液力传动变速箱的设计与仿真毕业设计论文(编辑修改稿)

液力传动变速箱的设计与仿真毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

生产企业对高质量、高水平、高效率的 液力传动变速箱 的需求越来越迫切。 液力传动变速箱设计是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械的整体设计。 通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。 通过毕业设计对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，使得设计、计算 和绘图能力都得到了全面的训练。 现代车辆动力性能的提高和人们对车辆安全性和舒适性的要求使人们对车辆的减速制动性能提出了更高的要求。 液力传动变速箱高速制动力矩大，制动平稳，噪声小，寿命长，而结构体积较小，在现代车辆上得到了日益广泛的应用。 传统的研究液力传动变速器的方法是通过反复的试制和试验，需要很长的时间。 现在使用 UG 仿真科技节省很多的时间。 研究的目的和意义 （ 1）液力传动变速箱设计是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械的整体设计。 通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确 的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。 （ 2）通过设计，把有关课题（机械原理、机械设计、液力传动、 CAD 技术、 UG）中获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到巩固与发展，使理论知识与生活本科毕业设计（论文）通过答辩 2 密切地结合起来。 因此，液力传动变速箱的设计是有关专业基础和专业课后综合性的专业设计。 （ 3）通过设计，熟练的应用有关参考资料，计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，培养学生独立工作与分工合作完成大型设计的能力和在机械整体设计方面所必备的基本技能。 本课题的主要研究内容 本次设计的液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。 设计的主要任务包括总体方案设计、结构与零部件设计、液压控制部分设计、变速箱的三维建模与运动仿真。 液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。 液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。 所采用的换档方式要求带有缓冲阀，使操纵简单、方便，起动平稳， 较大地减轻操作者劳动强度。 除此之外，还要学会湿式多片式液力离合器的设计方法以及设计液压控制整体的油路。 这样，每个部分协调工作，构成完整的液力传动变速箱。 并学会用 UG 建造部件的三维造型和运动仿真。 在设计过程中学会 查阅相关技术文献、资料、手册，并进行计算和绘图及编写文本。 在解决工程问题时必须有全局观点、生产观点和经济观点，并树立正确的设计思路和严谨的工作作风，熟悉机电液一体化技术工作的一般程序和方法。 本科毕业设计（论文）通过答辩 3 2 总体方案的设计 液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档 共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。 总体方案的设计的是： 变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀部件和离合器。 液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。 液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。 主要技术参数和工作原理 驱动 60 吨的液力传动变速箱主要设计参数： 1）外形尺寸： 730560600mm 2）功率： 70Kw 3）转速： 20xxr/min 4）油压： ~ 5）力矩： 6）净质量： ≤400kg 7）变速要求： 四级 本次设计的液力传动变速箱主要利用液力变矩器配合变速箱中的齿轮实现换挡功能。 液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮 旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。 由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排齿轮提高效率。 液力传动变速箱是通过湿式多片液力离合器限制或接通齿轮组中的某些齿轮得到不同的传动比。 所以换挡品质的好坏与这些离合器和制动器有直接关系。 根据汽车挡次的不同，出于成本考虑，经济型车的液力传动变速箱的控制机构通常被设计得很简单。 结构介绍 液力传动变速箱是由变速箱、液力变矩器、油泵总成、主调压阀、溢流阀部件、操纵阀部件和离合器组成。 下面逐 步介绍各个部件： （ 1） 变速箱 本科毕业设计（论文）通过答辩 4 本次变速箱设计选用斜齿圆柱齿轮。 斜齿圆柱齿轮因其使用寿命长，传动平稳和噪声小而得到广泛使用。 设计要求：变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以变速箱的低档布置在靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。 这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。 变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。 通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 轴的设计：输出轴上的功率 P=70kw，转速 n=20xxr/min ，转距 T=70。 （ 2） 液力变矩器 本次设计的 液力变矩器为单级二相三元性结构，选用 冲焊型 液力变矩器。 它有三个工作轮：泵轮、涡轮、导轮。 它 直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。 通过泵轮将输入的机械能转变为工作液体的动能、压力能，再经涡轮将液体的动能转变为机械能而输出，在这一过程中，通过导轮增加了输出力矩。 它能根据外载荷的变化自动完成无级变矩、无级变速的平稳传动，有效衰减了传动中的冲击和震动。 