼓采用中間

23、傳動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)倒擋。332倒檔零件設(shè)計(jì)圖34倒退一擋齒輪圖3 5倒車(chē)軸3.4剎車(chē)檔設(shè)計(jì)由于剎車(chē)檔使用率不高，一般常采用直齒滑動(dòng)齒輪方案換入倒檔。為實(shí)現(xiàn)剎車(chē)檔傳動(dòng), 設(shè)計(jì)剎車(chē)擋齒輪，控制剎車(chē)軸的輸入轉(zhuǎn)距，從而控制輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)剎車(chē)功能。.r1圖3 6剎車(chē)軸3.5變速箱總體結(jié)構(gòu)圖3 7變速箱總裝配圖3.6本章小結(jié)本章很細(xì)致的講解了變速箱的設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程，這也是本次設(shè)計(jì)中最復(fù)雜，最難的一 部分，因?yàn)樽兯傧涫侵黧w。經(jīng)過(guò)我的努力和老師同學(xué)的幫助，終于順利完成了。包括前進(jìn) 檔的設(shè)計(jì)，倒檔和剎車(chē)檔的設(shè)計(jì)，計(jì)算量比較大，所以要非常仔細(xì)，變速箱的順利完成， 后面的部分將會(huì)容易的多了，當(dāng)然其中難免會(huì)有些須錯(cuò)誤，

24、忘老師指正。13江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4液力變矩器設(shè)計(jì)4.1液力變矩器概述液力變矩器是液力傳動(dòng)變速箱最具特點(diǎn)的部件，本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三 元性結(jié)構(gòu)，有三個(gè)工作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。它直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞扭矩和離合作 用。通過(guò)泵輪將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的動(dòng)能、壓力能，再經(jīng)渦輪將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn) 變?yōu)闄C(jī)械能而輸出，在這一過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)輪增加了輸出力矩。它能根據(jù)外載荷的變化自 動(dòng)完成無(wú)級(jí)變矩、無(wú)級(jí)變速的平穩(wěn)傳動(dòng)，有效衰減了傳動(dòng)中的沖擊和震動(dòng)。4.2液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理變矩器的結(jié)構(gòu)包括泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和罩輪，泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑 向裝有許多扭曲的葉片，葉片

25、內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過(guò)的導(dǎo)環(huán)。變矩器殼體與曲 軸后端的驅(qū)動(dòng)盤(pán)相連接。同泵輪一樣，渦輪也裝有許多葉片。但渦輪葉片的扭曲方向與泵 輪葉片的扭曲的方向相反。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相連。泵輪葉片與渦輪葉片 相對(duì)安置，中間有34mm的間隙。導(dǎo)輪位于泵輪與渦輪之間，通過(guò)單向離合器安裝在與 油泵連接在一起的導(dǎo)輪軸上，油泵安裝在變速器殼體上。液力傳遞過(guò)程如下圖：液力變矩器15江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖41液力傳遞過(guò)程示意圖 泵輪 渦輪導(dǎo)輪泵輪，依次反復(fù)循環(huán)。渦輪扭矩=泵輪液流沖擊渦輪的扭矩+導(dǎo)輪反作用扭矩 液力變矩器的工作原理示意圖如下：#江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)#江西理工大學(xué)

26、應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖42工作原理示意圖#江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.3液力變矩器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1液力變矩器的轉(zhuǎn)矩功率計(jì)算液力變矩器主要依靠其泵輪來(lái)吸收從發(fā)動(dòng)機(jī)或輸入軸傳遞而來(lái)的功率或轉(zhuǎn)矩。泵輪轉(zhuǎn)矩Tb= p gB?Tfe2D5（4 1）式中 加一一泵輪功率系數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)取決于變矩器的型式和幾何形狀以及Tb , nB和D所用的單位。對(duì)于一組幾何相似的液力變矩器在等傾角（運(yùn)動(dòng)學(xué)相似）工況下時(shí)，它是常 數(shù)，而當(dāng)轉(zhuǎn)速比i改變時(shí)，則發(fā)生變化，即 怡是轉(zhuǎn)速比的函數(shù)。上述轉(zhuǎn)矩及功率的計(jì)算方程，同樣適用于渦輪，其型式為T(mén)t= p grbr2。5（42）利用2b及？t值，可以計(jì)算出表示液力變矩器的其

