ZF自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)【獨(dú)家課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含3張CAD圖紙帶任務(wù)書+開題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】

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ZF自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)

摘要：汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高、扭矩較小、轉(zhuǎn)速與扭矩變化范圍有限等特點(diǎn)，需要自動(dòng)變速器改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)外界環(huán)境的變化自動(dòng)切換到與之相匹配的檔位，因而得到廣泛使用。近些年來，自動(dòng)變速器的發(fā)展?fàn)顟B(tài)呈現(xiàn)出多檔位化的特點(diǎn)，自動(dòng)變速器實(shí)現(xiàn)換擋的關(guān)鍵部件是行星傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)也愈加復(fù)雜，同時(shí)由于相關(guān)專利限制，對于自動(dòng)變速器行星排設(shè)計(jì)與分析的研究具有重要的工程實(shí)際價(jià)值。

設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容如下:

對自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹，對自動(dòng)變速器中行星齒輪機(jī)構(gòu)不同的組合方式進(jìn)行分類與整理，總結(jié)出構(gòu)造自動(dòng)變速器行星齒輪機(jī)構(gòu)的一些規(guī)則。

并且在行星排特性方程基礎(chǔ)之上，提出了如何優(yōu)選行星傳動(dòng)換擋方案

對東風(fēng)六速自動(dòng)變速器行星排的方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理利用已經(jīng)開發(fā)的軟件完成了六速自動(dòng)變速器行星排行星齒輪機(jī)構(gòu)、控制元件方案、換擋方案的設(shè)計(jì)。

對六速自動(dòng)變速器行星排強(qiáng)度進(jìn)行合理分析，齒輪靜態(tài)安全系數(shù)能夠得出結(jié)果，并且對行星排強(qiáng)度的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證;對設(shè)計(jì)的六速自動(dòng)變速器行星排嚙合特性進(jìn)行分析，得到各齒輪副嚙合印痕，驗(yàn)證行星排幾何修形量設(shè)計(jì)的合理性;并且詳細(xì)認(rèn)真剖析了六速自動(dòng)變速器行星排的傳動(dòng)效率和疲勞壽命。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程；變速器；行星齒輪傳動(dòng)；行星排

ZF automatic transmission planetary row design

Abstract：In the automotive powertrain system, due to the engine have high speed, low torque,small  range  of  speed  and  torque  characteristics,  the  automotive  need  automatictransmission speed up and slow down,  according to the changes in the externalenvironment automatic switches to the matched shift, which are widely used. In order toimprove  the  performance  of  automatic  transmission,  which  has  multiple  shiftdevelopment trend,  planetary transmission  as  automatic transmission  key parts  isbecoming more and more complex, thus identiing a reliable, practical and systematicapproach to planetary transmission configuration,  design,  and analysis  have greatpractical value.

The main contents of the paper are as follows:

 Introduces the structure and working principle of automatic transmission,Through sorting different combinations of planetary gear, gain the rules of constructplanetary gear in automatic transmission

Coding the planetary transmission  of  automatic transmission,  established planetary transmission mathematics model, propose a method through design structure matrix and control matrix completed planetary transmission design.

Completed six-speed automatic transmission ratio design, using the structure matrix design module, and shift plan optimization module completed six-speed automatictrans mission conceptual design. 

Analysis  six-speed automatic transmission strength,  get gear static safety, validation the rationality of planet gear strength design. Analysis six-speed automatictransmission  meshing  characteristics, get the gear meshing prints,validation therationality of planet gear geometry  modification. Analysis  six-speed automatictransmission efficiency, fatigue life.

By connecting them in proper way , the transmission of five forward speed and one backward speed can be obtained . The vehicle auto transmission adpoting this derailleur is simple and concise in structure , multiple in grade of speed governing ,high in transmission efficiency ,smooth in gear shifting , and good in controlability.

Keywords：mechanical engineering , transmission , epicycle gear transmission , planet-row .