根据动力机净标定转速和功率： nb=ndb=20xxr/min1， Pdb=70kw。 根据液力变矩器的 零工况泵轮公称扭矩 Mbgo= 号为YJH315 型 （ 3）油泵总成 油泵通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。 在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。 本次设计中，泵必须安装在变矩器的机壳上，并靠变矩器的输出轴来驱动。 如果把泵直接安装在变矩器的输出轴上，则就回使变矩器变的体积庞大，而且在工艺上也是有很大的困难。 因此我们根据泵的的动力输入方式，可以确定使用齿轮泵，这样实现起来方便而且效率高 本次设计采用的油泵型式是：月牙型的定量泵。 （ 4）主调压 阀、溢流阀部件 调节主回路油压的调压阀称为主调压阀。 油泵产生的液压调节后形成主油路压力，作为整个液压系统中各阀的基础液压。 当油泵把油液输送到液压系统时，油泵的输出油压随着发动机的转速增加而升高，过高的油压可能引起油泵停转或部件损坏。 为了防止这种现象发生，在液压系统都设有调压阀，以调节和保持主回路的油压，起到限压和溢流的作用。 （ 5）操纵阀部件 操纵阀的作用是通过控制离合器的限制或接通来实现换挡，微动阀的作用是调压。 本科毕业设计（论文）通过答辩 5 液压式操纵阀由总泵 (主缸 )、分泵 (工作缸 )、管路系统、回位弹簧等组成。 具有摩擦阻力小， 传动效率高，质量小，布置方便，接合柔和 (有助于降低猛接离合器时传动系的动载荷 )。 系统刚度好有助于减小自由行程，也便于远距离操纵及采用可翻倾式驾驶室等优点。 本次设计选用液压式操纵阀。 （ 6）离合器 本次离合器设计的要求为摩擦面多，接合平顺柔和；摩擦片浸在油中工作，表面磨损小、使用寿命长，故选用湿式多片液力离合器，共设计两个离合器，即一个前进离合器和一个倒挡离合器。 湿式多片液力离合器的结构包括：离合器盖、回位弹簧，滚针轴承，摩擦片等部件。 主、从动部分和压紧机构是保证离合器处于接合状态并能传递动力的基本结 构，操纵阀是控制离合器限制或接通的装置。 本科毕业设计（论文）通过答辩 6 3 变速箱的设计 变速箱传动方案的设计 总体方案的设计，首先需要知道各轴的分布情况，其次需要根据所给的参数计算出齿轮的齿数和各级传动比。 图 31 为变速箱的总体方案图。 图 31 总体方案图 根据主要参数计算， m in/20xxm in rn  ，所以可以求出各档位之间的 传动比以及各个齿轮的齿数。 见表 31。 说明： 前进一挡： 由输入轴经齿轮 2 和 8 结合，由输出轴输出； 前进二挡： 由输入轴经齿轮 1 和 7 结合，由输出轴输出； 后退一挡： 由输入轴经齿轮 3 和 6，过中间轴，又由齿轮 5和 8，最后有输出轴输出； 后退二挡： 由输入轴经齿轮 3 和 6，过中间轴，又由齿轮 4和 7，最后有输出轴输出； 刹车挡： 由刹车轴，经齿轮 9 和 10，最后控制输出轴。 表 31 挡位齿数表 档位参数 前进一挡 前进二挡 后退一挡 后退二挡 刹车挡 齿数 2Z =28 8Z =48 1Z =48 7Z =28 3Z =48 6Z =48 5Z =28 8Z =48 3Z =48 6Z =48 4Z =48 8Z =48 9Z =32 10Z =32 传动比（ i） 1 本科毕业设计（论文）通过答辩 7 前进挡设计 档数多少影响到档与档之间的传动比比值。 比值过大会造成换档困难。 一般认为比值不宜大于 。 因此如最大传动比与最小传动比之比值愈大，档位数也应愈多。 对于轿车而言，由于其行驶车速高，比功率大，最高档的后备功率也大，即最高档的动力因素大，所以其最高档与起 动档的动力因素间的变化范围较小。 重型货车的比功率更小，使用条件也更复杂，所以一般采用六档至十几个档的变速箱，以适应复杂的使用条件，从而使汽车具有足够的动力性和良好的燃油经济性。 但本设计为了满足使用要求，挡数设计为： 前进为二挡 （ 1）合理选用模数：在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。 但为了经济性和用途的要求，初选模数： m=4。 （ 2）合理选用压力角：对于同一分度圆的齿轮而言，若其分度圆压力角不同，基圆也就不同。 当压力角越大时，基圆直径就越小，渐开线就越弯曲， 轮齿的齿根就会变厚，齿面曲率半径增大，从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。 选用压力角为 20176。 （ 3）合理选用螺旋角：为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击，所有齿轮都要选择较大的螺旋角，一般都在 30 左右。 （ 4）分析齿顶宽：对于正变位齿轮，随着变位系数的增大，齿顶高也增大，而齿顶会逐渐变尖。 所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。 对于汽车变速箱齿轮，一般推荐其齿顶宽不小于 (~)m。 变速箱齿轮主要参数的计算和强度校核 （ 1） 计算输入功率和各挡的转速 假设齿轮的传动 效率 η=。 各轴的 转速 为： 前进一挡速度 ： n1=20xx/=1142r/min 前进二挡速度： n2=20xx/=3571r/min 后退一挡速度： n3=20xx/=1142r/min 后退二挡速度： n4=20xx/=3571r/min 本科毕业设计（论文）通过答辩 8 刹车挡速度： n=1142 1=1142r/min 各轴 的输入功率为： 6 1 . 9 7 K W0 . 9 76 3 . 8 9P6 3 . 8 9 K W0 . 9 76 5 . 8 6P. 9 K 刹ⅢⅡⅠP 各轴的传递扭矩： 2T. 8 N. M56711426 7 . 99550NP95501 T 式 () . 2 N. M5 1 8. 7 63 5 7 5 5 0p9 5 5 0T3刹TMNn （ 2）参数列表 各轴的功率、转速、所传递转矩如表 32 表 32 各轴的数值 轴 参数 电机轴 I 轴 II 轴 III 轴 刹车轴 功率 P（ kw） 70 转速 n（ r/min） 20xx 1142 1142 3571 1142 转矩 T（ Nmm ） 334250 567800 567800 176100 518200 （ 3）各齿轮的旋向确定 为了使各轴的轴向力尽量的小，所以 2 轴上的轴向力的方向相反 ，所以 Z1,Z2,Z3 为右旋。 Z4,Z5,Z6,Z10 为左旋； Z7,Z8,Z9 为右旋 （ 4） 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 ①按设计任务书给定的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮。