毕业设计(论文)汽车底盘横向传动系统.doc
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1、 毕业论文(设计)题 目 汽车底盘横向传动系统 系 部 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 年级 2008级 学生姓名 学 号 指导教师 汽车底盘横向传动系统四川大学锦江学院机械工程系学生: 指导老师: 【摘 要】行星式动力换档变速箱具有:可采用小模数齿轮,零件受力平衡稳定,尺寸小,结构紧凑,结构刚度大,使用寿命长,操纵系统可靠性高,控制方便,传动形式效率较高等优点。主要应用于轮胎式装载饥、铲运机、平地机等,其技术也比较成熟。效率是一个机器最重要的参数之一,本文探讨多行星排变速箱的传动效率,对于以后帮助选择和设计行星传动进而提高效率有着重要的意义。本文略去液力损失(润滑油的搅动和飞溅损
2、失),只考虑齿轮的啮合摩擦损失和轴承的摩擦损失,分别运用啮合功率法、速比法、力矩法进行效率计算与分析,并简单的对变速箱进行计算机辅助分析。【关键词】 行星 变速箱 传动效率 计算 分析Construction Machinery Power Shift Transmission Transmission Efficiency analysis【Abstract】The power shift gear box has the structure compact, the economical space, the load capacity to be big, the transmissio
3、n efficiency is high, the space between teeth shoulders, the structure rigidity good, to realize slightly through the hydraulic system with the aid of engines power, shifts gears stably, is advantageous realizes merits and so on power and automatic shift. Therefore, on work machineries and so on cit
4、y, project, mine has obtained the widespread application in recent years. The research mansion labor power shift gear box planet transmissions efficiency, regarding helps us to absorb with the digestion mansion labor technology, and the later reasonable choice and the design planet transmission has
5、the vital significance. In the planetary transmission, the power loss contains has: In the tooth profile meshing friction loss, bearings friction loss and the fluid strength lose (lubricating oil agitation and spatter loss). And the fluid strength loses to the low speed or high speed not the planeta
6、ry.【Keyword 】 The Power Changes To Block a Velocity Variation Box Planetary Gear Drive Efficiency Speed Ratio目 录绪论11 变速箱的发展11.1 变速箱的发展历程11.2 变速箱发展情况111.3 国产变速箱的发展21.4 国外变速箱进入中国的情况21.5 目前我国变速箱的发展情况22 变速箱理论32.1 变速箱的功用和要求32.1.1 变速箱的功用32.1.2 变速箱的要求32.2 变速箱的分类32.2.1 按传动比变化32.2.2 按操纵方式32.3 动力换挡变速箱442.3.1
7、定轴式变速箱42.3.2 行星式变速箱42.3.3 定轴式与行星式对比53 行星式变速箱的结构53.1 基本行星排753.2 行星轮传动的转矩分析74 行星式变速箱效率分析计算94.1 基本方法-速率比法994.2 ZL80B结构特征11104.3 ZL80B行星排自由度及档位分析104.4 变速箱各级传动比计算114.4 变速箱各级传动效率计算154.5 效率分析195 电算法在变速箱中的应用205.1 基于Delphi的可视化变速箱设计系统16205.2 基于C程序的变速箱计算分析215.2.1 C语言简介17215.2.2 结构特点215.2.3 C程序应用于变速箱计算1821参考文献2
8、3致 谢24绪论随着现代汽车的飞速发展,对小汽车的灵活驾驶、城市交通便捷、空间利用等要求越来越高。针对于小汽车泊车入位问题也逐渐受到人们的关注。目前,自动泊车入位系统在国外已经并不罕见,国内的大众途安、帕萨特、帕萨特cc、斯柯达昊锐、丰田皇冠奔驰、宝马、雷克萨斯LS等已有配备。汽车底盘横向传动系统是为了解决复杂,繁琐的泊车入位问题而研究的一项机械化的新技术为方便汽车的泊车,节约空间。目前高档汽车中已经实现了自动泊车系统,但是还是比较占用停车空间,并且不足够灵活,以及该技术不容易普及到普通家庭用车,市场缺口还是很大,所以汽车底盘横向传动系统是最佳的选择,这项机械自动化的系统将为未来的汽车发展趋势
9、奠定良好的基础。1 变速箱的发展、现状、趋势1.1 我国变速箱的发展概况我国最早的工程机械传动元部件配套企业是始于1960年成立的“杭州齿轮厂”,即目前我国最大的工程机械变速箱制造企业杭齿工程机械变速箱分公司。接着由杭齿援建,在成都成立了 “四川齿轮厂”。随后的几十年通过不断的努力和技术引进,我国的工程机械传动技术有了快速的发展。从总体来看,目前我国工程机械的发展共经历了3个阶段,第一阶段为60年代的摸索仿制阶段,第二阶段为70年代的自力更生研制阶段,第三阶段为80年代到90年代的技术引进、合资开发阶段2。通过技术引进和消化吸收国外工程机械变速箱的生产技术,我国在行星式变速箱的设计开发能力上有
10、了一个飞速的发展,已能将其开发生产用于装载机、推土机、平地机、铲运机、集材机等的各种动力换档行星式变速箱系列产品3。目前国内的主要生产厂家有柳工集团、徐工、山东临沂齿轮厂以及厦工、龙工、成工、烟工、宜工等企业。1.2 变速箱的现状目前工程机械采用最多液力机械传动是由动力换挡变速器和液力变矩器构成4,因为有两个“变”字,所以被简称为“双变”。按变速箱的结构形式分,目前世界上变速箱一直是保持两大流派,一种是像德国ZF(采埃孚)和美国DANA(德纳)那样的定轴式箱,另一种就像目前我国用得最多的CAT(卡特彼勒)、小松等所用的行星式变速箱。1.2.1国外变速箱的发展现状近年来,国外工程机械在变速箱的设
11、计上不断发展更新,采用新的技术。在行星式变速箱方面,Caterpllar(卡特彼勒)是全球最大的轮式装载机生产供应商,采用的一般都是行星式动力换挡变速箱,用于4吨与5吨的装载机。如下图1.1所示是美国Caterpllar(卡特彼勒)公司应用于 950G 装载机上的行星式变速箱4,可实现前进四档和后退四档的行走方式。该变速箱目前正在卡特彼勒制造的最大轮式装载机 994F 上普遍使用。行星动力变速箱采用了重型零件,可以应付最艰巨的作业条件。 内置的电子控制装置提高了换档的质量、工作效率和耐用性。另外在日本小松WS16S-2铲运机上采用了电液自动换挡系统,其变速箱为行星式自动换档变速箱,该变速箱可实
12、现前8后1的自动换档,由计算机控制完成,图1.2为传动简图。图1.1 CAT行星式动力换挡变速箱 图1.2 WS16S-2 变速箱传动简图图1.3 DANA 36000系列的变速箱 图1.4 ZF 4WG210定轴式动力换挡变速箱在定轴式变速箱方面,美国DANA公司和德国ZF公司生产定轴式变速器的技术都是世界上一流的。上图1.3所示为美国 DANA公司生产的36000系列定轴式变速器,用于轮式装载机上,可实现前进4档后退4档;图1.4是德国ZF公司生产的 Ergopower 变速器 WG210,采用的变矩器为单级单相三元件,挡位为前六后三。在中国市场方面,这两家公司生产的定轴式变速箱的市场份额
13、都较少,其主要原因是,美国DANA公司想在中国搞独资。而德国ZF公司生产的对普通用户来讲,其价格太高。1.2.2国内变速箱的发展现状 在行星式变速箱方面,目前我国采用的有两种,一种是沿用老的简单行星式变速箱,只有两个行星排(称作简单行星式),制造和维护都比较简单容易。另一种像引进的卡特彼勒、小松等复杂的多排行星式。就中国的实际情况,虽然老的简单行星式变速箱仍在广泛的使用,但其故障率高,技术也很落后。复杂的行星式其制造难度又非常大,很难形成完整的产品,四川齿轮厂引进的卡特彼勒就是一个例子。所以目前我国正瞄向世界一流的采埃孚箱,并且将成为我国新型“双变”技术的主流,因为它有杭齿引进和柳工与其合资的
14、技术基础。但是目前我国装载机采用最广泛的传动系统是在1970年柳工和天工合作开发的双涡轮简单行星式动力换挡变速器。图1.4为杭齿生产的ZL50变速箱,为行星式动力换挡变速箱,可实现前2后1空1的行走方式。 图1.4 ZL50变速箱 图1.5 杭齿 4WG180 变速箱在定轴式变速箱方面,近年来我国大部分使用的是沿用20世纪60年代开发的,经过二十多年的努力,为了满足市场需求和缩短与发达国家的距离,变速箱技术已开始对实现电液换挡或液力换挡的全挡位动力换挡定轴式变速器的研发4,像杭齿引进的德国采埃孚(ZF)公司的技术,图 1.5 为杭齿 4WG180变速器,可实现前四后三。1.3变速箱的趋势1.3
15、.1国外变速箱的发展趋势 从国外变速箱的研究现状来看,行星式和定轴式的变速箱相比都各有其优劣,但在成本造价上定轴式变速箱有更大的优势,据业内有关专家估算,行星式变速箱的成本造价要高出相同技术水平的定轴式变速箱 50%。因此自 20 世纪 80 年代以来,卡特、小松等公司均由行星式变速箱转而采用定轴式变速箱,尤其体现在中小机型工程机械上。另外在传动形式上,今后都将采用电子控制系统来实现自动换档,从而改善换档品质,减轻驾驶员劳动强度,改善动力性、经济性、平稳性。1.3.2国内变速箱的发展趋势从国内变速箱的研究现状来看,1970年柳工与天工所合作开发成功的ZL50轮式装载机传动系统,双涡轮液力变矩器
16、加简单行星式动力换挡变速箱,这种双变在中国工程机械行业中称霸了三十多年,目前仍在唱主角。传动技术发展到今天来看,这种双变也存在着效率低,不符合今天节能降耗的要求。同时结构上也存在引起可靠性差及寿命短的缺陷。而采用三元件液力变矩器加定轴式变速器,相同情况下其传动效率、动力性、和经济性都有大幅度提高。因此,今天急需更新换代,急需高效节能、高可靠性、高技术水平的新型双变来取代。从中国整个变速箱产品走向来看,今后走采埃孚箱的技术路线将是中国新型双变的主流。 2 变速箱2.1 变速箱的功用、原理、要求2.1.1 变速箱的功用5(1)改变发动机和驱动链轮间的传动比,从而改变机械的牵引力和行驶速度,以适应各
17、种工况的需要。(2)实现倒挡,使机械能倒退行驶。(3)实现空档,既切断传动系统的动力,在发动机运转情况下,机械能长期停车,以便于发动机启动和动力输出的需要。2.1.2变速箱的原理手动变速箱主要是由齿轮和轴组成,通过不同齿轮组合产生变速变矩;而自动变速箱是由液力变扭器、行星齿轮、液压操纵系统组成,通过齿轮组合和液力传递的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是自动变速箱最具特点的部件,它由泵轮、涡轮、导轮等构件组成,直接输入发动机动力传递扭矩与离合作用。涡轮和泵轮是一对工作组合,它们就像相对放置的两台风扇,一台主风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转,流动的空气风力成为动能传递的媒介。如用液体代替
18、空气成为传递动能的媒介,泵轮将会通过液体带动涡轮旋转,再在涡轮和泵轮之间加上导轮以提高液体的传递效率。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大,而且效率偏低,因此再在涡轮后面串联几排行星齿轮以提高效率,液压操纵系统会随发动机工作的变化自行操纵行星齿轮实现自动换档。2.1.3 对变速箱的要求6(1)具有足够的档位和合适的传动比6,以满足使用的要求,使机械具有良好的牵引性、燃料经济性和高的生产率。(2)工作可靠、使用寿命长、传动效率高、结构和制造简单、维修方便。(3)换档操作应轻便,不允许出现同时挂两个档、自动脱档、跳档等现象。对于动力换档变速箱还要求,换档离合器能结合平稳,传动效率高。2.2 变速箱
19、的类型2.2.1 按使用方法分(1)手动变速箱(MT) 手动变速箱又称手动挡,即用手拨动变速杆才能改变变速箱内的齿轮啮合位置,以改变传动比,从而达到变速的目的。踩下离合时候,方能拨动变速杆。如果驾驶技术好,装手动变速箱的汽车在加速、超车时比自动变速车快,同时也省油。(2)自动变速箱(AT) 自动变速箱采用行星齿轮机构进行变速,它能根据油门踏板程度和车速变化自动地进行变速。而驾驶者只需要操纵加速踏板控制车速即可。一般来讲,常用的自动变速箱有以下几种类型:液力自动变速箱、液压传动自动变速箱、 电力传动自动变速箱、有级式机械自动变速箱和无级式机械自动变速箱等。其中,最常见的是液力自动变速箱。液力自动
20、变速箱主要是由液压控制的齿轮变速系统构成,主要包含自动离合器和自动变速箱两大部分。它能根据油门的开度和车速的变化,进行自动换挡。(3)无级变速箱(CVT) 无级变速箱是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。因此,其比传统自动变速箱结构简单,体积更小。另外它可自由改变传动比,从而实现无级变速,使汽车的车速平稳变化,没有传统变速箱换挡时那种“顿”的感觉。无级变速箱属于自动变速箱的一种,但它能克服普通自动变速箱油门反应慢、“突然换挡”、油耗高等缺点。2.2.2 按传动比变化分(1)有级式变速箱有级式变速箱是目前使用最广的一种。它采用的是齿轮传动,有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同,有轴线固定式变速箱
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