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文檔簡介
目錄前言11.概述21.1汽車發(fā)展史2第一輛蒸氣汽車223441.2變速器介紹52.汽車總體性能參數(shù)的計算選擇72.1汽車主要尺寸的確定72.2汽車性能參數(shù)的確定82.3汽車質(zhì)量參數(shù)的確定92.4發(fā)動機的選擇103.變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇133.1確定變速器的軸式133.2換檔的結(jié)構(gòu)方式143.3齒輪安排143.4倒檔軸的位置154.變速器主要參數(shù)的確定164.1變速器檔數(shù)及各檔傳動比164.2變速器齒輪參數(shù)的確定184.3各檔齒輪齒數(shù)的計算205.輪齒強度255.1齒輪壞損形式255.2齒輪強度計算266.變速器軸的設(shè)計296.1軸的功用及設(shè)計要求296.2軸尺寸初選297.軸的強度與剛度計算317.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計317.2軸的強度校荷317.3確定影響系數(shù)338結(jié)論35致謝36參考文獻37附錄A38附錄B43
前言1879年德國工程師卡爾.苯茨,首次試驗成功一臺二沖程試驗性發(fā)動機等等。短短幾年時間,汽車已經(jīng)從一種實驗性的發(fā)明轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)最廣、工業(yè)技術(shù)波及效果最大的綜合性工業(yè)。為了占領(lǐng)未來汽車市場,如今已有許多公司把各種先進技術(shù)和裝備,如微型電子計算機、無線電通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航等等新技術(shù)、新設(shè)備和新方法、新材料廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)中,汽車正在走向自動化和電子化。有了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),汽車可接收交通衛(wèi)星的通信資料,確定汽車所在位置,從而自動提供最優(yōu)行車路線,并且顯示出交通圖;汽車的雷達系統(tǒng)可以把障礙物的距離和大小告訴給駕駛員,這樣停車就更容易;而語言感知系統(tǒng)可以用圖、表和聲音告訴駕駛?cè)藛T汽車的各個部位情況,此外還可按“音”行事,執(zhí)行駕駛有關(guān)指令等等。另外汽車的能耗、排放廢氣、噪聲和污染等公害也日將減少,安全性、使用方便性將日益提高。專家們認(rèn)為,汽車是當(dāng)前世界最主要的交通工具,在將來它仍然是世界上的主要交通工具,別的任何開工交通工具都不可能完全把汽車取代。本次設(shè)計中,主要以輕型貨車為重點,設(shè)計它的變速器,以BJ1041汽車為例子,全面介紹了汽車變速器的結(jié)構(gòu)、用途、以及前景。1.概述汽車是一種快速機動的道路交通工具。一般是指自帶動力裝置的可以獨立行駛并完成運載任務(wù)的輪式車輛,具有四個或四個以上的車輪。按照國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定,汽車可分為載貨汽車,越野汽車,自卸汽車,牽引汽車,專業(yè)汽車,客車,轎車等種類。汽車的基本組成是相同的,均由發(fā)動機,底盤,車身和電氣設(shè)備四大部分組成,現(xiàn)代汽車場將以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機為主要動力源,其技術(shù)上的發(fā)展表現(xiàn)在快速,經(jīng)濟,安全,舒適,低公害等方面,在轎車上尤為突出。此外,為了改善汽車的行駛性能,提高汽車行駛的安全性和舒適性,在汽車上特別是在轎車上廣泛的采用了電控自動變速器,汽車制動控制系統(tǒng),動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),定速控制系統(tǒng),電控防盜控制系統(tǒng),汽車電子信息系統(tǒng)等,使汽車的電控系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,總之,電子控制技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用和機電一體化使汽車的總體結(jié)構(gòu),工作原理以及使用維修等方面都發(fā)生了根本的變化。1.1汽車發(fā)展史第一輛蒸氣汽車1765年,英國人瓦特發(fā)明了蒸汽機,帶領(lǐng)人類進入了"蒸汽機時代"。許多發(fā)明家也紛紛把瓦特的發(fā)明應(yīng)用到"自走式車輛"的設(shè)計中。
法國人居尼奧花了6年時間,于1769年制成了世界第一輛具有實用價值的蒸汽汽車。這輛式樣很奇特的汽車,車身用硬木制成框架,由三個一人多高的鐵輪支撐。車的前面放著容積為50L的梨形大鍋爐,鍋爐后邊有兩個容積為11加侖的汽缸。鍋爐由簡單的曲拐把活塞的運動傳給前輪,使前輪轉(zhuǎn)動。同時前輪還是轉(zhuǎn)向輪,由于前輪上壓著很重的鍋爐,所以操縱轉(zhuǎn)向桿很費力。
這輛蒸汽車存在一個致命的缺點,每走15分鐘后,鍋爐的壓力就損耗盡了,只得停下來再加上水燒開成蒸汽,而它的最高時速也只有4km/h。
這輛車由于方向桿操縱困難,試車中不斷發(fā)生事故。一次在般圣奴兵工廠附近下坡時,因轉(zhuǎn)彎不及時而撞到了兵工廠的墻上,值得紀(jì)念的世界第一輛汽車,被撞得七零八落,面目全非。早期蒸氣汽車的黃金年代18世紀(jì)末在歐美各國,出現(xiàn)了一個研究和制造蒸汽汽車的熱潮,各種途的蒸汽汽車相繼問世。汽車的車身和其它機構(gòu)也在迅速改進。到了19世紀(jì)期,出現(xiàn)了一個蒸汽汽車的全盛時期。
1801年,理查德·特雷威蒂克制造了英國最早的蒸汽汽車。兩年后,代又制成了形狀類似公共馬車的蒸汽汽車。這輛公共汽車能乘坐8個人,創(chuàng)造了在平路上時速為9.6km/h,坡道上時速為6.4km/h的世界紀(jì)錄。1805年,美國人艾文思首次制造了裝蒸汽發(fā)動機的水陸兩用汽車。這種水陸兩用汽車是費城港當(dāng)局為了疏通費城港,委托艾文思負(fù)責(zé)制造的,原來打算是制造疏浚船,不料船制成以后,因發(fā)列作業(yè)場地不在海岸邊,于是不得不考慮將這艘蒸汽船運送到有港口的地方。艾文思在船底裝上了四個車輪,用船上的蒸汽發(fā)動機驅(qū)動。這樣便把船運到了港。因此疏浚船成了水陸兩用車。它也成為現(xiàn)代水陸兩用汽車的鼻祖。
1825年英國公爵嘉內(nèi)制成了第一輛蒸汽公共汽車。這輛車的發(fā)動機裝在后部,后軸驅(qū)動,前軸轉(zhuǎn)向。它采用了巧妙的專用轉(zhuǎn)向軸設(shè)計,最前面兩個輪并不承擔(dān)車重,可由駕駛者利用方向舵柄輕便地轉(zhuǎn)動,然后通過一個車轅,引導(dǎo)前軸轉(zhuǎn)動,使轉(zhuǎn)向可以輕松自如。1828年,哈恩格克制成了比嘉內(nèi)的汽車性能更好的蒸汽公共汽車,并開始了公共運輸事業(yè)的企業(yè)化。他的車可以乘載22名乘客,時速32km/h,營運后很受歡迎。1834年,發(fā)展成立了世界上最早的公共汽車運輸公司--"蘇格蘭蒸汽汽車公司"。
1831年嘉內(nèi)利用這輛車開始了世界上最早的公共汽車運營業(yè)務(wù),所以這輛車也被認(rèn)為是世界最早的公共汽車。
1928年,法國人配夸爾制造了一輛蒸汽牽引汽車。這輛汽車首次采用將發(fā)動機置于車的前端,而由后軸驅(qū)動的總布置方案。在發(fā)動機和后軸之間,用鏈條傳動。為了轉(zhuǎn)彎靈活,后軸系由兩根半軸構(gòu)成,當(dāng)中由差速齒輪連接,這就是最早發(fā)明的差速器。此外,兩個小小的前輪,是各自與車架彈性相接的,這稱作獨立懸掛。這種獨立懸掛設(shè)計,在當(dāng)時有劃時代的意義。配夸爾的鏈條傳動、差速器、獨立懸掛等設(shè)計,對汽車的發(fā)展貢獻極大,至今仍在汽車上廣泛地應(yīng)用。在蒸汽車的最初發(fā)展時期,它們的設(shè)計都很簡單,就是把一個蒸汽機裝上底架和輪了。為了達到一定的輸出功率,就要有個盡可能大的鍋爐;為了達到一定的行程,又要備有充足的水和煤;車身重了,就要求有一副結(jié)實的底架和堅固的車輪。就這樣,惡性循環(huán),車越來越笨重,操縱越來越困難。所以,這些大型蒸汽車僅適用于定班的往返行駛,路線固定,沿途又有煤、水供應(yīng)。即便如此,仍有許多不可避免的缺陷,如制動困難,車太重,車輪窄,慣性大,轉(zhuǎn)向不靈敏。有時候明知要減速轉(zhuǎn)彎就是慢不下來,轉(zhuǎn)不過去,只能眼睜睜地看著車撞上障礙物,要么就是制動太狠,輪軸斷裂。更可怕的是,爐壓過高,一時難以控制,經(jīng)常發(fā)生鍋爐爆炸事件。而且,乘坐這種車還得看天氣:下雨天車上遮蓋不嚴(yán),道路泥濘不安全;嚴(yán)寒天燒水難,易熄滅,行駛也慢;熱天坐在鍋爐邊沒人愿意忍受;刮風(fēng)天要看風(fēng)向,順風(fēng)時車尾的濃煙會把乘車人熏得喘不過氣來。19世紀(jì)末葉,隨著資本主義工商業(yè)的發(fā)展,歐美各國政府深感馬車遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)時代的需要,于是又開始大力倡導(dǎo)動力機車。在此號召下,各國的蒸汽一事業(yè)如久旱逢甘露一般再次迅速發(fā)展起來。
法國人阿美德·珀列·配爾于1872年制造了一輛四輪蒸汽長途公共汽車,這輛車裝有兩臺V型蒸汽發(fā)動機,它還具備有近似于現(xiàn)代汽車的變速器和轉(zhuǎn)向盤。
1883年,法國人提翁·浦東合組汽車公司,制造三輪蒸汽車。從此蒸汽車由單個試制進入了工業(yè)生產(chǎn)階段。
在載客汽車發(fā)展的同時,載貨蒸汽車也發(fā)展起來。載貨汽車要求牽引力大,能夠爬坡。早期的蒸汽貨車的典型式樣是發(fā)動機在前,后輪驅(qū)動,并有寬敞的車槽。汽車發(fā)展史上的四座里程碑第一輛汽油發(fā)動機汽車
1885年,德國工程師卡爾·本茨研制成一輛裝有0.85馬力汽油機的三輪車。德國另一位工程師哥德利布·戴姆勒也同時研制出一輛用1.1馬力汽油發(fā)動機作動力的四輪汽車。