目  錄

摘要I

AbstractⅡ

1 緒論 1

1.1 變速器的分類 1

1.1.1 手動(dòng)變速器（MT） 1

1.1.2 自動(dòng)變速器（AT） 1

1.1.3 手動(dòng)—自動(dòng)變速器（AMT） 2

1.1.4 無級(jí)變速器 2

1.2 本論文的主要工作內(nèi)容 3

2 整體方案的研究與確定 4

2.1行星齒輪變速器的原理和功用 4

2.2 行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡介 4

2.3 換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡介 5

2.4 基本工作原理 5

3 行星齒輪變速器傳動(dòng)比的確定 8

4 行星排的設(shè)計(jì) 10

4.1 K1行星排的設(shè)計(jì) 11

4.1.1 齒數(shù)選擇 11

4.1.2 材料選擇及熱處理方法： 11

4.1.3齒輪2-3按接觸強(qiáng)度計(jì)算： 11

4.1.4 K1傳動(dòng)系主要尺寸： 11

4.1.5驗(yàn)算強(qiáng)度 12

4.1.6 齒輪抗彎強(qiáng)度校核 13

4.2 K2行星排的設(shè)計(jì) 13

4.2.1 齒數(shù)選擇： 13

4.2.2 材料選擇及熱處理方式： 13

4.2.3 a—c齒輪按接觸強(qiáng)度初步計(jì)算 13

4.2.4驗(yàn)算相互接觸時(shí)的強(qiáng)度的值： 14

4.2.5 齒輪抗彎強(qiáng)度校核 15

4.3 K3行星排的設(shè)計(jì) 16

4.4星型結(jié)構(gòu)中三大系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16

4.4.1太陽輪的結(jié)構(gòu)： 16

4.4.2行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： 16

5 軸和軸承的設(shè)計(jì) 18

5.1 軸的設(shè)計(jì)及檢驗(yàn) 18

5.2 軸承校核 21

6 主要零件的工藝設(shè)計(jì) 22

6.1太陽輪和行星輪的加工工藝 22

6.1.1工藝過程： 22

6.1.2 關(guān)鍵工序分析： 22

6.2 內(nèi)齒圈加工工藝 22

6.2.1 工藝工程： 22

6.2.2 工藝分析： 22

7 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24

7.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24

7.2 潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24

8 結(jié)論 26

參考文獻(xiàn) 27

致  謝 28

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開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 一、選題的目的和意義 自動(dòng)變速器在汽車行業(yè)的運(yùn)用越來越廣，主要是因?yàn)榕溆凶詣?dòng)變速器的車大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命，提高了汽車通過性，并且具有良好的適應(yīng)性，最重要的是讓駕駛者操縱方便，但同時(shí)也存在缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，降低一些運(yùn)動(dòng)性、可能會(huì)讓人多手動(dòng)擋的車不適應(yīng)。自動(dòng)變速器包括液力變矩器自動(dòng)變速器， 級(jí)變速器，機(jī)械自動(dòng)變速器 1】 。 自從 1939 年汽車開始使用自動(dòng)變速器時(shí)，就已采用行星齒 輪，因?yàn)樽詣?dòng)變速器雖然有液力變矩器可增加力矩，但是汽車在爬坡、倒車、載重情況下，可能需更大的驅(qū)動(dòng)力，除了靠液力變矩器，必須依賴行星齒輪組的輔助，才能達(dá)成。行星齒輪變速傳動(dòng)與普通齒輪變速傳動(dòng)相比較，它主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、工作可靠、傳動(dòng)比大和傳動(dòng)效率高、換擋輕便、迅速，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋等 【 2】【 3】 。因此，行星變速齒輪傳動(dòng)在現(xiàn)代車輛中已獲得日益廣泛的應(yīng)用。行星機(jī)構(gòu)在上，它依靠太陽輪、齒圈及行星架之間的配合獲得各種速比行星齒輪組可分單一行星齒輪組和復(fù)合型齒輪組，單一齒輪組是將太陽輪、齒圈、及行星架任 何兩者配合，獲得六種速比，若固定任何兩項(xiàng)，就產(chǎn)生直接傳動(dòng)效果。目前自動(dòng)變速器皆采用復(fù)合型行星齒輪組，通常將多個(gè)行星齒輪或兩組單一型行星齒輪組加以結(jié)合而成，其結(jié)構(gòu)更加合理，獲得速比更多。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器是汽車的兩大核心部件。變速器市場一直被國外企業(yè)壟斷，國內(nèi) 80%的自動(dòng)變速器產(chǎn)品需要進(jìn)口。去年，全國自動(dòng)變速器進(jìn)口額超過 50 億美元。經(jīng)過國人的研究進(jìn)取，國產(chǎn)自動(dòng)變速器行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，相信不久的將來，國產(chǎn)自動(dòng)變速器將以很好的質(zhì)量和性價(jià)比與國外相抗衡 【 4】 。