拖拉機(jī)電控機(jī)械式多檔自動(dòng)變速器畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目 拖拉機(jī)電控機(jī)械式多檔自動(dòng)變速器 專(zhuān) 業(yè) 數(shù)控加工與維護(hù)工程 班 級(jí) 0 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 西安工業(yè)大學(xué)函授部二 0 0九 年摘 要 變速器是汽車(chē)的重要組成部分，而自動(dòng)變速器的應(yīng)用更是越來(lái)越普及。本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)變速理論的運(yùn)用和對(duì)以往國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)的考察，試設(shè)計(jì)出了拖拉機(jī)電控機(jī)械式多檔自動(dòng)變速器，采用平行軸式齒輪傳動(dòng)，軸上的齒輪都是處于常嚙合狀態(tài)，通過(guò)各自的離合器可使某對(duì)常嚙合齒輪變成主被動(dòng)旋轉(zhuǎn)件，從而得到各種不同擋位的輸出。它避免了在普通變速器中存在的換檔沖擊，使傳動(dòng)更平穩(wěn)，且油耗量比普通變速器要低7%到10%。本次設(shè)計(jì)的變速器共有25個(gè)檔位（16個(gè)前進(jìn)檔和9個(gè)倒檔），最大

2、速度為20km/h，最小速度為0.5 km/h。電控單元根據(jù)節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)，車(chē)速信號(hào)，檔位開(kāi)關(guān)信號(hào)，冷卻液溫度信號(hào)，以及額外負(fù)荷信號(hào)等，決定自動(dòng)變速器的換檔時(shí)機(jī)，及時(shí)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的換檔電磁閥的動(dòng)作，使自動(dòng)變速器切換至相應(yīng)的檔位，降低了駕駛員的駕駛強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)主要包含變速箱的總體設(shè)計(jì)，軸的設(shè)計(jì)與校核，軸承的選用與校核，離合器及齒輪的設(shè)計(jì)，液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 以后，汽車(chē)制造業(yè)面臨著國(guó)際水平的競(jìng)爭(zhēng)和前所未有的挑戰(zhàn)。自動(dòng)變速器已成為現(xiàn)代汽車(chē)減輕駕駛員強(qiáng)度，提高乘坐舒適性以及改善排氣凈化的重要裝置，也是汽車(chē)檔次的重要標(biāo)志之一。因此，自動(dòng)變速器在汽車(chē)上的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普及。隨著汽車(chē)產(chǎn)品科技含量的迅速提高和

3、汽車(chē)擁有量的不斷增加，汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)了其他行業(yè)的繁榮，帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)在某些地方，尤其是汽車(chē)的核心技術(shù)變速器，還不能和國(guó)際上先進(jìn)的國(guó)家相比，所以我們要努力的地方還很多。這次設(shè)計(jì)是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是在我大學(xué)三年之后的設(shè)計(jì)作品。我在經(jīng)過(guò)仔細(xì)的思考和調(diào)查之后選擇了這個(gè)課題。主要基于三方面的原因：第一 重要性，由上面的簡(jiǎn)單介紹知道該課題是非常重要的一個(gè)課題。只要我們國(guó)家在變速器上取得較大的技術(shù)上的突破，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)在國(guó)際上就會(huì)站的更穩(wěn)。第二 興趣，經(jīng)過(guò)大學(xué)三年的學(xué)習(xí)，我知道我在工程設(shè)計(jì)方面有一定的興趣，也因此我有可能會(huì)做的更投入。這次設(shè)計(jì)是在孫美維老師的指導(dǎo)

4、下完成。由于我個(gè)人知識(shí)淺薄、所知有限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，還需要以后繼續(xù)努力提高。關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速器、齒輪、離合器、軸、液壓控目 錄第1章 緒 論61.1 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述61.2 研究的目的與意義61.3 電控機(jī)械式多擋自動(dòng)變速器的工作原理71.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與方法7第2章 總體設(shè)計(jì)72.1 變速器的機(jī)械機(jī)構(gòu)組成72.2 自動(dòng)變速器的總體布置8第3章 設(shè)計(jì)校核83.1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)校核83.2 軸的校核103.3 軸承的選擇與校核143.4 離合器的設(shè)計(jì)1163.4.1 摩擦片的尺寸1163.4.2 摩擦片的材料1263.4.3 摩擦面對(duì)數(shù)1263.

5、4.4 離合器接合的軸向壓力1273.4.5 油缸的半徑1373.4.6 復(fù)位彈簧力1383.5 換擋控制19結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)第1章 緒 論1.1 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述AMT的發(fā)展可分為兩個(gè)階段。首先是半自動(dòng)的SAMT階段。機(jī)械式變速器的電控自動(dòng)化始于70年代中期，瑞典的Scania的CAC系統(tǒng)和德國(guó)DamlerBenz的EPS系統(tǒng)均采用了半自動(dòng)操作方式（SAMT），使得換擋動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。由電子控制的氣動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換擋，而換擋時(shí)刻由駕駛員-踩離合器踏板來(lái)確定，電子顯示器可提示駕駛員何時(shí)為最佳換擋時(shí)刻。第2階段是全自動(dòng)階段。世界上第1種全自動(dòng)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器是1984年五

6、十鈴公司投放市場(chǎng)的NAVI-5，同時(shí)期出現(xiàn)的還有日本Nissan、Hino和美國(guó)Eaton的全自動(dòng)變速系統(tǒng)。1988年德國(guó)ZF公司將其Autoshift系統(tǒng)裝車(chē)使用。在此領(lǐng)域開(kāi)展研究的還有美國(guó)Ford、意大利Fiat、法國(guó)Renault和瑞典的申寶等其他大型汽車(chē)企業(yè)，使全自動(dòng)AMT逐步進(jìn)入實(shí)用階段。這種電控機(jī)械式自動(dòng)變速器既具有液力自動(dòng)變速器自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)，又保留了原手動(dòng)變速器齒輪傳動(dòng)的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易制造的長(zhǎng)處。它揉合了二者優(yōu)點(diǎn)，是非常適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械變速器上進(jìn)行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動(dòng)操作系統(tǒng)的換擋桿部分，生產(chǎn)繼承

7、性好，改造的投入費(fèi)用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點(diǎn)是非動(dòng)力換擋，這可以通過(guò)電控軟件方面來(lái)得到一定彌補(bǔ)。如上所述，雖然在客車(chē)上AT比較適合于高級(jí)旅游客車(chē)。而一般城市公共汽車(chē)在裝用進(jìn)口的Aillison自動(dòng)變速器時(shí)，其價(jià)格每臺(tái)在1317萬(wàn)元左右，已大大超過(guò)與其配套的康明斯、玉柴等發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格，難以接受。這也是國(guó)外如日野的蘭帶客車(chē)、ZF_Astromic、伊頓等重型載貨汽車(chē)多用（AMT）的原因。對(duì)于轎車(chē)，日本的ASKA車(chē)最早應(yīng)用AMT，近年來(lái)瑞典的SAAB、德國(guó)的BMW-M3、法拉利F1等也裝用AMT，特別是大眾Lupo,轎車(chē)（油耗2.99L/100km）已向人們證明，要想今后達(dá)到3L/100

8、km的油耗目標(biāo)，只有用AMT或MT手動(dòng)，AT無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在幾種自動(dòng)在幾種自動(dòng)變速器中，AMT的性能價(jià)格比最高。在中低檔轎車(chē)、城市客車(chē)、軍用車(chē)輛、載貨車(chē)等方面應(yīng)用前景較廣闊。1.2 研究的目的與意義變速器是汽車(chē)的重要組成部分。它是用一種改變主被動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比，一方面改變汽車(chē)的行使速度，另一方面改變傳動(dòng)扭矩的裝置。變速器除通過(guò)改變速比使輸出合適的扭矩之外，尚需保證汽車(chē)能前進(jìn)、倒退，并保證汽車(chē)變速時(shí)減小換檔沖擊，以及汽車(chē)停駛時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)力的不斷提高，各種能量如機(jī)械能、電能、熱能等廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)實(shí)踐中，而能量之間的轉(zhuǎn)換、控制以及傳遞，成為人們?cè)趶V闊的科學(xué)領(lǐng)域中

9、十分重視和研究的重要課題。在適應(yīng)汽車(chē)速度和扭矩的調(diào)整中，人們首先開(kāi)發(fā)了手動(dòng)變速器，后來(lái)隨著科技的發(fā)展，液壓技術(shù)和電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們又開(kāi)發(fā)了在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔的自動(dòng)變速器。在現(xiàn)時(shí)生活中，自動(dòng)變速器的的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越顯著其集中表現(xiàn)在：1.明顯減少了離合器操作和頻繁換擋，簡(jiǎn)化操作、減輕駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了行車(chē)安全性。2.汽車(chē)起步、加速更平穩(wěn)，能吸收和衰減換擋過(guò)程的振動(dòng)和沖擊，提高乘坐舒適性。同時(shí)可避免因外界負(fù)荷突增而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，提高了燃油的經(jīng)濟(jì)性，降低了尾氣排放的污染。3.實(shí)現(xiàn)了負(fù)載自動(dòng)換擋，提高汽車(chē)的動(dòng)力性能和通過(guò)性。這些優(yōu)點(diǎn)更突出了自動(dòng)變速器的優(yōu)越性。拖拉機(jī)在現(xiàn)代社會(huì)中的地位

10、越來(lái)越顯著，應(yīng)用的地方也越來(lái)越多，這也要求拖拉機(jī)的性能要不斷的提高以滿足使用要求。1.3 電控機(jī)械式多擋自動(dòng)變速器的工作原理電控機(jī)械式自動(dòng)變速器是一種由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器。它以其傳動(dòng)效率高、成本低和易于制造等優(yōu)點(diǎn)在自動(dòng)變速器家族中占有重要的位置。它是在傳統(tǒng)固定軸式變速器和干式離合器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用電子技術(shù)和自動(dòng)變速理論，以電子控制單元（ECU）為核心，通過(guò)液壓執(zhí)行系統(tǒng)控制離合器的分離與結(jié)合、選換擋操作以及發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)的調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)起步、換擋的自動(dòng)操縱。這種自動(dòng)變速器主要包括3個(gè)部分：自動(dòng)離合器、齒輪式機(jī)械變速器和電子控制系統(tǒng)。AMT控制的基本思想是：根據(jù)駕駛員的意圖（

11、加速踏板、制動(dòng)踏板、選擇器開(kāi)關(guān)等）和車(chē)輛的狀態(tài)（發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車(chē)速、擋位），依據(jù)設(shè)定的規(guī)律（換擋規(guī)律、離合器結(jié)合規(guī)律等），借助于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（供油執(zhí)行機(jī)構(gòu)、選擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、離合器分離和結(jié)合機(jī)構(gòu)），對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器）進(jìn)行聯(lián)合操縱。1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容與方法查閱有關(guān)自動(dòng)變速理論的文獻(xiàn)資料，掌握電控機(jī)械式有級(jí)變速的基本原理，加深對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的了解。通過(guò)對(duì)別人的設(shè)計(jì)理論的學(xué)習(xí)，并運(yùn)用自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)課及專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)，解決自己設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題。由于自己所學(xué)知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，定會(huì)遇到不少難題，這時(shí)及時(shí)查閱相關(guān)書(shū)籍，實(shí)在不明白向老師請(qǐng)教，直至解

12、決了難題。本課題設(shè)計(jì)的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器通過(guò)齒輪副的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變輸出的速度，另外在液壓離合器的作用下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。由于本變速器是應(yīng)用于拖拉機(jī)上的，要求齒輪的強(qiáng)度一定要好。拖拉機(jī)高速和低速行駛的時(shí)候比較少，所以高速檔和低速檔也可以相應(yīng)的減少，由于其主要工作在一般的速度下，故中間檔的變速應(yīng)該多一點(diǎn)。且拖拉機(jī)的工作環(huán)境差別比較大，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到，以使其能滿足大部分的工作要求。由于變速器的功率比較大，所以其中的齒輪，軸和軸承都需要校核，同時(shí)還應(yīng)考慮總重量問(wèn)題，它與材料，齒輪和各軸的空間布置有關(guān)，一定要在滿足條件要求的情況下使總重量最小?？傊谠O(shè)計(jì)中要參考很多資料，要不斷思考，不斷的嘗試。

13、整個(gè)設(shè)計(jì)在邊計(jì)算、邊畫(huà)圖、邊修改的過(guò)程中完成。第2章 總體設(shè)計(jì)2.1 變速器的機(jī)械機(jī)構(gòu)組成自動(dòng)變速器的機(jī)械機(jī)構(gòu)主要有以下幾部分組成：一 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 主要由一系列相互嚙合的齒輪及其支承軸以及作為基礎(chǔ)件的殼體組成。其作用是改變轉(zhuǎn)速、改變轉(zhuǎn)矩和改變旋轉(zhuǎn)方向。二 液壓控制系統(tǒng) 主要由油泵、液壓系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)組成。油泵也就是動(dòng)力源，它向控制機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)供應(yīng)壓力油以完成換擋，同時(shí)向齒輪系統(tǒng)提供潤(rùn)滑油。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行構(gòu)件也是液壓系統(tǒng)的組成部分?？刂葡到y(tǒng)的作用是在汽車(chē)行駛過(guò)程中接收信號(hào)，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中建立或卸出油壓，通過(guò)控制離合器的工作，使變速器得到不同的擋位。同時(shí)，它能改善換擋的平順性?？刂茩C(jī)構(gòu)

14、由主油路系統(tǒng)、換擋信號(hào)系統(tǒng)、換擋閥系統(tǒng)和緩沖安全系統(tǒng)組成。這些系統(tǒng)又由液壓控制閥及相關(guān)油路構(gòu)成。其中主油路系統(tǒng)控制主油路的油壓。換擋信號(hào)系統(tǒng)測(cè)量汽車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷與行駛車(chē)速的大小，并將他們轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)引至換擋閥。緩沖安全系統(tǒng)的主要作用是保證換擋的平順性和舒適性。三 冷卻、濾清裝置 由冷卻泵，過(guò)濾器組成。主要作用是保證變速器的可靠工作，提高變速器的使用壽命。四 電子控制系統(tǒng) 由傳感元件、電子控制單元和電磁閥組成。傳感元件提供車(chē)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等信號(hào)，電子控制單元以此為依據(jù)確定換擋或鎖止時(shí)機(jī)，然后將相應(yīng)的控制信號(hào)輸送給電磁閥。電磁閥可通過(guò)控制液壓控制閥的工作來(lái)完成電子控制單元下達(dá)的換擋、鎖

15、止等命令。2.2 自動(dòng)變速器的總體布置自動(dòng)變速器有多種布局方式，其布局形式滿足總體設(shè)計(jì)要求也是重要的一步。因此，布局也是一種總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。其展開(kāi)圖及殼體如圖所示： 圖2-1 變速器展開(kāi)圖第3章 設(shè)計(jì)校核3.1 齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)校核根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，AMT變速器是針對(duì)東方紅1203R橡膠履帶拖拉機(jī)傳動(dòng)要求開(kāi)發(fā)，要滿足拖拉機(jī)在0.520km/h的速度范圍內(nèi)高速行使，且已知發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速2300rpm，中央傳動(dòng)比21.32，驅(qū)動(dòng)鏈輪節(jié)距178mm，齒數(shù)為17。由于速度范圍比較大，且拖拉機(jī)工作時(shí)的工況相差比較大，這就要求傳動(dòng)的擋位要多一些。根據(jù)要求，變速器的傳動(dòng)比在0.9839.17之間。在

16、本次設(shè)計(jì)中，按等比級(jí)數(shù)分配傳動(dòng)比，初步定為16個(gè)前進(jìn)擋，9個(gè)倒擋，確定其傳動(dòng)方案，由于變速箱中的齒輪和離合器太多，為了便于區(qū)分，暫把各齒輪和離合器標(biāo)號(hào)。其傳動(dòng)示意圖如下：圖3-1 變速器展開(kāi)示意圖 齒輪的齒數(shù)、模數(shù)初定如下：Z1=26，Z2=57，Z3=31，Z4=29，Z5=21，Z6=37，Z7=52，Z8=34，Z9=49，Z10=27，Z11=32，Z12=30，Z13=43，Z14=59，Z15=26，Z16=41，Z17=53，Z18=20，Z19=53，Z20=29，Z21=34，Z22=22，由于受力較大，m=5。其中材料都選用40Cr調(diào)質(zhì)加表面淬火、精度取7級(jí)精度。齒輪1、2

17、的校核：由下面軸的校核時(shí)力的分析知，齒輪1的圓周接觸力Ft=20299.6N，彎曲強(qiáng)度條件式為： （3-1）式中：斜齒輪的齒形系數(shù)，可近似地按當(dāng)量齒數(shù)由表10-5查取；斜齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)，可近似地當(dāng)量齒數(shù)由表10-5查?。宦菪怯绊懴禂?shù)，數(shù)值查圖10-28。查表差值計(jì)算小齒輪、，大齒輪 、，。因此按小齒輪校核，其中，計(jì)算并查表得：=1.5、1.17、1.2、1.2，所以K2.527。；其中： 使用系數(shù)，由表10-2查??；動(dòng)載系數(shù)，由圖10-8查??；齒間載荷分配系數(shù)，由表10-3查取；齒向載荷分配系數(shù)，由圖10-15查??；則：即該對(duì)齒輪的彎強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足強(qiáng)度要求，由于轉(zhuǎn)速較高，因此接觸疲勞強(qiáng)度也要

18、計(jì)算。于是接觸疲勞強(qiáng)度條件是： (3-2)式中：u傳動(dòng)比，外接時(shí)“+”，內(nèi)接時(shí)“-”；端面重合度；則： ；即接強(qiáng)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足強(qiáng)度要求。由于齒輪太多，故本設(shè)計(jì)的齒輪校核中，就不一一校核了，只選擇了受力較大的齒輪校核一下。有軸的校核可知，受力較大的齒輪組:Z20=29和Z14=59，其Ft=82468.26N 查表差值計(jì)算小齒輪、，大齒輪、，。因此按小齒輪校核，其中，計(jì)算并查表得：=1.5、1.1、1.2、1.514，所以K2.9978，由圖10-26得：，帶入彎曲強(qiáng)度條件式（3-1）為： 即該對(duì)齒輪的彎強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足強(qiáng)度要求，由于轉(zhuǎn)速在高檔位時(shí)較高，因此接觸疲勞強(qiáng)度也要計(jì)算。于是接觸疲勞強(qiáng)度條件式（3