27、他數(shù)值。1）變矩比 K=-Tt/Tb=- 2t/ 22）效率 n =Ki二 2t/ Bi求得這些數(shù)值以后，可以根據(jù)上1），2）式求出轉(zhuǎn)矩系數(shù)K及轉(zhuǎn)矩Tb值及Tt值。實(shí)際 應(yīng)用中求輸入輸出特性來(lái)得到。4.3.2液力變矩器循環(huán)圓設(shè)計(jì)1）循環(huán)圓形狀的選擇采用圓形循環(huán)圓。2）工作輪在循環(huán)圓中的排列位置徑流式工作輪從軸面圖看，液流沿著葉片半徑方向流動(dòng)。我們按照設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)方 便采用這種。3）循環(huán)圓尺寸的確定a）先確定變矩器有效直徑根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率1nb=n db=2200r/mi nPdb=70kw查液力變矩器系列型譜圖，可初步選用有效直徑為D=315mm,公稱(chēng)力矩為63n.m的液力 變矩器

28、b）確定循環(huán)圓內(nèi)徑通過(guò)直徑比m=D°/D, D。循環(huán)圓內(nèi)徑，D為有效直徑。對(duì)一般失效變矩比，m=1/3;而對(duì)失效變矩比K。要求高的變矩器，m的取值范圍為0.40.45。取m=0.4, D° =mD=0.4 315=126。c） 循環(huán)圓形狀系數(shù)a循環(huán)圓形狀系數(shù)a=LL2，L!為循環(huán)圓內(nèi)環(huán)的徑向長(zhǎng)度，L?為 循環(huán)圓外環(huán)的徑向長(zhǎng)度。a的取值范圍為0.430.55。取a=0.5,計(jì)算得L 2 =D-D 0 =315-126=189, L1=a L 2 =94.5。d）循環(huán)圓寬度B' =bD。式中B'為循環(huán)圓的軸向?qū)挾?。一般取值范圍為b=0.20.4,取 b=0.3，

29、故 B' =0.3 315=94.5。4.3.3液力變矩器葉片設(shè)計(jì)葉片設(shè)計(jì)擬采用環(huán)量分配法。直徑為315mm的變矩器，對(duì)于載重汽車(chē)，因功率儲(chǔ)備小，動(dòng)力變化范圍大，載荷變化劇烈，故應(yīng)選取能容較大，具有小正透性（1.0<p<1.3）,高效范圍寬（d°.75>2）.零速工況和高效區(qū)變矩系數(shù)大（k0=2.53.5）以內(nèi)空載損失小的液力變矩器 直徑為315mm的變矩器，采用k°=3.0。本次設(shè)計(jì)的液力變矩器的裝配圖如下圖所示：圖43液力變矩器裝配圖4.3.4液力變矩器各種性能及其評(píng)價(jià)1 ）變矩性能：變矩性能是指液力變矩器在一定范圍內(nèi)，按一定規(guī)律無(wú)級(jí)地改變由泵

30、輪軸傳至渦輪軸 的轉(zhuǎn)矩值的能力。變矩性能主要由無(wú)因次的比特曲線K=Ki來(lái)表示。評(píng)價(jià)性能好壞的指標(biāo)有如下兩種工況，一是i=0時(shí)的變矩比值K0,通常稱(chēng)為失效變矩比；二是變矩比K=1時(shí)的 轉(zhuǎn)速比i值，以iM表示，通常稱(chēng)做偶合器工況點(diǎn)的轉(zhuǎn)速比，它表示液力變矩器增矩的工況 范圍。2）自動(dòng)適應(yīng)性能：自動(dòng)適應(yīng)性能是指液力變矩器在發(fā)動(dòng)機(jī)工況不變或變化很小的情況下，隨著外部阻力 的變化，在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地改變渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩Tt和轉(zhuǎn)速rr，并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的能力。3）經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能是指液力變矩器在傳遞能量過(guò)程中的效率。它可以用無(wú)因次效率特性n =ni）來(lái)表示。4）負(fù)荷特性：負(fù)荷特性是指它以一定的規(guī)律對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施

31、加負(fù)荷的性能。液力變矩器施加于發(fā)動(dòng)機(jī)的 負(fù)荷性能完全由泵輪的轉(zhuǎn)矩變化特性決定。5）透穿性能透穿性能是指液力變矩器渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)泵輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速相應(yīng) 變化的能力。4.4液力變矩器的冷卻裝置設(shè)計(jì)液力變矩器在工作時(shí)，由于能量的損失，會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，這種熱量和液力變矩器 傳遞的功率有關(guān)。為了確定冷卻所需的循環(huán)流量，用以選擇冷卻器及補(bǔ)油泵的容量，就必須知道變矩器 與傳動(dòng)系的發(fā)熱量?？傻萌缦陆Y(jié)論：液力變矩器的功率損失為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的20%25%;傳動(dòng)系的功率損失約為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的 5%8%；兩方面的功率損失之和Ps約為Ps= （1-?。㏄eN=0.3PeN=0.3X70kw=21kw

32、（43）式中：n液力機(jī)械傳動(dòng)的平均效率，取 n £=0.7;PeN-發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率1導(dǎo)輪，2渦輪，3泵輪，4背壓閥，5壓力表，6油溫表，7精濾油器,8冷卻器，9油泵，10安全閥，11粗濾油器，12油箱圖4- 4液力變矩器壓力補(bǔ)償及冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)圖4.5本章小結(jié)本章介紹了液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理及其一些特性，并進(jìn)行了液力變矩器的設(shè)計(jì) 計(jì)算，包括液力變矩器的轉(zhuǎn)矩功率計(jì)算，循環(huán)圓設(shè)計(jì)，葉片設(shè)計(jì)，還分析了葉片參數(shù)對(duì)性 能的影響和葉輪上軸向力，在最后，進(jìn)行了液力變矩器的冷卻裝置的設(shè)計(jì)。 通過(guò)這次設(shè)計(jì), 充分了解了液力變矩器的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程與原理。5液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)5.1液力傳動(dòng)變速箱油路原理L

33、nn=j19江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖5 1液力傳動(dòng)變速箱總體油路圖以上圖是從油箱出來(lái)的油的部分油路。油液的選用根據(jù)變矩器的要求，再根據(jù)溫度的 要求及工況的要求，選擇 6號(hào)壓力油。油液從油箱出來(lái)經(jīng)過(guò)精濾油器過(guò)濾雜質(zhì)，至V齒輪泵。經(jīng)過(guò)泵的加壓一部分到了主調(diào)壓 閥，在那里經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)，送入變矩器。另一部分進(jìn)入直動(dòng)式減壓閥減壓后到達(dá)離合器。 從而帶動(dòng)操縱閥工作到達(dá)液壓缸，實(shí)現(xiàn)換檔。離合器處于掛檔狀態(tài)，當(dāng)處于中間位置時(shí)， 2個(gè)檔都沒(méi)掛上。這樣以來(lái)，就解決了 2 個(gè)換檔工作時(shí)會(huì)互相干擾的問(wèn)題。而我們?cè)陔x合器缸中，活塞的兩邊都加上彈簧，以使它 能準(zhǔn)確、迅速的回中間位置。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，并達(dá)到迅速、準(zhǔn)

34、確的換檔，我們把液壓缸安 裝在2根軸上。這樣我們可以通過(guò)簡(jiǎn)單的液壓缸里的桿的左右運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)換檔。5.2油泵總成設(shè)計(jì)油泵安裝在變矩器的后方，由變矩器殼后端的軸套驅(qū)動(dòng)。 選取齒輪泵的幾何排量為QB由幾何排量公式有：(5 1)QB=2 二 mz吐二 / 4( Z+2) m 2- ( Z- 2) mh B式中：m齒輪模數(shù)；Z齒輪齒數(shù)；B 齒輪齒寬。選用內(nèi)嚙合齒輪：外齒輪：Z= 102.5B= 0.1m內(nèi)齒輪：Z=7m 2.5 B = 0.1mK取 1.01Qb=2二 mZB=二/ 4( Z+2) m - ( Z- 2) M B= 40ml /r J根據(jù)變矩器的液壓要求，取齒輪泵額定壓力為2.5Mpa,

35、最大壓力為4 Mpa最低為2 Mpa 容積效率為85%。齒輪泵設(shè)計(jì)圖如下：；變距器輸出軸圖52泵的過(guò)渡配合圖通過(guò)過(guò)度齒輪與變矩器輸出嚙合來(lái)帶動(dòng)齒輪泵，由于變矩器的輸出是不斷變化的，因 此泵的的輸出也是變化的。過(guò)度齒輪是用來(lái)把泵和變矩器的輸出軸隔離開(kāi)來(lái)，以方便泵的 安裝，減小變矩器的尺寸。內(nèi)嚙合齒輪泵的輸入軸是和過(guò)度齒輪同軸的。殼體的設(shè)計(jì)：為了給過(guò)度齒輪和泵的結(jié)合設(shè)計(jì)，很好的保護(hù)和防止油液的污染，必須 給其裝上外殼。起齒輪邊界總高度170毫米，為了給油液的運(yùn)行留下足夠的空間和過(guò)度齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)嚙 合，給它兩邊都留下20毫米的空間。根據(jù)對(duì)工作狀況的分析，和對(duì)油液壓力的校核，選 擇2毫米的鍛鋼作為機(jī)殼。

36、泵的厚度選為20毫米。泵和齒輪被密封在殼體里，可以最大限度的保護(hù)泵的工作， 并且由于殼體呈扁圓形狀，可以很好的節(jié)省空間，為變矩器設(shè)計(jì)的小型化有很大的幫助， 該殼體裝在變矩器的殼體。5.3主調(diào)壓閥、溢流閥部件主調(diào)壓閥是將油泵產(chǎn)生的液壓調(diào)節(jié)后形成主油路壓力，作為整個(gè)液壓系統(tǒng)中各閥的基 礎(chǔ)液壓，可通過(guò)主油路壓力檢測(cè)口測(cè)量出主油路壓力。由于主調(diào)壓閥是為變矩器調(diào)壓的， 而變矩器的進(jìn)口壓力為 0.45MPA-0.7MPA之間的。因此必須在以上的主調(diào)壓閥的基礎(chǔ)上進(jìn) 行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，就可符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)主調(diào)閥壓力的調(diào)節(jié)的關(guān)系，取彈簧的勁度系數(shù)為：K=1.1107N/M節(jié)流孔油壓為S=:0.2X=40如下圖設(shè)計(jì)

37、：0.2MPA(0.0440.044 ) - (0.02-0.02 ) =153610-6253106(0.03 )二 +1.110 X=1.53610-二 Pmm即該彈簧預(yù)留壓緊長(zhǎng)度為40 mm至變矩器彈簧u a u u ul節(jié)流孔回油箱圖53主調(diào)壓閥油輸入口5.4本章小結(jié)在本章中，通過(guò)對(duì)液力傳動(dòng)變速箱油路原理進(jìn)行了細(xì)致的分析，了解了變速箱的油路過(guò)程，更加熟悉了液力傳動(dòng)變速箱的具體結(jié)構(gòu)和原理。而后進(jìn)行了油泵總成的設(shè)計(jì)和主調(diào) 壓閥、溢流閥部件的設(shè)計(jì)，雖然它們都是小部件，可對(duì)整個(gè)液力傳動(dòng)變速箱而言，可以說(shuō) 是至關(guān)重要的。21江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6離合器（專(zhuān)題部分）6.1引言按動(dòng)力傳遞

38、順序來(lái)說(shuō)，離合器應(yīng)是傳動(dòng)系中的第一個(gè)總成。 顧名思義，離合器是“離” 與“合”矛盾的統(tǒng)一體。離合器種類(lèi)繁多，根據(jù)工作性質(zhì)可分為：（1 ）操縱式離合器；（2）自動(dòng)式離合器。隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高人們對(duì)離合器的要求越來(lái)越高，提高離合器的 可靠性和使用壽命已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)圖6 1離合器工作示意圖本次設(shè)計(jì)的離合器選用濕式多片液力離合器。濕式多片液力離合器一般為多盤(pán)式的，浸在油中以便于散熱圖62離合器的組成元件6.2離合器的功能與要求離合器的主要功能是切斷和實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系的動(dòng)力傳遞。（1）汽車(chē)起步時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系平順地接合，確保汽車(chē)平穩(wěn)起步；（2）在換擋時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離，減少變速

39、器中換擋齒輪之間的沖擊；（3）限制傳動(dòng)系所承受的最大轉(zhuǎn)矩，防止傳動(dòng)系各零件因過(guò)載而損壞；（4）有效地降低傳動(dòng)系中的振動(dòng)和噪聲。為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求：1）能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。2）接合平順、柔和。即要求離合器所傳遞的扭矩能緩和地增加；3）分離迅速、徹底；4）從動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量??；5）有良好的吸熱能力和通風(fēng)散熱效果，保證離合器的使用壽命。6）避免傳動(dòng)系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振，具有吸收振動(dòng)、緩和沖擊的能力。7）操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞；8）作用在從動(dòng)盤(pán)上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過(guò)程中變化要盡可能小;9）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡；

40、10）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。6.3離合器的結(jié)構(gòu)方案的確定6.3.1摩擦離合器的基本組成和工作原理21.曲軸2.從動(dòng)軸（變速器一軸）3.從動(dòng)盤(pán)4.飛輪 5.壓盤(pán) 6.離合器蓋 7.分離杠桿 8.回位彈簧9.分離軸承和分離套筒10.回位彈簧11.分離叉12.離合器踏板13.分離拉桿 14.拉桿調(diào)節(jié)叉 15.回位彈簧 16.壓緊彈簧17.從動(dòng)盤(pán)摩擦片18.軸承圖63摩擦離合器的基本組成基本組成包括：主動(dòng)部分：飛輪、離合器蓋、壓盤(pán)從動(dòng)部分：從動(dòng)盤(pán)、從動(dòng)軸壓緊機(jī)構(gòu)：壓緊彈簧操縱機(jī)構(gòu)：離合器踏板、分離拉桿、分離叉、分離套筒、分離軸承、分離杠桿等主、從動(dòng)部分和壓緊機(jī)構(gòu)是保證離合器

41、處于接合狀態(tài)并能傳遞動(dòng)力的基本結(jié)構(gòu)，操縱 機(jī)構(gòu)是使離合器主、從動(dòng)部分分離的裝置。離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分借接觸面間的摩擦作用，或是用液體作為傳動(dòng)介質(zhì)（液力 偶合器）來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，使兩者之間可以暫時(shí)分離和接合， 在傳動(dòng)過(guò)程中又允許兩部分相互轉(zhuǎn) 動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)飛輪及壓盤(pán)與從動(dòng)盤(pán)接觸面的摩擦作用，傳給從動(dòng)盤(pán)。當(dāng)駕 駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過(guò)機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤(pán)后移，此時(shí)從動(dòng)部分 與主動(dòng)部分分離。1飛輪；2從動(dòng)盤(pán)；3和7踏板；4壓緊彈簧；5 從動(dòng)軸；6從動(dòng)盤(pán)轂圖64摩擦離合器工作原理1）接合狀態(tài)飛輪、壓盤(pán)、從動(dòng)盤(pán)三者在壓緊彈簧的作用下壓緊在一起，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪、壓 盤(pán)通過(guò)

42、摩擦力矩傳至從動(dòng)盤(pán)，再經(jīng)從動(dòng)軸（變速器的第一軸）向變速器傳遞動(dòng)力。2）分離過(guò)程踩下離合器踏板，分離拉桿右移，分離叉推動(dòng)分離套筒左移，通過(guò)分離軸承使分離杠 桿內(nèi)端左移、外端右移，使壓盤(pán)克服彈簧右移，離合器主、從動(dòng)部分分離，中斷動(dòng)力傳動(dòng)。3）接合過(guò)程緩慢抬起踏板，壓盤(pán)在壓緊彈簧的作用下逐漸壓緊從動(dòng)盤(pán)，傳遞的轉(zhuǎn)矩逐漸增加，從 動(dòng)盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍小于飛輪轉(zhuǎn)速，壓力不斷增加，二者轉(zhuǎn)速逐漸接近，直至相等，打滑 消失，離合器完全接合。6.3.2離合器的結(jié)構(gòu)方案分析（1）從動(dòng)盤(pán)數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小, 在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。雙片離合器與單片

43、離合器相比，由于摩擦面數(shù)增加一倍，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較大； 一般用在傳遞轉(zhuǎn)矩較大且徑向尺寸受到限制的場(chǎng)合。多片離合器多為濕式，接合更加平順柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨損小，摩擦表面溫度較低、磨損較小、使用壽命長(zhǎng)，主要用于重型牽引車(chē)和自卸車(chē)上?，F(xiàn)在汽車(chē)上的變速箱的離合器多為濕式多片離合器，因?yàn)槠侥Σ猎幸韵乱恍﹥?yōu) 點(diǎn):傳遞的轉(zhuǎn)矩大，可通過(guò)增加片數(shù)來(lái)提高摩擦扭矩；（2）布置方便；（3）摩擦元件的受力情況 與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)；（4）壓力分布均勻，磨損均勻；（5）不用專(zhuān)門(mén)調(diào)整摩擦片間隙的裝置。濕式離合器以下特點(diǎn)：1）濕式離合器用油冷卻摩擦片，有較快的散熱速率；2）濕式離合器接合時(shí)，缸內(nèi)離心油壓影響

44、壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)。分離時(shí)離心油壓仍然作 用于活塞上；3）濕式離合器對(duì)摩擦材料和潤(rùn)滑油有專(zhuān)門(mén)的要求；綜上所述故選用濕式多片離合器。（2）離合器結(jié)壓盤(pán)的選擇離合器有摩擦式，電磁式，液力式。摩擦式應(yīng)用廣泛。摩擦式工作表面形狀包括錐形、 鼓形和盤(pán)形，錐形和鼓形其從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，引起變速器換檔困難，且結(jié)合不夠柔 和，易卡住。故選擇盤(pán)形摩擦式離合器。（3）壓緊彈簧和布置形式的選擇1）周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤(pán)圓周分布，同時(shí)有若干個(gè)分離杠桿也是圓周分布。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容 易。2）中央彈簧離合器采用一至兩個(gè)圓柱螺旋彈簧或用一個(gè)圓錐彈簧作為壓

45、緊彈簧，并 且布置在離合器的中心，此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。此結(jié)構(gòu)多用于重型汽車(chē)上。3）斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤(pán)上，并通過(guò)壓桿作用在壓盤(pán)上。它 的顯著優(yōu)點(diǎn)是在摩擦片磨損或分離離合器時(shí)，壓盤(pán)所受的壓緊力幾乎保持不變4） 膜片彈簧離合器是以膜片彈簧作為壓緊彈簧的。如圖65所示： 它的優(yōu)點(diǎn)為：1）膜片彈簧具有較理想的非線性特性；2）膜片彈簧軸向尺寸小徑向尺寸大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)目少，質(zhì)量小，可靠性高；3）高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓緊力降低很少，性能較穩(wěn)定，平衡性好；4）膜片彈簧與壓盤(pán)以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，摩擦均 勻，故能在從動(dòng)盤(pán)摩擦片磨損后，仍能可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不致

46、產(chǎn)生滑磨：5）易于實(shí)現(xiàn)良好的通風(fēng)散熱，維修保養(yǎng)方便，使用壽命長(zhǎng)；6）有利于大批量生產(chǎn)，降低制造成本。近年來(lái)，膜片彈簧離合器不僅在轎車(chē)上大量采用，而且在輕、中、重型貨車(chē)上也被廣 泛米用。圖65膜片彈簧離合器故選用膜片彈簧離合器（4）分離時(shí)離合器受力形式選擇拉式膜片彈簧需專(zhuān)門(mén)的分離軸承，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝和拆卸較困難，且分離行程略比 推式大些：推式摸片彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝拆卸較簡(jiǎn)單。故結(jié)合本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用推式膜片彈簧（5）膜片彈簧支承形式的選擇推式膜片彈簧支承結(jié)構(gòu)按支承環(huán)數(shù)目不同分為三種：（1）雙支承環(huán)形式。如下圖。圖a用臺(tái)肩式鉚釘將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離合器蓋定位鉚合在一起，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 是早已采

47、用的傳統(tǒng)形式；圖b在鉚釘上裝硬化襯套和剛性擋環(huán)，可提高耐磨性和使用壽命，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；圖c取消了鉚釘，在離合器蓋內(nèi)邊緣上伸出許多舌片，將膜片彈簧、兩個(gè)支承環(huán)與離 合器蓋彎合在一起，使結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)化、耐久性良好，因此其應(yīng)用日益廣泛。a）b）c）圖66推式膜片彈簧雙支承環(huán)形式（2）單支承環(huán)形式。在沖壓離合器蓋上沖出一個(gè)環(huán)形凸臺(tái)來(lái)代替后支承環(huán)（圖6-7a）27江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（圖6-7b），以消除膜片彈簧與支承環(huán)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán) 之間的軸向間隙。bi29江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)圖6 7推式膜片彈簧單支承環(huán)形式（3）無(wú)支承環(huán)形式。利用斜頭鉚釘?shù)念^部

48、與沖壓離合器蓋上沖出的環(huán)形凸臺(tái)將膜片 彈簧鉚合在一起而取消前、后支承環(huán)（圖6-8a）;或在鉚釘前側(cè)以彈性擋環(huán)代替前支承環(huán)， 離合器蓋上環(huán)形凸臺(tái)代替后支承環(huán)（圖6-8b），使結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化；或取消鉚釘，離合器蓋內(nèi)邊 緣處伸出的許多舌片將膜片彈簧與彈性擋環(huán)和離合器蓋上的環(huán)形凸臺(tái)彎合在一起（圖 6-8c），結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單。a）bc）圖6 8推式膜片彈簧無(wú)支承環(huán)形式所以選用雙支承環(huán)形式。（6）壓盤(pán)驅(qū)動(dòng)形式選擇壓盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式主要有凸塊一窗孔式、銷(xiāo)釘式、鍵塊式和傳動(dòng)片式。前三種的共同缺 點(diǎn)是在聯(lián)接件之間都有間隙，在驅(qū)動(dòng)中將產(chǎn)生沖擊和噪聲，在零件相對(duì)滑動(dòng)中有摩擦和磨 損，降低了離合器傳動(dòng)效率。傳動(dòng)片式是近年來(lái)廣泛

49、采用的結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)片的彈性允許其作 軸向移動(dòng)。此結(jié)構(gòu)中壓盤(pán)與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)，一般采 用咼碳鋼。故選擇傳動(dòng)片式。（7）扭轉(zhuǎn)減振器的選擇它能降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸與傳動(dòng)系接合部分的扭轉(zhuǎn)剛度，調(diào)諧傳動(dòng)系扭振固有頻率，增加 傳動(dòng)系扭振阻尼，抑制扭轉(zhuǎn)共振響應(yīng)振幅，并衰減因沖擊而產(chǎn)生的瞬態(tài)扭振。故要有扭轉(zhuǎn)減振器。(8) 離合器的操縱機(jī)構(gòu)選擇機(jī)械式質(zhì)量大，機(jī)械效率低，遠(yuǎn)距離操縱時(shí)布置較困難，壽命短，用于輕形車(chē)；氣 壓式突出優(yōu)點(diǎn)只是操縱輕便；液力式傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，離合器接合較柔和, 可降低猛接離合器時(shí)傳動(dòng)系的動(dòng)載荷， 它不僅用于中、小型車(chē)，在重型汽車(chē)上也日益增多。故選擇液力

50、式。綜上所述，本次離合器設(shè)計(jì)采用濕式多片式液力離合器。下面著重講解濕式多片式液 力離合器。6.4濕式多片式液力離合器的結(jié)構(gòu)與工作原理6.4.1結(jié)構(gòu)介紹濕式多片液力離合器是液力傳動(dòng)變速箱中最重要的換擋執(zhí)行元件之一，它由離合器 鼓、離合器活塞、回位彈簧、彈簧座、1組鋼片、1組摩擦片、調(diào)整墊片、離合器轂及幾 個(gè)密封圈組成。多片離合器包括一個(gè)或多個(gè)回位彈簧、回位彈簧座、油封、一個(gè)或多個(gè)壓盤(pán)和擋圈。對(duì)多片離合器分離狀態(tài)時(shí)的摩擦片和鋼片的間隙，各種不同型號(hào)的變速箱的標(biāo)準(zhǔn)不盡相 同，通常在1.8-2.2mm之間。離合器的活塞回位彈簧有三種：中央一個(gè)大螺旋彈簧；周邊布置幾個(gè)小螺旋彈簧；一 個(gè)蝶形彈簧。其中周置

51、數(shù)個(gè)小螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)為最多。 設(shè)置回位彈簧的目的是讓活塞回位。濕式多片式離合器是利用液壓壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪。當(dāng)離合器結(jié)合時(shí)，離合器活塞內(nèi)的液 壓使一組螺旋彈簧零件受力，這將驅(qū)使一組離合器盤(pán)和摩擦盤(pán)壓在固定的壓力盤(pán)上。摩擦 片內(nèi)緣處有內(nèi)花鍵齒，以便與離合器鼓上的外花鍵相嚙合。離合器鼓與齒輪組相連，這樣 就可以接受傳遞過(guò)來(lái)的力。為分離離合器，離合器活塞中的液壓就會(huì)降低，在彈簧的作用 下，離合器就會(huì)分開(kāi)。下圖為濕式離合器結(jié)構(gòu)圖：圖69濕式離合器結(jié)構(gòu)圖濕式多片液力離合器作為換檔執(zhí)行裝置。這種換檔離合器因位于變速箱內(nèi)部，徑向尺 寸受到嚴(yán)格限制，而傳遞的轉(zhuǎn)矩又很大，故做成多片式。(圖610)610濕式多片換擋

52、離合器結(jié)構(gòu)圖642工作原理濕式多片式液力離合器裝在液力變速箱的輸入軸上，通過(guò)控制閥將壓力油分配給前進(jìn) 或后退離合器，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退換擋。當(dāng)液壓控制系統(tǒng)將作用在離合器液壓缸內(nèi)的液壓油的壓力解除后，離合器活塞在回位 彈簧的作用下壓回液壓缸的底部，并將液壓缸內(nèi)的液壓油從進(jìn)油孔排出。此時(shí)鋼片和摩擦 片相互分離，兩者之間無(wú)壓力，離合器鼓和離合器轂可以朝不同的方向或以不同的轉(zhuǎn)速旋 轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，其液壓缸內(nèi)仍殘留有少量液壓油。由于離合器鼓是和變速箱 輸入軸某一基本元件一同旋轉(zhuǎn)的，殘留在液壓缸內(nèi)的液壓油在離心力的作用下會(huì)被甩向液 壓缸外緣處，并在該處產(chǎn)生一定的油壓。若離合器鼓的

53、轉(zhuǎn)速較高，這一壓力有可能推動(dòng)離 合器活塞壓向離合器片，使離合器處于半結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致鋼片和摩擦片因互相接觸摩擦而 產(chǎn)生不應(yīng)有的磨損，影響離合器的使用壽命。為了防止這種情況出現(xiàn)，在離合器活塞或離 合器鼓的液壓缸壁面上設(shè)有一個(gè)由鋼球組成的單向閥。當(dāng)液壓油進(jìn)入液壓缸時(shí)，鋼球在油 壓的推動(dòng)下壓緊在閥座上，單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，保證了液壓缸密封；當(dāng)液壓缸內(nèi)的油壓 被解除后，單向閥鋼球在離心力的作用下離開(kāi)閥座，使單向閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，殘留在液壓 缸內(nèi)的液壓油在離心力的作用下從單向閥的閥孔中流出，保證了離合器的徹底分離。當(dāng)離合器處于結(jié)合狀態(tài)，互相壓緊在一起的鋼片和摩擦片之間要有足夠的摩擦力，以 保證傳遞動(dòng)力時(shí)不產(chǎn)

54、生打滑現(xiàn)象。離合器所能傳遞的動(dòng)力的大小主要取決于摩擦片的面 積、片數(shù)及鋼片和摩擦片之間的壓緊力。鋼片和摩擦片之間壓緊力的大小由作用在離合器 活塞上的液壓油的油壓及活塞的面積決定。當(dāng)壓緊力一定時(shí)，離合器所能傳遞的動(dòng)力的大 小就取決于摩擦片的面積和片數(shù)。濕式多片液力離合器是利用液壓壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪。當(dāng)離合器結(jié)合時(shí)，離合器活塞內(nèi)的液壓使一組螺旋彈簧零件受力，這將驅(qū)使一組離合器盤(pán)和摩擦盤(pán)壓在固定的壓力盤(pán)上，油 壓的建立是由變速箱控制的。摩擦片內(nèi)緣處有內(nèi)花鍵齒，以便與離合器鼓上的外花鍵相嚙 合。離合器鼓與齒輪組相連，這樣就可以接受傳遞過(guò)來(lái)的力。為分離離合器，離合器活塞 中的液壓就會(huì)降低，在彈簧的作用下，離合器就會(huì)分開(kāi)。濕式多片液力離合器有前進(jìn)、倒退兩個(gè)離合器，前者工作時(shí)后者則分離。整個(gè)離合器 采用齒輪結(jié)構(gòu)，這樣可使整個(gè)變速箱結(jié)構(gòu)更緊湊。前進(jìn)時(shí)，油缸推動(dòng)離合器壓盤(pán)使前進(jìn)離 合器接合，動(dòng)力經(jīng)從動(dòng)片輸出：倒退時(shí)，倒退離合器接合，此時(shí)將倒退離合器從動(dòng)片固 定。濕式多片液力離合器工作原理如圖6-11所示。HH1.輸入軸2.內(nèi)行星齒輪3.外行星齒輪4行星架5行星加齒圈6.倒擋離合器主動(dòng)片7.倒擋離合器從動(dòng)片8.前進(jìn)離合器從動(dòng)片 9.前進(jìn)離合器主動(dòng)片 10.太陽(yáng)輪圖611濕式離合器工作原理示意前進(jìn)離合器和一個(gè)倒擋離合器的工作