第一輛量生產(chǎn)線的汽車
1908年,汽車史上第一輛在生產(chǎn)線上大量裝配的四輪汽車福特T型車在美國誕生。福特T型車一改以往汽車馬車型的造型,加上功能配置上的創(chuàng)新和改進,使它成為當(dāng)時城市最佳的個人交通工具,上市第一年就賣出1.9萬輛。1920年,T型車從裝配線退役時,總共生產(chǎn)了1500萬輛。
第一輛跨時代汽車
大眾甲殼蟲成功是眾所周知的:它打破了福特T型汽車的產(chǎn)量紀(jì)錄。目前,大眾汽車公司又推出新甲殼蟲,引起了人們的極大興趣。它的優(yōu)點是結(jié)實耐用,不講究豪華,而且價格大眾化。
第一輛微型汽車
1959年面世的“迷你(Mini)”轎車引發(fā)了汽車技術(shù)的一場革命。這種小型車在取得觀念上的突破的同時,還屢次在汽車賽中取得冠軍。40年后的今天,這款車仍然流行,幾乎所有公司都模仿了“迷你車”的設(shè)計,使之成為最家庭化的轎車。1.2變速器介紹汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩變化范圍小,而多變的使用環(huán)境要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此,在傳動系中設(shè)置了變速器,以適應(yīng)汽車經(jīng)常變化的行駛條件,并與發(fā)動機配合工作,使汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟性。變速器用來改變發(fā)動機特列驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,目的是在原地起步,爬坡,轉(zhuǎn)彎,加速等各種行駛工況下,使汽車獲得不同的牽引力和速度。同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的必要性在于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速變化特性的特點是具有相對小的對外部載荷改變的適應(yīng)性。發(fā)動機的適應(yīng)性系數(shù)是其最大轉(zhuǎn)矩與最大功串下轉(zhuǎn)矩之比,內(nèi)燃機的適應(yīng)性系數(shù)為1.15—1.25。變速器使汽車能以非常低的穩(wěn)定車速行駛,而這種低的車速只靠內(nèi)燃機的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是難以達到的。變速器的倒檔使汽車可以倒退行駛;其空檔使汽車在起動發(fā)動機、停車和滑行時能長時間將發(fā)動機與傳動泵分離。變速器按其傳動比的改變方式分為有級、無級和綜合式的。有級變速器按其前進檔的檔位數(shù)分為三、四、五檔及多檔的;而按其納中心線的位置又分為固定軸線式、旋轉(zhuǎn)軸線(行星齒輪式和綜合式的。固定軸線式變速器又分為兩軸式、三軸式和多軸式的。變速器按其操縱方式又分為自動式、半自動式、預(yù)選式、指令式、直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式。變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器與主減速器及發(fā)動機的參數(shù)作優(yōu)化匹配,可得到良好的動力性與經(jīng)濟性;采用自鎖及互鎖裝置,倒檔安全裝置,對接合齒采取倒錐齒側(cè)(或越程接合、錯位接合、齒厚減薄、臺階齒側(cè)措施以及其他結(jié)構(gòu)措施,可使操縱可靠,不跳檔、亂檔、自動脫檔和誤掛倒檔;采用同步器可使換檔輕便,無沖擊及噪聲;采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲協(xié),降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計、工藝水平的關(guān)鍵。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,增力式同步器,雙(三中間軸變速器,后置常嚙合傳動齒輪、短第二軸的變速器,各種自動、半自動以及電子控制的自動換檔機構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。2.汽車總體性能參數(shù)的計算選擇2.1汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭和車廂尺寸等。1.外廓尺寸汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長:貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過12m,但鉸接式客車不超過18m,半掛汽車列車不超過16.5m,全掛汽車列車不超過20m;不包括后視鏡,汽車寬度不超過2.5m;空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下,汽車高不超過4m;后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm;頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。2.軸距軸距對裝備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時,上述個指標(biāo)減小。此外,軸距還對軸荷分配有影響。軸距過短會使車廂長度不足或后懸過長;上坡或制動是軸荷轉(zhuǎn)移過大,汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞;車身縱向角振動增大,對平順性不利;萬向節(jié)傳動軸的夾角增大。3.前輪距和后輪距增大輪距,隨之而來的是室內(nèi)寬并有利于增加側(cè)傾剛度。但是此時汽車總寬度和總質(zhì)量增加,并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化。受汽車總寬度不得超過2.5m限制,輪距不宜過大。但在取定的前輪距范圍內(nèi),應(yīng)能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪,并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間,同時轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。在確定后輪距時應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。4.前懸和后懸前、后懸長時,汽車接近角和離去角都小,影響汽車通過性能。對長頭汽車,前懸不能縮短的原因是在這段尺寸內(nèi)要布置保險杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動機等部件。從撞車安全性考慮希望前懸長些,從視角度考慮又要求前懸短些。前懸對平頭汽車上下車的方便性有影響,前鋼板彈簧長度也影響前懸尺寸。長頭貨車前懸一般在1100—1300mm。貨車后懸長度取決于貨箱、軸距和軸荷分配的要求。輕型、中型貨車的后懸一般在1200—2200mm之間,特長貨箱汽車的后懸可達2600mm,但不得超過軸距的55%。轎車后懸長度影響行李箱尺寸。客車后懸長度不得超過軸距的65%,絕對值不大于3500mm。對于三軸汽車,若二、三軸為雙后軸,其軸距應(yīng)按第一軸至雙后軸中心線的距離計算;若一、二軸為雙轉(zhuǎn)向軸,其軸距按一、三軸的軸距計算。5.貨車車頭長度貨車車頭長度系指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。車身形式即長頭型還是平頭型對車頭長度有絕對影響。此外,車頭長度尺寸對汽車外觀效果、駕駛室居住性和發(fā)動機的接近性等有影響。6.貨車車廂尺寸要求車廂尺寸在運送散裝煤和袋裝糧食時能裝足噸數(shù)。車廂邊板高度對汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響,一般應(yīng)在450—650mm范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬度應(yīng)在汽車外寬符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些,以利縮短邊板高度和車廂長度。行駛速度能達到較高車速貨車。使用過寬的車廂會增加汽車迎風(fēng)面積,導(dǎo)致空氣阻力增加。車廂內(nèi)長應(yīng)在能滿足運送上述貨物額定噸位的條件下可能取短些,以利于減小裝備質(zhì)量。2.2汽車性能參數(shù)的確定1.動力性參數(shù)最高車速隨著道路條件的改善,汽車特別是中、高級轎車的最高車速有逐漸提高的趨勢。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級別高的轎車的最高車速要大于級別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速,重型貨車最高車速較低。下面是各種貨車的最高車速范圍表:加速時間t汽車在平直的良好路面上,從原地開始以最大的加速強度加速到一定車速所用去的時間稱為加速時間。對于最高車速的汽車,常用加速到所需的時間來評價,對于低于的汽車,可用的加速時間來評價。上坡能力用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來表示汽車上坡能力。因轎車、貨車、越野汽車的條件不同,對它們的上坡能力要求也不一樣。通常要求貨車能克服30%坡度,越野汽車能克服60%坡度。汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩比功率是汽車所裝發(fā)動機的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動力性。轎車的比功率大于貨車和客車,貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。為保證路上行駛車輛的動力性不低于一定的水平,為防止某些性能差的車輛防礙交通,應(yīng)對車輛的最小比功率做出規(guī)定。比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。不同的車型的比功率和比轉(zhuǎn)矩范圍見上表。2.燃油經(jīng)濟性參數(shù)汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上,以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量來評價。該值越小燃油經(jīng)濟性越好。級別低的轎車,百公里燃油消耗量要低于級別高的轎車。3.最小轉(zhuǎn)彎直徑轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時,汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑,它用來描述汽車轉(zhuǎn)向機動性,是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項重要指標(biāo)。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸矩、輪矩等對汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響。對機動性要求高的汽車,應(yīng)取小些。2.3汽車質(zhì)量參數(shù)的確定1.整車裝備質(zhì)量整車裝備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備,加滿燃料、水,但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。整車裝備質(zhì)量對汽車的成本和使用經(jīng)濟性均有影響。目前,盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過減輕整備質(zhì)量增加裝載量或載客量;抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和躁聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來的整備質(zhì)量的增加;節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有:采用強度足夠的輕質(zhì)材料,新設(shè)計的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量,是從事汽車設(shè)計工作中必須遵守的一項重要原則。2.汽車的載客量和裝載質(zhì)量汽車的載客量轎車的載客量用坐位數(shù)表示。微型和普通級轎車為2—4座;中級以上轎車為4—7座。城市大客車的載客量,由等于座位數(shù)的乘客和站立乘客兩部分構(gòu)成。站立乘客按每平方米8—10人計算。長途大客車和專供游覽觀光用的大客車,其載客量等于座位數(shù)。汽車的裝載質(zhì)量汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時允許的額定裝載量。汽車在碎石路面上行駛時,裝載質(zhì)量約為好路面的75%—85%。越野汽車的裝載量是指越野行駛時或在土路上行駛時的額定裝載量。質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車質(zhì)量的比值,即。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計水平和工藝水平,值越大,說明該汽車結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進。參考同類汽車選定的以后,可根據(jù)值計算出整車的裝備質(zhì)量。軸荷分配汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下,各車軸對支承平面的垂直載荷,也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。軸荷分配對輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損均勻和壽命相近考慮,各個車胎的載荷應(yīng)相差不大;為了保證汽車有良好的動力性和通過性,驅(qū)動橋應(yīng)有足夠大的載荷,而從動軸載荷可以適當(dāng)減少;為了保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)向軸的載荷不應(yīng)過小。汽車的發(fā)動機位置與驅(qū)動形式不同,對軸荷分配有顯著影響。2.4發(fā)動機的選擇1.發(fā)動機形式的選擇當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機為主。它分為汽油機、柴油機兩類。與汽油機比較,柴油機具有較好的燃油經(jīng)濟性,使用成本低,在相同的續(xù)駛里程內(nèi),可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機壓縮比可以達到15—23,而汽油機一般控制在8—10;柴油機熱效率高達38%,而汽油機為30%;柴油機工作可靠,壽命長,排污量少。根據(jù)發(fā)動機汽缸排列形式不同,發(fā)動機有直列、水平對置和V型三種。汽缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點。但當(dāng)發(fā)動機缸數(shù)多時,長度尺寸長,在汽車上布置困難,因此直列式適用于6缸以下的發(fā)動機。此外,直列式還有高度尺寸大的缺點。根據(jù)發(fā)動機冷卻方式不同,發(fā)動機分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動機,因為它具有冷卻均勻可靠、散熱良好、躁聲小和能解決車內(nèi)供暖問題,以及加大散熱器面積后,能較好適應(yīng)發(fā)動機增壓后散熱的需要等優(yōu)點。水冷發(fā)動機的主要缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜;使用與維修不方便;冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大,夏季冷卻水容易過熱,動機又容易過冷,并且在室外存放,水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動機時,不僅有利于汽車小型化、輕量化,同時在保證客廂內(nèi)都有足夠空間的條件下,還能節(jié)約燃料。2.發(fā)動機主要性能指標(biāo)的選擇發(fā)動機最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以根據(jù)所需的最高車速,用下式估算發(fā)動機最大功率其中:為傳動率效率,取90%;為汽車總質(zhì)量,t為重力加速度,,取10;為滾動阻力系數(shù),取0.8;A為汽車正面投影面積,A=h為最高車速,取120為空氣阻力系數(shù),取0.8則:最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下:汽油機的在3000—7000,因轎車最高車速高,值多在4000以上,輕型貨車的值在4000—5000之間,中型貨車的值更低些。發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以用下式計算確定其中:為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù),一般在1.1—1.3之間,取1.2;為最大功率轉(zhuǎn)矩,一般在4000—5000之間,取4000;為發(fā)動機最大功率,得55.60則:3.變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇機械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點,在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。目前,汽車上采用的變速器汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的,這是由于各國汽車的使用、制造、修理等條件不同,也由于各種類型汽車的使用要求不同所決定的。盡管如此,一般變速器的結(jié)構(gòu)形式,仍具有很多共同點。多種結(jié)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點,這些優(yōu)缺點隨主觀和客觀條件的變化而變化。因此,設(shè)計人員應(yīng)深入實際,收集質(zhì)料,調(diào)查研究,對結(jié)構(gòu)進行分析比較,并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化,最后確定較合適的方案。3.1確定變速器的軸式根據(jù)軸式的形式不同,分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類。固定軸式又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛,其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上,中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器?,F(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速器。究竟采用哪一種形式,除了汽車總布置的要求外,主要考慮以下三個方面:1.變速器的徑向尺寸兩軸式變速器,它的前進檔均由一對齒輪傳遞動力,當(dāng)需要大的傳動比十,需將主動齒輪做得小些,而將從動輪做得很大,因此兩軸的中心距和變速器殼的相關(guān)尺寸也必然增大。而三軸式變速器,由兩對齒輪傳遞動力,在同樣傳動比的情況下,可將大齒輪的徑向尺寸做得小些,因此中心距及變速器殼的相關(guān)尺寸均可減小。2.變速器的壽命兩軸式變速器的低檔齒輪副,大小相差懸殊,小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多。因此小齒輪的壽命,比大齒輪的壽命短。三軸式變速器各前進檔(除直接檔),均為常嚙合斜齒輪傳動,大小齒輪的徑向尺寸相差較小,工作循環(huán)次數(shù)和齒輪壽命也比較接近。用直接檔工作時,因第一軸與第二軸直接連在一起,齒輪只是空轉(zhuǎn),并不傳送動力,故不影響齒輪壽命。3.變速器的效率兩軸式變速器,雖然可以有等于1的傳動比,但仍要經(jīng)過一對齒輪傳遞動力,因此有功率損失。而三軸式變速器,可將輸入軸和輸出軸直接相連,得到直接檔。這種動力傳遞方式,幾乎無功率損失,且躁聲較小。所以根據(jù)上述的三個方面,本設(shè)計采用三軸式變速器。3.2換檔的結(jié)構(gòu)方式目前汽車上的機械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種:1.同步器換檔現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒換檔時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便,經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點,從而改善了汽車的加速性,經(jīng)濟性和山區(qū)行駛的安全性。上述的換檔方案,可以同時用在同一變速器中的不同檔位上。所以本設(shè)計考慮的原則是不常用的倒檔和一檔,采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式。對于常用的檔位則采用同步器。2.滑動齒輪換檔通常是采用滑動直齒輪進行換檔,但也有采用滑動斜齒輪換檔的。滑動直齒輪換檔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易制造。缺點是換檔時齒端面承受很大的沖擊,會導(dǎo)致齒輪過早損壞。并且直齒輪工作躁聲大,所以這種換檔方式,一般僅用在倒檔上。采用滑動斜齒輪換檔,雖然工作平穩(wěn)、承載能力大、躁聲小的優(yōu)點。但它的換檔仍然避免不了齒端面承受沖擊,所以現(xiàn)代汽車的變速器中,前進檔采用滑動齒輪換檔的已甚為少見。3.嚙合套換檔用嚙合套換檔,可將構(gòu)成某傳動比的一對齒輪,制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒,用來與嚙合套相嚙合。這種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點,同時克服了滑動齒輪換檔時,沖擊力集中在1—2個齒上的缺陷。3.3齒輪安排各齒輪副的相對安裝位置,對于整個變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排,應(yīng)考慮以下四個方面的要求:1.整車總裝置根據(jù)整車的總布置,對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機構(gòu)提出要求。2.駕駛員的使用習(xí)慣有人認(rèn)為人們習(xí)慣于按檔的高低順序,由左到右或有右到左排列來換檔,但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔放在中間位置,而將不常用的低檔放在兩邊。3.改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排,應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷的低檔齒輪,一般安置在離軸承較近的地方,以減小的變形,使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成表面點蝕損壞,因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小,故齒輪的偏載也小。4.提高平均傳動效率為提高平均傳動效率,在三軸式變速器中,普遍采用具有直接擋的傳動方案,并盡可能地將使用時間最多的檔位設(shè)計成直接檔。3.4倒檔軸的位置倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置,應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時考慮。倒檔設(shè)計在變速器的左側(cè)或右側(cè)在機構(gòu)上均能實現(xiàn),不同之處是掛倒檔時駕駛員移動變速桿的方向改變了。在結(jié)構(gòu)布置上,要注意的是在不掛入倒檔時,為了防止意外掛入倒檔,一般在掛倒檔時設(shè)有一個掛倒檔時需克服彈簧所產(chǎn)生的力,用來提醒駕駛員注意。倒檔齒輪不能與第二軸齒輪有嚙合的狀況。換倒檔時能順利換入倒檔,而不和其它齒輪發(fā)生干涉。4.變速器主要參數(shù)的確定4.1變速器檔數(shù)及各檔傳動比變速器檔數(shù)的多少對汽車動力性、經(jīng)濟性影響很大。檔數(shù)多,可以使發(fā)動機經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作,而且十發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍小,發(fā)動機平均功率高,故可提高汽車的動力性。即提高汽車的加速能力和爬坡能力。檔數(shù)多也增加了發(fā)動機在低油耗區(qū)工作的可能性,因而提高了汽車的燃料經(jīng)濟性。但它的缺點是使變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量增大、操縱不輕便等。所以本設(shè)計采用的是四檔變速器。首先,確定低檔傳動比時,要考慮下列因素:汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車最低穩(wěn)定車速及主要傳動比等。1.根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比汽車在最大上坡路面行駛時,最大驅(qū)動力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行駛時,車速不高,故忽略空氣阻力,這時有:(4—1)其中:為最大驅(qū)動力;為滾動阻力;(4—2)為最大上坡阻力。(4—3)(4—4)帶入式(4—1),得其中:為發(fā)動機最大扭矩;為變速器一檔傳動比;為主傳動器傳動比;為汽車傳動系總效率;為汽車總質(zhì)量;為重力加速度;為道路最大阻力系數(shù);為驅(qū)動輪滾動半徑;為滾動阻力系數(shù);為道路最大上坡角。2.根據(jù)驅(qū)動輪與路面的附著力確定一檔傳動比汽車行駛時,為了使驅(qū)動輪不打滑,必須使驅(qū)動力等于或小于驅(qū)動輪與路面間的附著力,此條件可用下列不等式表示:(4—5)其中:為道路附著系數(shù),計算時?。粸轵?qū)動輪垂直反力,用下列公式計算:(4—6)其中:、為后輪驅(qū)動時,;前輪驅(qū)動時,;前后驅(qū)動時,;為路面坡度角;、分別為汽車重心矩前后軸的距離,汽車在水平位置量度;為汽車軸距;為汽車滿載時重心高度。3.根據(jù)最低穩(wěn)定車速確定一檔傳動比為了避免汽車在松軟里面上行駛時,由于土壤受沖擊剪切破壞而損失地面附著力,應(yīng)保證汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛。設(shè)最低穩(wěn)定車速為,則有:(4—7)其中:為汽車滾動半徑;為發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速;為分動器低檔傳動比。根據(jù)上述三個條件確定的一檔傳動比可能不相等,應(yīng)選其中的小值。最高檔傳動比一般取1,即三軸變速器的直接檔做為最高檔。其他各檔傳動比為:;;;其中:為幾何級做的公式:(4—8)即:4.2變速器齒輪參數(shù)的確定1.齒數(shù)確定變速器齒輪齒數(shù)時,應(yīng)考慮:1盡量符合動力性、經(jīng)濟性等對各檔傳動比的要求;2最少齒數(shù)不應(yīng)產(chǎn)生根切。通常,變速器中間軸一檔齒輪是齒數(shù)最少的齒輪,此齒輪不應(yīng)產(chǎn)生根切,而且根圓直徑應(yīng)大于中間軸直徑;3互相嚙合的齒輪,齒數(shù)間不應(yīng)有公因數(shù),速度高的齒輪更應(yīng)注意這點;4齒數(shù)多,可降低齒輪傳動的躁聲。2.模數(shù)決定齒輪模數(shù)的因素很多,其中最主要的是載荷的大小。由于高檔齒輪和低檔齒輪載荷不同,故高檔和低檔齒輪的模數(shù)不宜相同。從加工工藝及維修觀點考慮,同一變速器中齒輪模數(shù)種類不應(yīng)過多?,F(xiàn)代汽車變速器通常是高檔齒輪用一種模數(shù),一檔和倒檔齒輪用另一種模數(shù)。在初選模數(shù)時可根據(jù)下面的公式進行初選模數(shù):高檔齒輪一檔齒輪其中:為發(fā)動機最大扭矩為變速器一檔傳動比為變速器傳動效率,可取得:3.中心距齒輪中心距是變速器很重要的參數(shù),它對變速器整體尺寸及質(zhì)量有很大影響。在良好路面上行駛的汽車取小值,確定中心距時還要考慮齒輪幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)要求,初選中心距可根據(jù)下面的公式:轎車載貨汽車其中:為發(fā)動機扭距,取175得:⑷齒寬在選擇齒寬時,應(yīng)該注意到齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度等均有影響。齒輪寬度的大小,承載能力高。但齒輪受載后,由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因,沿齒寬方向受力不均勻,因而齒寬不宜太大。初選時可根據(jù)下面的公式:直齒輪=18斜齒輪=214.3各檔齒輪齒數(shù)的計算在初選中心距、齒數(shù)模數(shù)以后可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。1.確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔傳動比(4—9)求的齒數(shù),應(yīng)先求其齒數(shù)和(4—10)貨車中間軸上的一檔齒輪數(shù)可在12—17之間選用。故取得2.對中心距A進行修正因為計算齒數(shù)和和齒數(shù)變化系數(shù)計算中心距A,故修正后的中心距A取92。⒊確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)因為常嚙合傳動齒輪副與1檔齒輪副以及其他各檔齒輪副的中心距相同,故得取驗證傳動比4.確定二檔齒輪齒數(shù)得取驗證中心距A=5.確定3檔齒輪齒數(shù)得,取,6.確定倒檔齒輪倒檔齒輪使用的模數(shù)與1檔相同,倒擋齒輪的齒數(shù)一般在]21~23之間,取22,初選后,可計算出中間軸與倒檔軸的中心距。=為了保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉,齒輪1和齒輪9的齒頂圓之間保持0.5mm以上的間隙,則齒輪9的齒頂圓直徑應(yīng)為:=79,m=4,f=1得故各檔齒輪齒數(shù)如下:,,,,,,,,7.確定各檔齒輪基本參數(shù)分度圓直徑齒頂高:齒根高:齒全高:齒頂圓直徑:齒根圓直徑:齒距:齒厚:齒槽寬:頂隙:齒寬:5.輪齒強度5.1齒輪壞損形式變速器齒輪的損壞形式主要有三種:齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合。齒輪折斷發(fā)生在兩種情況下:齒輪受到足夠大的沖擊載荷作用,造成齒輪彎曲折斷輪齒在重復(fù)載荷作用下,齒根產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋擴展深度逐漸加大,然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)得極少,而后者出現(xiàn)得多一些。齒輪工作時,一對齒輪互相嚙合,齒面相互擠壓,這時存在于齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高,并導(dǎo)致裂縫擴展,然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點,它使齒形誤差加大,產(chǎn)生動載荷,并可能導(dǎo)致齒輪折斷。1.齒輪折斷齒輪在嚙合過程中,輪齒表面承受有集中載荷的作用??梢园演嘄X看作懸掛梁,輪齒根部彎曲應(yīng)力很大,過渡圓角處又有應(yīng)力集中,故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況,一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的沖擊作用,導(dǎo)致齒輪斷裂,這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用,齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫,裂縫逐漸擴展到一定深度后,齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面,在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中齒輪的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。2.齒面點蝕齒面點蝕是閉式齒輪傳動經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動齒輪在潤滑油中工作,齒面長期受到脈動的接觸應(yīng)力作用,會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿了潤滑油,嚙合時,由于齒面互相擠壓,裂縫中油壓增高,使裂縫繼續(xù)擴展,最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落,齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點,這就是齒面點蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界,把齒輪分為根部及頂部兩段,則靠近節(jié)圓的跟部齒面處,較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點蝕嚴(yán)重;兩個互相嚙合的齒輪中,主動的小齒輪點蝕嚴(yán)重。點蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)許多小麻點,而且由此使齒形誤差加大,產(chǎn)生動載荷,也可能引起輪齒折斷。3.齒面膠合高速重載齒輪傳動、軸線不平行的螺旋齒輪傳動及雙曲面齒輪傳動,由于齒面相對滑動速度大,接觸壓力大,使齒面間滑動油模破壞,兩齒面間金屬材料直接接觸,局部溫度過高,互相熔焊粘聯(lián),齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡,這種損壞形式叫膠合。在汽車變速器齒輪中,膠合損壞情況不多。5.2齒輪強度計算1.輪齒接觸強度計算(5—1)其中:—法面內(nèi)基圓周切向力,;—端面內(nèi)分度圓切向力,;—計算扭矩,計算扭矩;—節(jié)圓直徑;—節(jié)圓壓力角;—螺旋角;—齒輪材料彈性摸量,鋼材??;—齒輪接觸實際寬度;,—主動及被動齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑;其中:,,,—分別為主動及被動齒輪節(jié)圓半徑;經(jīng)過計算齒輪的接觸應(yīng)力均不大于1900N/mm2,。故合適。2.彎曲強度計算(5—2)式中:w—彎曲應(yīng)力()—圓周力,—應(yīng)力集中系數(shù),直齒輪取1.65,斜齒輪取1.5;—摩擦力影響系數(shù),主動齒輪取1.1,被動齒輪取0.9;—端面周節(jié),;Tg—計算載荷(Nmm)d—節(jié)圓直徑mm—應(yīng)力集中系數(shù)近似取=1.65b—齒寬b=kcmkc—6.0—齒形系數(shù);經(jīng)過計算齒輪彎曲應(yīng)力w均不大于,故合格6.變速器軸的設(shè)計6.1軸的功用及設(shè)計要求變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會產(chǎn)生彎曲變形,破壞齒輪的正確嚙合,產(chǎn)生過大的噪聲,降低齒輪的強度、耐磨性及壽命。變速器軸在工作時承受扭矩、彎矩,因此應(yīng)具備足夠的強度和剛度。軸的剛度不足,在負(fù)荷作用下,軸會產(chǎn)生過大的變形,影響齒輪的不常嚙合,產(chǎn)生過大的躁聲,并會降低齒輪的使用壽命。這一點很重要,與其它零件的設(shè)計不同。設(shè)計變速器軸時主要考慮以下幾個問題:軸的結(jié)構(gòu)形狀,軸直徑、長度、軸的強度和剛度,軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求,并考慮加工工藝,裝配工藝而最后確定。6.2軸尺寸初選待變速器結(jié)構(gòu)方案及齒輪基本參數(shù),齒輪、軸承等布置的變速器草圖設(shè)計后,變速器軸的長度可以初步確定。軸的長度對軸的剛度影響很大。滿足剛度要求,軸的長度須和直徑保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。軸直徑與軸傳遞扭矩有關(guān),因而與變速器中心距有一定關(guān)系,可按以下公式初選軸直徑:各軸的最小直徑:(6—1)第一軸花鍵部分:(6—2)第二軸及中間軸最大軸徑:其中:為經(jīng)驗系數(shù),為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩軸的尺寸還與齒輪、軸承花鍵標(biāo)準(zhǔn)等有一定聯(lián)系,需要根據(jù)具體情況,參照軸承、花鍵標(biāo)準(zhǔn)進行修正。1.第一軸直徑計算由式(6—1)得:由式(6—2)得:2.第二軸直徑計算:確定軸的最小直徑,由式(6—1)得:為了固定接合套,軸段右端制定出定位軸肩,取軸肩高度,所以軸段的直徑為:軸段直徑與軸段相同,故取軸段的直徑為:中間軸直徑:7.軸的強度與剛度計算7.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)分析要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀,必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式,因為不同的裝拆順序和固定方式對應(yīng)著不同的軸的形狀。兩軸承相對齒輪對稱布置,并取相同的內(nèi)徑,最后確定軸的形狀。7.2軸的強度校核初步確定軸的尺寸以后,可以對軸進行剛度和強度驗算,欲求中間軸式變速器第一軸的支點后作用力,必須先求出z中間軸的支點及力。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計算,計算時僅計算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副,因距離支承點近,負(fù)荷又小,通常撓度不大,故可以不必計算。1.軸上的作用力從動輪上的轉(zhuǎn)矩齒輪分度圓直齒輪的圓周力齒輪的徑向力2.支反力及彎矩求垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩①求支反力:由,得②求垂直平面截面的彎矩求水平面內(nèi)的支反力及彎矩①求支反力:對稱布置,只受一個力,故②求水平平面截面的彎矩求各剖面的合成彎矩3.確定危險截面以及校核其強度軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表查得,則,即,取軸的計算應(yīng)力5.精確校核軸的疲勞強度危險截面應(yīng)該是應(yīng)力較大,同時應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。從受載荷情況觀察,截面C上最大,但應(yīng)力集中不大,而且這里軸徑最大,所以分析可知:截面右側(cè)彎矩為截面上的扭矩為抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等,即7.3確定影響系數(shù)軸的材料45號鋼,調(diào)質(zhì)處理。由表查得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、取軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù)由表可得尺寸系數(shù)根據(jù)軸截面為圓截查圖得表面質(zhì)量系數(shù)根據(jù)和表面加工方法為精車,查圖得得查表中的安全系數(shù)值,可知該軸安全。8結(jié)論自此,中型貨車變速器的設(shè)計已經(jīng)完成了。在本次設(shè)計過程中,首先進行的是實地調(diào)研,掌握了貨車變速器的齒輪安排以及各軸擺放形式的基本情況。此后,又通過查閱關(guān)于變速器的相關(guān)書籍,較好地掌握了變速器的理論基礎(chǔ),對汽車的其它部件也有了一定的了解,且對整個汽車的設(shè)計布置也具備了一定的能力。經(jīng)過幾個月的學(xué)習(xí)、工作,完成了中型貨車變速器設(shè)計的相關(guān)理論計算,以及變速器整體構(gòu)造和各零、部件的設(shè)計繪制。通過本次的設(shè)計,得出了以下結(jié)論:1)變速器通過改變傳動比,擴大驅(qū)動輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍,以實現(xiàn)變速變扭;設(shè)有倒擋,在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下使汽車實現(xiàn)倒向行駛;設(shè)有空擋,實現(xiàn)中斷動力傳遞。2)變速器的設(shè)計應(yīng)便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕、尺寸緊湊。3)變速器的設(shè)計應(yīng)使汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo),并具有較高的傳動效率。4)變速器應(yīng)操作輕便,工作可靠,噪聲小。5)變速器的齒輪安排應(yīng)從整車的總布置、駕駛員的使用習(xí)慣、提高平均傳動效率、改善齒輪受災(zāi)狀況等方面進行考慮。致謝通過本次畢業(yè)設(shè)計,使我深刻體會到自己的知識的不足,懂得了學(xué)海無崖的道理,也使我學(xué)到了許多課本之外的知識,能讓自己去學(xué)習(xí)未知領(lǐng)域的知識,也對自己即將步入社會奠定了一定的基礎(chǔ)。本次設(shè)計頗受指導(dǎo)老師冷岳峰老師的精心指導(dǎo),在此表示衷心的感謝,并感謝遼寧工程技術(shù)大學(xué)也給了本人一次設(shè)計的機會,使我學(xué)到了更多的知識。參考文獻[1]王洪欣,李木,劉秉忠.機械設(shè)計工程學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.[2]趙琳,魏慶.汽車概論[M].遼寧:人民交通出版社出版,2003.[3]范迪彬.汽車構(gòu)造(上).遼寧:人民交通出版社出版,2001.[4]吳際璋.汽車構(gòu)造(下).遼寧:安徽科學(xué)技術(shù)出版社出版,2001.[5]劉維信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社出版,2003.[6]鄧亞東.汽車設(shè)計[M].遼寧:人民交通出版社出版,2003.[7]高維山等.汽車設(shè)計叢書變速器[M].第二版.北京:人民交通出版社,2002.[8]唐大放,馮曉寧.機械設(shè)計工程學(xué)(2).遼寧:中國礦業(yè)出版社出版,2001.[9]鞏云鵬,黃秋波.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].遼寧:東北大學(xué)出版社出版,2001.[10]梁治明.材料力學(xué)[M].遼寧:高等教育出版社出版,1985.[11]關(guān)文達.汽車構(gòu)造[M].北京:清華大學(xué)出版社出版,2002.[12]SynchromeshMechanisms,Mitchelt,Wildig,AutomotiveDesignEngineering,1966,Fed附錄A關(guān)于自動手動變速器控制發(fā)展進展摘要近幾年,AMT控制系統(tǒng)在汽車中應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展的效果是顯著的。這種控制應(yīng)用已經(jīng)快速平穩(wěn)的發(fā)展著,它導(dǎo)致了電子元件,控制軟件的驚人的進步。,因吃也提高了交通工具的工作性能的需要。AMT控制策略得到了一個歸納,使關(guān)于汽車調(diào)檔和離合器開啟階段的啟動動態(tài)震蕩行為。AMT將來的前途是扭矩傳遞能力的增加,以及發(fā)達的高效的電子控制系統(tǒng)。這篇文章所關(guān)注的便是AMT在過去、現(xiàn)在、將來的發(fā)展,給出了一個關(guān)于AMT和其他控制策略中潛在的動態(tài)的問題以及解決這些問題的方法。關(guān)鍵字:AMT;控制方法;離合器動態(tài)響應(yīng);氣動傳輸控制簡介研究被執(zhí)行在過去幾年期間對手動傳動系統(tǒng)被考慮作為自動手動傳動研究的一個基礎(chǔ)。老式手工由插入電子設(shè)備和軟件來改進換擋質(zhì)量,提高燃料經(jīng)濟性和開發(fā)更加高效率的可靠系統(tǒng)。在1970年,Scania和DaimlerBenz開始使用半自動化控制模式作為AMT發(fā)展的第一階段。此進展中,齒輪換擋進程在踩離合器之后,由電器系統(tǒng)管理。電子監(jiān)控程序給出建議,驅(qū)動器優(yōu)選齒輪換擋。美國的Eaton聰明的改進了早先設(shè)計,通過添加控制傳動器和引擎的方法。在第二階段充分的自動控制系統(tǒng)被生成,并且第一類產(chǎn)品被傳送到市場由鈴木公司在1984被日產(chǎn)福特和尼桑在使用節(jié)流閥作為一個控制參數(shù)來控制速度。第三級是全自動智能控制,鈴木和尼桑首先設(shè)計采摘了調(diào)制解調(diào)器控制的理論,譬如模糊邏輯,包括環(huán)境參數(shù)和通信工具在它們的形式的運行條件。當(dāng)前AMTs的智能自動控制交通工具集中在顧客需求上改善調(diào)擋質(zhì)量和更有效的傳輸體系以及降低燃料消費。歐洲輕型交通市場中,AMT和自動傳輸在過去十年進一步減少,顧客需求量從8%到14%增長緩慢,因為消費者勉強選擇自動系統(tǒng)。在美國,AMT的需求強烈增長有84%的汽車是自動的。日本轉(zhuǎn)型為自動化要比美國晚一些,由于交通擁塞汽車的最高速度受到限制,但不管怎樣,自動系統(tǒng)已經(jīng)進入市場。中國被登記的自動研究在1984年,并且被辛?元公司修建一個電子系統(tǒng)包括DC馬達為開動傳動器和轉(zhuǎn)移的部件為選擇和轉(zhuǎn)移。AMT控制方法是非常重要的問題,由使必需減少燃料消費和提供光滑的加速度,有不利影響在工作性能的動擺減到最小。1.AMT控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)汽車上的ATM控制系統(tǒng)主要包括發(fā)動機、離合器、由軟件控制的齒輪組,標(biāo)準(zhǔn)的轎車管理被顯示在傳輸控制上,發(fā)動機控制ECU通過一個信號從剎車到加速度傳感器,加速度增大到ECU為止。汽車擋位控制系統(tǒng)和換擋位置的檢測,用齒輪轉(zhuǎn)移點的數(shù)據(jù)確定。(1)引擎(2發(fā)動機速度傳感器(3傳動器(4沖程傳感器(5傳動器致動器(6傳輸(7齒輪轉(zhuǎn)移的致動器(8適應(yīng)位置檢測器(9驅(qū)動輪(IO汽車速度傳感器(11傳動器控制單元(12齒輪轉(zhuǎn)移的控制單元(13計算機軟件(I4傳遞控制單元(15加速度傳感器(16制動節(jié)流閥(I7發(fā)動機控制部件(18節(jié)流閥制動器圖1AMT控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)TCU或數(shù)據(jù)采集板從模塊傳感器獲得信息調(diào)用它到計算機軟件,交換器通過一臺數(shù)字式編碼器可能被使用為以數(shù)字形式與計算機軟件兼容評定他們,響應(yīng)輸出信號是反饋傳動器的數(shù)據(jù)和齒輪轉(zhuǎn)移的制動器。2.AMT控制系統(tǒng)的分類根據(jù)運行變速桿和傳動器AMT分為以下類別2.1氣動力學(xué)的傳輸是齒輪傳動制動器的強制和傳動器控制進程,由氣動力學(xué)系統(tǒng)實施AMT氣動力學(xué)的控制系統(tǒng),并被顯示在配置上傳動箱的驅(qū)動力與氣壓力是按比例為開啟的制動器傳輸動力。杠桿壓力是使用控制氣動閥門來調(diào)控壓縮的入庫和出庫的氣流來回應(yīng)控制信號,根據(jù)調(diào)度程序映射的位置來實現(xiàn)預(yù)期的位置。電磁式傳感器被使用表明氣動力的制動器的位置轉(zhuǎn)移被驅(qū)動到一個渴望的位置根據(jù)定義開動的順序這個系統(tǒng)用低壓力(0.5Mpa—0.8Mpa)來驅(qū)動,然而制動器有不利的地方,譬如氣漏,從結(jié)夠大范圍和低安置精確度來考慮,這是只為卡車的調(diào)度程序映射是才行得通。(i位置檢測器信號(2電磁式傳感器(3氣動閥(4流失(5垂直磁道(6水平的磁道和(7氣動閥開動的信號次序裝置圖2氣動力學(xué)的控制系統(tǒng)裝置2.2電子傳輸在這樣系統(tǒng)中制動器控制由伺服電驅(qū)動器實施,譬如DC馬達,步進馬達或線性電磁式制動器同步運轉(zhuǎn)達到渴望的位置這個系統(tǒng)的好處當(dāng)中,一個是致動器用途能量只在開動的期間它是容易對控制驅(qū)動器并且費用低且有效。這些系數(shù)使系統(tǒng)高效率和可靠性比氣動力學(xué)和液壓機構(gòu)的低。23水力發(fā)電的傳輸在1980年水力發(fā)電的AMT控制系統(tǒng)是被合并到動力系中。圖3顯示一種液壓機構(gòu)包括短路和電子管,管中含高壓液壓油(3Mpa—6Mpa),由一個電磁閥或馬達運行閥在踩離合器或調(diào)擋來達到必需的位置。閥門由電子元件控制,壓力繼電器控制水力電路的電壓,每當(dāng)壓力被切換更改時,累加器被使用用來阻止壓力脈動下的馬達和軟化系統(tǒng)壓力,這個系統(tǒng)發(fā)展是快速的響應(yīng)高精確度的安置制動器。