19、-2）： 則： ；即接強(qiáng)也滿足強(qiáng)度要求。3.2 軸的校核該軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，頭部裝有離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。軸端有鍵槽，軸承初步選用圓錐滾子軸承30309，兩個(gè)軸承型號(hào)一樣。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： （3-3）式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa ； T軸所受的扭矩，單位為Nmm； 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； N 軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； P軸傳遞的功率，單位為KW； d計(jì)算截面處的直徑，單位為mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa；由可以估算軸的最小軸徑d35.74mm(才料選用40cr調(diào)質(zhì)),又因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵槽，最后確定受力處最小軸徑d=45mm。由于P1=110kw，所以所受扭距 該軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及受力模型如

20、圖：圖3-2受力分析計(jì)算Fa=5120.8N,Ft=20299.6N；Fr=7619.9N；根據(jù)力矩平衡分別計(jì)算得：, ；， ；彎扭矩計(jì)算：； 下面做彎扭矩圖: （3-3）彎扭矩圖； 顯然齒輪所在的截面是危險(xiǎn)截面，按照第三強(qiáng)度理論， 。通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而有扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則通常不是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為。式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，??；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，??；如扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取。在這兒取，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，代入上式則有軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 （3-4

21、） 式中：軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa；M 軸所受的彎矩 ，單位為Nmm；T軸所受的扭矩，單位為；W軸的抗彎截面系數(shù)，單位為,計(jì)算公式查機(jī)械設(shè)計(jì)P373表15-4；對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的需用彎曲應(yīng)力，其值可查機(jī)械設(shè)計(jì)P362表15-1（材料選為40cr調(diào)質(zhì)）。查表計(jì)算：由上面的計(jì)算可知第一軸完全滿足強(qiáng)度要求。由于軸也很多,本次校核中也只選擇受力較大的第八軸校核一下。下面第八軸的校核：該軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸上有兩個(gè)的齒輪，其中一個(gè)齒輪與軸以花鍵連接到一起，另一個(gè)齒輪由位于中心軸上的兩個(gè)球軸承支承，初步選用深溝球軸承6311。軸兩端的軸承初步選用圓錐滾子軸承30311。由可以估算軸的最小軸徑d60.36mm

22、(材料選用40cr調(diào)質(zhì)),最后取 d=70mm。其最低轉(zhuǎn)速n=120.67r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為式中，為從發(fā)動(dòng)機(jī)至傳動(dòng)軸之間的總效率，即其中、分別為傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)副、及各對(duì)軸承的效率，其數(shù)值查表2-4機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查表得所以： 而扭矩為該軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及受力模型如圖：（3 -4）軸8受力示意圖Fr1H Fr2H Fte Fae Fre Fr2V MH2 MV Fr1V Fr2H 其中：，； 根據(jù)力矩的平衡分別計(jì)算得：，；下面做彎扭矩圖:（3-4）軸8彎扭矩圖； ； 顯然齒輪所在的截面是危險(xiǎn)截面，扔按照第三強(qiáng)度理論， 。引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為。式中，取，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，代入上式

23、則有軸的彎扭合成強(qiáng)度條件式（3-4）： 查表計(jì)算：由上面的計(jì)算可知第8軸也完全滿足強(qiáng)度要求。由于第八軸是受力最大的軸，只要它滿足強(qiáng)度要求，其他的也一定滿足。在這里就不校核了。3.3 軸承的選擇與校核第八軸軸承的選擇校核及壽命計(jì)算：力學(xué)模型如圖：圖3-5受力分析圖圖中兩端處是軸承受力點(diǎn)，由軸校核時(shí)的力計(jì)算知道：，；根據(jù)力矩的平衡分別計(jì)算得：，；總支反力：； ；軸承選用的是成對(duì)使用的圓錐滾子軸承，其中左端軸承開(kāi)口向右，右端軸承開(kāi)口朝左。查機(jī)械設(shè)計(jì)P322表13-7得,Y值由機(jī)械設(shè)計(jì)P321表13-5查出，其值由與e的關(guān)確定。其中,因此可以估算：； 此時(shí)有： （3-5） 即： ；按上式求得的當(dāng)量動(dòng)載

24、荷僅為一理論值。實(shí)際上，在許多支承中還會(huì)出現(xiàn)一些附加載荷，如沖擊力、不平衡作用力、慣性力以及軸撓曲或軸承座變形產(chǎn)生的附加立等等，這些因素很難從理論上精確計(jì)算。為了計(jì)及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)，其值參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)P321表13-6。故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為： （3-6）因軸承運(yùn)行中有中等沖擊，查表13-6取=1.5,則；計(jì)算軸承壽命：工作壽命基本上足拖拉機(jī)的使用要求；由第八軸的校核知：其他軸的強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足強(qiáng)度要求，因此壽命也必然滿足要求。在這兒就不再一一校核計(jì)算壽命。3.4 離合器的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中采用的離合器全是活塞式液壓摩擦離合器，這便于施行電控。由于本

25、次設(shè)計(jì)中共需要9個(gè)離合器，而它們的設(shè)計(jì)方法是一樣的，故此只說(shuō)方向離合器F2的設(shè)計(jì)過(guò)程。離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩與摩擦片的直徑、數(shù)量、軸向壓力等有關(guān)，其確定方法如下：3.4.1 摩擦片的尺寸外摩擦片的外花鍵尺寸由齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸確定，內(nèi)摩擦片的內(nèi)花鍵尺寸由安裝軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定。結(jié)合此離合器安裝軸和相鄰的齒輪，確定： ，內(nèi)摩擦片的外徑 ；外摩擦片的內(nèi)徑 ；3.4.2 摩擦片的材料摩擦片材料應(yīng)具有耐磨性好、摩擦因數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特性。常用低碳鋼10和15沖壓鋼片，進(jìn)行滲碳處理，淬火硬度達(dá)到56-62HRC。粉末冶金材料制的摩擦片有較高的摩擦因數(shù)，導(dǎo)熱性好，耐高溫，耐磨，許用壓強(qiáng)高（一般可達(dá)到2.8-

26、4MPa），具有良好的熱穩(wěn)定性和磨合性，因此廣泛用于重載工作機(jī)械。粉末冶金材料有銅基和鐵基2種，本離合器選擇鐵基粉末冶金。3.4.3 摩擦面對(duì)數(shù)所需摩擦面對(duì)數(shù)可按式（3-7）計(jì)算： （3-7）； 式中 摩擦離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩 ； 載荷儲(chǔ)備因數(shù)，見(jiàn)P122表5-5； 摩擦片間的摩擦因數(shù)，見(jiàn)P121表5-4摩擦片的平均摩擦直徑 ；內(nèi)、外摩擦片的接觸寬度 ；許用壓強(qiáng) ；基本許用壓強(qiáng) ，與材料、工作條件有關(guān)，見(jiàn)P121表5-4；、考慮速度、主動(dòng)摩擦片及每小時(shí)的接合次數(shù)影響的因數(shù)，見(jiàn)P122表5-6；查表得：；即：取。3.4.4 離合器接合的軸向壓力離合器接合的軸向壓力可按式（3-8）計(jì)算： （3-8）

27、式中 、摩擦片摩擦面的外徑和內(nèi)徑 ； 摩擦片材料的許用壓力 ； 速度修正系數(shù) 見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表29.6-4；即：3.4.5 油缸的半徑油缸的半徑可按式（3-9）計(jì)算： (3-9)式中 密封裝置產(chǎn)生的摩擦阻力 N，對(duì)于“O”形密封圈，可取=0.03；油液工作壓力 ，一般取0.5-2.0；排油所需要的壓力 ，一般取=0.05-0.1；油缸的內(nèi)半徑 ；即：取=114。3.4.6 復(fù)位彈簧力對(duì)于旋轉(zhuǎn)的油缸，要用式（3-10）計(jì)算： (3-10)式中 由油液離心力作用在活塞上的阻力 N ，與活塞尺寸有關(guān)的系數(shù)，可在表29.8-10查得；根據(jù)轉(zhuǎn)速n和 可在表29.8-11查得；離合器脫開(kāi)時(shí)，油缸中總的壓

28、力損失對(duì)活塞的阻力 N，當(dāng)=0.05，可在表29.8-18中查得；由表查得：；即彈簧的復(fù)位力為：選用的8個(gè)彈簧沿軸分布，故每個(gè)彈簧的回復(fù)力為：根據(jù)表30.2-8可暫時(shí)選擇彈簧的材料為60Si2MnA，中徑為12mm，材料直徑d=3.0mm，節(jié)距p=4.77mm，工作極限載荷，單圈彈簧工作極限載荷下的變形量。有效圈數(shù)可按式（3-11）計(jì)算： (3-11)式中 工作載荷作用下的變形量 ；G切變模量 ；材料直徑 ；彈簧的中徑 ；彈簧的工作載荷 N；即：取?？?cè)?shù)=10為了保證彈簧的使用穩(wěn)定性，一般彈簧的高徑比應(yīng)按下面的情況選?。簝啥斯潭?一端固定另一端回轉(zhuǎn) 兩端回轉(zhuǎn) 本設(shè)計(jì)中的彈簧是兩端固定的，故合

29、格。強(qiáng)度驗(yàn)算：1. 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)n的計(jì)算公式為 (3-12)式中 彈簧材料的脈動(dòng)疲勞極限，查表30.2-11； 、由工作載荷和產(chǎn)生的切應(yīng)力，分別按下式計(jì)算 許用安全系數(shù)。當(dāng)彈簧是設(shè)計(jì)計(jì)算和材料實(shí)驗(yàn)精確度高時(shí)，=1.31.7，當(dāng)精確度低時(shí)取=1.82.2。查表得： 即：所以彈簧的強(qiáng)度也滿足。其他的彈簧在這里就不一一校核了。3.5 換擋控制所有離合器的工作與否都由電磁閥的控制。離合器（離合器的標(biāo)號(hào)見(jiàn)圖3-1）的嚙合與擋位的關(guān)系如下表所示：擋位上升擋下降擋速度離合器方向離合器速度離合器方向離合器FI1AF11AF1F22AF12AF1F33AF13A F1F41BF11BF1F52BF12BF1

30、F63BF13BF1F71CF11CF1F82CF11AF2F93CF12AF2F103AF23AF2F111BF21BF2F122BF22BF2F13 3BF23BF2F141CF21CF2F152CF22CF2F163CF23CF2R31RR42RR53R R6 1RR72RR83RR91RR102RR113R結(jié) 論設(shè)計(jì)雖然完成，但該設(shè)計(jì)中還存在很多問(wèn)題。例如：本次設(shè)計(jì)僅僅是機(jī)械部分，跟本沒(méi)有把控制部分加進(jìn)去。還有，由于時(shí)間的原因，軸、齒輪、離合器等也沒(méi)有一一計(jì)算。另外本系統(tǒng)的散熱系統(tǒng)也還沒(méi)有設(shè)計(jì)進(jìn)去。更重要的是本設(shè)計(jì)是參考其它同類(lèi)設(shè)計(jì)做出來(lái)的，很多東西都沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算。以后，要做設(shè)計(jì)

31、的話，很多設(shè)計(jì)計(jì)算都應(yīng)該動(dòng)手算算，要爬到設(shè)計(jì)的實(shí)踐中去，再?gòu)闹凶叱鰜?lái)才能做好設(shè)計(jì)工作。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是它滲透了計(jì)算機(jī)控制的思想，因此比原來(lái)的傳動(dòng)和機(jī)械控制系統(tǒng)要復(fù)雜些，可是相對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)操作卻是更方便了，最重要的是換擋更平穩(wěn)，乘坐駕駛都比手動(dòng)擋變速器要舒適得多，而且比手動(dòng)擋的要省油，在現(xiàn)在這個(gè)能源越來(lái)越匱乏的時(shí)代，這一點(diǎn)很重要。因此，就算變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些還是可取的。還有設(shè)計(jì)中一定要運(yùn)用現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單快捷。致 謝為期3個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，當(dāng)中遇到不少的麻煩和問(wèn)題，但同時(shí)也得到了許多老師和同學(xué)不少的幫助。首先要感謝本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師孫美維老師，感謝他在百忙之中抽出時(shí)間細(xì)心的

32、指導(dǎo)我。每次向他請(qǐng)教時(shí)，總是放下手頭的工作，先幫我解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，不厭其煩地講解。還要感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)我的各位同學(xué)，尤其是本組的同學(xué)，在遇到不懂的問(wèn)題時(shí)，他們總是毫無(wú)保留地把他們所知道的告訴我，盡量讓我搞明白，弄懂。還有其它組的同學(xué)慷慨地把他們的資料借給我。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，無(wú)不滲透著孫老師的心血和其他同學(xué)的通力合作。設(shè)計(jì)中的每一點(diǎn)提高都來(lái)源于孫老師的悉心教導(dǎo)和其他同學(xué)的熱情幫助。還要感謝三年來(lái)關(guān)心和幫助過(guò)我的所有老師,在他們的教育和指導(dǎo)下，我掌握了不少知識(shí)，也明白了許多做人的道理?；叵肫鹨郧暗狞c(diǎn)點(diǎn)滴滴，感覺(jué)總是那么的親切。沒(méi)有他們的關(guān)心和幫助,三年的大學(xué)生活將不會(huì)這樣充實(shí)和有意義的

33、度過(guò)。在我即將離開(kāi)母校之際,向老師們衷心地說(shuō)一聲:老師辛苦了,謝謝你們！參考文獻(xiàn)1 張?jiān)孪?，王雪艷編著. 電控汽車(chē)自動(dòng)變速器培訓(xùn)教程 M. 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2007.2 朱龍根主編. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)(第二版) M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2006.4 郭新華主編. 汽車(chē)制造 M.高等教育出版社,2004.5 雷秀編. 液壓與氣壓傳動(dòng) M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2005.6 劉銀瑞主編. 汽車(chē)拖拉機(jī)理論 M. 人民交通出版社,2005.7 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)/機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì). 高等教育出版社,2005.8 孫恒,陳作模主編. 機(jī)械原理(第七版) M. 高等教育出版社，2006.

34、9 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）M.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 編著. 高等教育出版社，2006.10 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第3、4、5卷 M. 機(jī)械工業(yè)出版社,1991.11 關(guān)云霞基于CAN總線的車(chē)輛電控機(jī)械式自動(dòng)變速器電控系統(tǒng)的研究 D中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)12田 全 忠.液 壓 機(jī) 械 傳 動(dòng) 在 大 功 率 履 帶 拖 拉 機(jī) 上 的 應(yīng) 用 與 分 析 J.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē).2001年，第2期.13馮晉祥，吳際璋. 自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)原理圖冊(cè)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002年14鄧定瀛. 自動(dòng)變速器原理與應(yīng)用 M.重慶:重慶大學(xué)出版社,2002年付：外文翻譯 電火花加工 電火

35、花加工法對(duì)加工超韌性的導(dǎo)電材料（如新的太空合金）特別有價(jià)值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復(fù)雜的形狀，電火花加工使之變得相對(duì)簡(jiǎn)單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。 電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術(shù)，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導(dǎo)電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導(dǎo)電的液體里，這種液體通常是輕潤(rùn)滑油。它應(yīng)當(dāng)是點(diǎn)的不良導(dǎo)體或絕緣體。 用伺服機(jī)構(gòu)是電極和工件間的保持0.00050.

36、001英寸（0.010.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000Hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過(guò)電極與工件的見(jiàn)的不導(dǎo)電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導(dǎo)電的液體，將侵蝕下來(lái)的金屬粒子帶走，同時(shí)也有助于驅(qū)散火花產(chǎn)生的熱量。 在最近幾年，電火花加工的主要進(jìn)步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時(shí)，表面粗糙度可達(dá)24vin.(0.050.10vin)。用高的金屬切除率如高達(dá)15in3/h(245.8cm3/h)時(shí)，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。 需要的表

37、面粗糙度的類(lèi)型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r(shí)，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時(shí)，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。 與常規(guī)機(jī)加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點(diǎn)。 1 . 不論硬度高低，只要是導(dǎo)電材料都能對(duì)其進(jìn)行切削。對(duì)用常規(guī)方法極難切削的硬質(zhì)合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價(jià)值。 2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問(wèn)題。 3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。 4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過(guò)，故工件中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。 5 . 加工出的零件無(wú)毛刺。 6

38、. 薄而脆的工件很容易加工，且無(wú)毛刺。 7 . 對(duì)許多類(lèi)型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .隨著金屬的切除，伺服機(jī)構(gòu)使電極自動(dòng)向工件進(jìn)給。 9 .一個(gè)人可同時(shí)操作幾臺(tái)電火花加工機(jī)床。 10.能相對(duì)容易地從實(shí)心坯料上，加工出常規(guī)方法不可能加工出來(lái)的極復(fù)雜的形狀。 11.能用較低價(jià)格加工出較好的模具。12.可用沖頭作電極，在陰模板上復(fù)制其形狀，并留有必須的間隙。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-

39、tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining

40、process is continually finding further applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used

41、 to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielect

42、ric fluid, which is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should be a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with

43、 each other. A direct current of low voltage and high amperage is delivered to the electrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal mel

44、ts and a small particle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.In the last few years, major advances have been

45、made with regard to the surface finishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface finishes of 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced.The type of finish required determines the number of amperes which ca

46、n be used, the capacitance, frequency, and the voltage setting. For fast metal removal (roughing cuts), high amperage, low frequency, high capacitance, and minimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and good surface finish, low amperage, high frequency, low capacitance, an

47、d the highest gap voltage are required.Electrical discharge machining has many advantages over conventional machining processes.1. Any material that is electrically conductive can be cut, regardless of its hardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertough space-age all

48、oys that are extremely difficult to cut by conventional means.2. Work can be machined in a hardened state, thereby overcoming the deformation caused by the hardening process.3. Broken taps or drills can readily be removed from workpieces. 4. It does not create stresses in the work material since the tool (electrode) never comes in contact with the work.5. The process is burr-free.6. Thin, fragile sections can be easily machined without d