不利條件包括被加壓的油通過間隙和排氣管損失掉,使汽缸的體積減少和費液引起的腐蝕磨損,而且AMT液壓機構(gòu)是價格高、維護困難和需要額外用品來開動的驅(qū)動器。(1)累加器(2壓力繼電器(3電磁閥(4傳動器液壓缸(5精選液壓缸(6齒輪液壓缸(7DC馬達(8泵圖3水力發(fā)電的系統(tǒng)4.1通信工具速度和輸出扭矩控制汽車速度或調(diào)控驅(qū)動軸扭矩或電子控制節(jié)流閥ECT被使用當(dāng)測試階段的控制參數(shù),幾種汽車控制系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)出來了,到現(xiàn)在為止開發(fā)自動速度控制系統(tǒng)使自動調(diào)諧的模糊邏輯規(guī)則有汽車的速度,符合驅(qū)動器的單獨特性,選這個控制方法變短需時,確定最佳控制速度,使用一個線性靈活的驅(qū)動器軸設(shè)計,此設(shè)計減低了頻率(小于6Hz)適合輛重型卡車。汽車的速度決定了它們的動態(tài)模型,動擺頻率應(yīng)該被精確獲取兩個旋慣量被一個泵彈性的連接起來。Alexander和Loukianov建立了一個健全的穩(wěn)定的控制體系,用于控制內(nèi)燃機和雙缸結(jié)構(gòu)的發(fā)動機。環(huán)滑模式控制方法被使用在驅(qū)動器循環(huán)提供快速并且精確跟蹤節(jié)流孔。一個可適應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)被調(diào)在其他汽車在通行條件下,緩慢的適應(yīng)并且敏感性基于梯度算法PI管理器,結(jié)果被調(diào)整為一份二次方函數(shù)。MartinSommerville提出一份氣動的節(jié)流孔制動器開關(guān)控制計劃。由使用控制三螺線管激活閥門獲得他并且開發(fā)兩個線性模型可以各自地達到節(jié)流閥制動器的預(yù)期速度。為了輸出扭矩控制,Magnus和Lars提出個方法,根據(jù)引擎扭矩控制由估計被傳送的扭矩并且控制它到零,在不同的階段齒輪轉(zhuǎn)移,使用反饋管理器系統(tǒng)必須等待,直到令人滿意。變速桿被到達和中間齒輪可能是Minowa和Kurata[控制技術(shù)根據(jù)PID管理提出。并且扭矩交換器的特性由引擎扭矩調(diào)整節(jié)流孔閥門獲得。最大驅(qū)動軸扭矩是一個電子節(jié)流孔控制參數(shù)。在速度或扭矩控制應(yīng)該是一種快速的響應(yīng),光滑的運動和零個穩(wěn)定狀態(tài)誤差。因此在變化的公路狀況準(zhǔn)確的啟動控制與維護預(yù)期速度或扭矩。4.2傳動器動態(tài)回應(yīng)控制傳動器允許引擎力量逐漸被增加當(dāng)汽車起動并且力量被中斷或轉(zhuǎn)移避免齒輪嚙合時。起步階段的關(guān)鍵點在與AMT的控制。由于一些作用被生成在這個階段,譬如扭轉(zhuǎn)力振動使傳動器的速度差額增加,直線動擺增加。小卡車共振磁通常是在10赫茲到20赫茲之內(nèi)的范圍的柴油引擎。另外相當(dāng)數(shù)量能量被轉(zhuǎn)化為熱與滑行階段時間是按比例在范圍為0.5秒到2.0秒內(nèi)變化。而且被重復(fù)應(yīng)用的負(fù)荷作用生成表面磨損,減少傳動器摩擦板的壽命。圖4說明可變參數(shù)的傳動器滑行階段,傳動器扭矩增量取決于應(yīng)用的夾緊力,當(dāng)它到達最大值時鎖定引擎和傳動器速度與熱能增量取決于扭矩和滑動速度的點研究員的控制方法導(dǎo)致沖擊,例如表面磨損,小摩擦損耗,在滑行時引擎制動的最小時需求。這些都將引起不期望的線性磨損。動態(tài)模型由Centea開發(fā),并且學(xué)習(xí)滑動差異的作用和摩擦系數(shù)。結(jié)果期間表明,摩擦正梯度系數(shù)各種各樣的摩擦材料所影響?;瑒铀俣忍峁┮粋€更好的阻止作用和少許摩擦。佛朗哥和Luigi開發(fā)了公式化的滑動控制技術(shù)如同一個線性時間不變的設(shè)計。傳動器根據(jù)閉合回路以反饋控制。目前,模糊邏輯控制有分析傳動器動態(tài)回應(yīng)特性在滑行階段的特性。AMT標(biāo)準(zhǔn)是一個最重大的因素,有對穩(wěn)定狀態(tài)影響的震動發(fā)生,當(dāng)插入目標(biāo)齒輪轉(zhuǎn)入驅(qū)動器。在傳動齒輪之間無法順利地完成歸結(jié)于速度的不同。標(biāo)準(zhǔn)是汽車的惡化驅(qū)動損失由熱量形式被散發(fā)。驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動扭矩在齒輪期間主要介入在震動中。齒輪對引擎的震動由于慣性扭矩,由速度改變而成,并且這個進程扭矩是重大的,并且更加中意改進震動的扭矩。是首要執(zhí)行的,是對駕駛性能的一個重要限制如果不被阻止。此控制策略提供齒輪嚙合的優(yōu)化時間,尤其是超載駕駛后上坡時。一個州控制技術(shù)被kazumi和yasunori提出,它可以不需要連接傳感器便可以檢測路的坡度,無論上坡或下坡,然后選擇恰當(dāng)?shù)臋n位。InRef〔19〕,一個控制方式被介紹出來之前,要根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)所獲得的路面數(shù)據(jù),和精確的行駛速度,此速度齒輪的傳遞來實現(xiàn)。Minowa所提出的方式是穩(wěn)定狀態(tài)的條件下,燃料消耗是引擎的速度和扭矩的影響,選擇合理的齒輪,提供最低的消耗率,因此要減小齒輪調(diào)速。5AMT控制未來進展AMT技術(shù)的潛能是要克服動力傳遞期間的扭矩的中斷問題,因為要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性和加速度。2005年之后,AMT攜帶DCT技術(shù)控制時被期望很高的,年可以提高好的齒輪質(zhì)量和提高燃料的燃燒率,并降低價格。AMT的將來設(shè)計集中在增加傳遞速度,使引擎操作趨于最佳運行軌跡,從而得到明顯的經(jīng)濟效益。另外,電路轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展也將被加強重視。發(fā)達的電子控制儀器將被越來越廣泛的使用,例如空駛工程中的數(shù)字信號處理器,像在虛擬環(huán)境中迅速還原的可替代的儀器。而且也會有更多的建議會出現(xiàn),關(guān)于適應(yīng)邏輯控制軟件,其中包括車型和駕駛環(huán)境的識別。圖6所示為關(guān)于2005年運輸技術(shù)產(chǎn)業(yè)的預(yù)測數(shù)據(jù),也顯示了在6檔技術(shù)的AMT需求增加2.5個百分點的同時,5檔AMT的需求下降了2.4個百分點。這要歸于速度比率范圍寬,節(jié)省燃料(5%—6%),減少熱量損耗和提速5%的優(yōu)勢。同樣的,5檔AT系統(tǒng)將隨著6檔AT的增加而減少。6結(jié)論目前,AMT控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備和軟件控制功能的數(shù)量持續(xù)增加,使AMT控制系統(tǒng)在國際化大環(huán)境中起越來越重要的作用。如今,AMT技術(shù)致力于機電運輸體系,而不是液壓或氣壓體系。這種情況要歸終于低的基本成本和低的維修上。另外,電子驅(qū)動系統(tǒng)操縱簡單。AMT的控制政策的根本演變要依賴于現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用,例如模糊邏輯,二次方優(yōu)化,離合器動態(tài)響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù),提高扭矩和齒輪運轉(zhuǎn)的效率高,消耗在電機響應(yīng)中的時間少等。所有這些有利因素使得AMT系統(tǒng)在運輸領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。附錄BReviewondevelopmentprogressofautomaticmanualtransmissionscontrolAbstract:lnrecenlyear,thesustainabledevelopmentofautomaticmanuallransmissions(AMTscontrolinvehiclesisconspicuous.Thecontrolapplicationshavegrownfastandsteadilyduetothelremendousprogressinpowerelectronicscomponentsandthecontrolsoftwarethatenhancetherequirementsfordeliveringhighervehiclesperformance.AMTscontroIstrategiesachieveareductioninthedrivelinedynamicoscillationsbehaviorduringgearshiftingandclutchstartingupprocesses.AM-rsfutureexpectationsareanincreaseoftorquecapacity,morespeedratiosandlhedevelopmentofadvancedandefficienlelectroniccontrolsystems.ThispaperconcernswithlheprogressingviewofAMTsinthepast,todayandfuture,givesanoverviewoflhepotentialdynamicproblemsconcernedwithAMTsandsomecontrolstrategiesusedtosolvelhoseproblems.Keywords:AMTscontrolstrategy;clutchdynamicresponse;pneumaticlransmissioncontrolIntroductionTheresearchcarriedoutduringthelastfewyearsonmanualtransmissionsystemsareconsideredasafoundationforautomaticmanualtransmissionresearch.upgradingtheoldmanualstylebyinsertingelectronicequipmentandsoftwaretoimproveshiftquality,enhancefueleconomy,anddevelopmoreefficientandreliablesystems.In1970ScaniaandDaimlerBenzbegantousehalfautomationcontrolmodeasthefirststageforAMTprogress.Intheirmodelthegearshiftingprocesswasoperatedbyelectro—pneumaticsystemafterpressingtheclutchpeda1.Anelectronicmonitorgavesuggestiontothedriverforoptimalgearshifting[1].AmericanEaton’sSmartimprovedthepreviousmodelbyaddingcontrolstrategiesforboththeclutchandtheengine.Inthesecondstage,afullautomaticcontrolsystemwasgeneratedandthefirstproductwasdeliveredtothemarketbyIsuzuin1984followedbyNissan,F(xiàn)ordandRenault,usingthrottlepedalasacontrollingparameterforspeedcontro1.Thethirdstagewasanintelligentautomaticcontrol,inwhichIsuzuandNissanpromotedtheprecedingmodels,pickingupmodemcontroltheorysuchasFuzzylogic,includingenvironmentalparametersandvehiclerunningconditionsintheirmodels[2].Currently,vehiclemanufacturesofAMTsarefocusingonthecustomer’sdemandthatmeansbettershiftqualityandmoreefficienttransmissionsystem,inadditiontofurtherreductionoffuelconsumption.EuropeanlightvehiclemarkethaslowpenetrationofAMTsandautomatictransmissioninthepasttenyears.Ithasgrownslowlyfrom8%tojustover14%becauseconsumersarereluctanttochooseautomatics.IntheUS,AMTdemandhasgrownstronglyandsteadilysothat84%ofcarsareautomaticcurrently.InJapan,themovetoautomaticscamelaterthanintheUSmainlyduetoheavytrafficcongestionthatlimitstheopportunitytoachievemaximumaccelerationorhighspeed.Anyway,AMTshavecometodominatethemarket[3].ChinaenrolledinAMTsresearchesin1984andXinYuanShengcompanyiscurrentlyconstructinganelectrolnechanicalsystemconsistsofDCmotorforactuatingtheclutchandshiftingunitforselectingandshiftingprocesses[4].AMTcontrolstrategiesareveryimportantissuesrequiredtoreducefuelconsumptionanddeliversmoothaccelerationbyminimizingunwantedoscillationswhichhaveadverseeffectsonvehicleperformance.1ConfigurationsofAMTcontrolsystemAnAMTcontrolsystemofavehicleconsistsmainlyoftheengine,clutchandgearshiftcontrolunitsoperatedbycomputersoftware,asisshowninFig.1wherethetransmissioncontrolunit(TCUcommunicateswiththeenginecontrolunit(ECUthroughastandarCANoraseriaIbus[5].Asignalfromthesensorofaaccelerationpedalshowstheoperationmagnitudeotheaccelerationpedal,andthissignalisfedtothegearshiftingcontrolunitandtheECU.Inthegearshiftincontrolunit,thevehiclespeedandthedataofgearpositionsensorsareusedtodeterminethegearshiftingpoint.(1Engine;(2Enginespeedsensor;(3Clutch;(4Strokesensor;(5Clutchactuator;(6Transmission;(7Gearshiftingactuators;(8Gearpositionsensor;(9Drivingwheclmechanism;(IOVehiclespeedsensor;(IIClutchcontrolunit;(12Gearshiftingcontrolunit;(13Computersoftware;(I4Transmissioncontrolunit;(15Acceleration0eaaJSensor;(16Throttlepedal;(I7Enginecontrolunitand;(18Throttleactuator.Fig.1ConfigurationofAMTcontrolsystemTheTCUorthedataacquisitioncardreceivesinformationfromanaloguesensorsandtransferittoacomputersoftwareviaA/DconvertersandI/Ointerface.Alsoadigitalencodercanbeusedformeasuringdataandfeedtheminadigitalformcompatiblewiththecomputersoftware.TheresponseoutputsignalsarefedbackbvD/AconverterstocontroItheclutchandgearshiftingactuators.2ClassificationsofAMTscontrolsystemAccordingtothedrivingactuator’sforcesthatoperatethegearshiftandclutchmovements,AMTfallsintothefollowingcategories.2.1PneumatictransmissionForthistype,thegearshiftingandclutchcontrolprocessesareimplementedbypneumaticservosystem.TheAMTpneumaticcontrolsystem[6]showninFig.2consistsofverticaIandhorizontaIshiftactuatorswhicharemountedonthetransmissiongearboxforthegenerationofdrivingforcesthatareproportionaltothecylinders’internalpressureforactuatingshiftlevers.Pressuresarecontrolledbyusingpneumatic—activatedvalvestoregulatethecompressedinflowandoutflowair(draininresponsetocontrolsignalstogivetheesiredpositiondependingonaschedulermap.Electromagneticsensorsareusedtoindicatethepositionofpneumaticactuators.Theshiftingmechanismisdriventoadesiredpositionaccordingtoaschedulermapthatdefinesactuatingsequences.Thissystemuseslowpressures(0.5MPato0.8MPaforactuators.Neverthelessithasdisadvantagessuchasairleakagefromaclearance,largesizeandlowpositioningprecisionforactuators.Moreover,itisfeasibleonlyfortrucks.(1Positionsensorsignals;(2Electromagneticsensor;(3Pneumaticvalve;(4Drain;(5Verticalcylinder;(6Horizontalcylinder;and(7Pneumaticvalveactuatingsignalsorder.Fig.2AMTpneumaticcontrolsystem2.2Electro—mechanicaltransmissionInsuchasystem,actuatorcontrolisimplementedbyservoelectricdrivessuchasDCmotors,steppermotororlinearelectromagneticactuatorsworkingsynchronouslytoachievethedesiredpositions.Oneofthissystem’
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