行星機(jī)構(gòu)國外研究的早，技術(shù)相比于國 內(nèi)成熟，但伴隨著中國汽車市場的發(fā)展，行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已有許多工廠能進(jìn)行成批量生產(chǎn)，向與國際技術(shù)靠攏并有超級(jí)之勢。 二、國內(nèi)外自動(dòng)變速器發(fā)展現(xiàn)狀 1、手動(dòng)變速器 在手動(dòng)變速器方面，由于經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，其設(shè)計(jì)原理和生產(chǎn)工藝、技術(shù)等較為成熟和穩(wěn)定，技術(shù)難度相對于自動(dòng)變速器較低，而中國國內(nèi)廠家本身就有手動(dòng)變速器的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，因此在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)后，消化吸收相對容易，在此基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新，做到立足于本土生產(chǎn)，基本滿足了整車廠商的配套需要，并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出口；技術(shù)方面，近幾年來，國內(nèi)部分廠家已能夠根據(jù)中國國情實(shí)現(xiàn)自主 創(chuàng)新；市場方面，國內(nèi)部分廠家已經(jīng)占領(lǐng)了大部分國內(nèi)市場份額 【 5】【 6】 。 2、自動(dòng)變速器 在自動(dòng)變速器方面，由于自動(dòng)變速器采用了不同于傳統(tǒng)手動(dòng)變速器的新工藝、技術(shù)和設(shè)計(jì)原理，國內(nèi)廠家在自動(dòng)變速器的研發(fā)上與國際先進(jìn)水平存在較大差距，而擁有相關(guān)技術(shù)的外國廠商不約而同地對國內(nèi)廠家進(jìn)行了不同程度的技術(shù)封鎖，即便在國內(nèi)生產(chǎn)，也都選擇由外資控股公司或外商獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)變速器，這導(dǎo)致自動(dòng)變速器大量依賴進(jìn)口，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國自動(dòng)變速器市場 78%為進(jìn)口產(chǎn)品 【 7】 。 三、未來變速器技術(shù)發(fā)展趨勢 1、多檔位變速 器成趨勢 擋位數(shù)量多少，關(guān)乎車輛的駕駛感受、車輛性能、燃油經(jīng)濟(jì)性在內(nèi)的多方面性能，近年來，無論是國際上還是在國內(nèi)市場，在自動(dòng)變速器領(lǐng)域都呈現(xiàn)出向著更多檔位發(fā)展的趨勢。相關(guān)行業(yè)專家表示，當(dāng)前在自動(dòng)變速器領(lǐng)域的創(chuàng)新，體現(xiàn)在自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和擋位方面。自動(dòng)變速器箱由最初的 46品，正向著 89向發(fā)展。自動(dòng)變速器的技術(shù)創(chuàng)新是基于小型化、輕量化、提升自身效率的角度出發(fā)的 【 8】【 9】 。通過行星排與定軸齒輪傳動(dòng)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)速比變化，是目前自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一大變化，這種創(chuàng)新所帶來的變化便是自動(dòng)變 速器擋位上的增加。 在更多擋位自動(dòng)變速器的研發(fā)方面，國內(nèi)變速器企業(yè)同樣取得了顯著進(jìn)展， 2012年，在江鈴陸風(fēng) 型配裝盛瑞傳動(dòng) 8，盛瑞傳動(dòng)繼續(xù)在 8速器上進(jìn)行改進(jìn)，通過增加一組摩擦片離合器，使行星排與定軸齒輪形成多種組合方式，盛瑞傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了13速器的設(shè)計(jì) 【 10】 。 2、電動(dòng)車變速器成為新熱點(diǎn) 除了傳統(tǒng)自動(dòng)變速器外，電動(dòng)車對傳統(tǒng)自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，也是業(yè)界各方關(guān)心的熱點(diǎn)話題。相關(guān)行業(yè)專家認(rèn)為，多檔位是電動(dòng)車發(fā)展的必然趨勢，在電動(dòng)車?yán)锱溲b 2 擋或者 3 擋的自動(dòng)變速器，不僅可以更好地 發(fā)揮電機(jī)的特性，把電機(jī)的扭矩需求 減少，有利于減少電機(jī)的體積和重量，降低成本，更重要的是續(xù)駛里程會(huì)提高 8%到 10%。電動(dòng)車起步加速性能很好，但當(dāng)時(shí)速在 100 公里左右的中高速段再加速時(shí)，響應(yīng)速度就很慢，如果匹配 2 擋或 3 擋的變速器，就可以大大改善電動(dòng)車在中高速階段的加速性能。未來純電動(dòng)汽車的普及是大勢所趨，而電動(dòng)車搭載多速自動(dòng)變速器是未來的技術(shù)趨勢。無論是哪種類型的變速器，未來發(fā)展的核心都是低碳、高效、低成本，這種多技術(shù)路線相互競爭，并在競爭中發(fā)展的趨勢是確定無疑的 【 11】 。因此，電動(dòng)車下一步的發(fā)展，需要的是多檔 位自動(dòng)變速器，對電動(dòng)乘用車而言，性價(jià)比最合理的則是 2 擋自動(dòng)變速器 【 12】 。 3、自動(dòng)變速器技術(shù)路線仍將百家爭鳴 目前，國內(nèi)合資整車企業(yè)生產(chǎn)的車型之中，自動(dòng)變速器的裝機(jī)率高達(dá) 70%以上，而自主品牌車型的裝機(jī)率僅為 17%，而這 17%中的大部分來自國外變速器廠商 【 13】 。 自動(dòng)變速器的發(fā)展具有一定程度的地域性和傳承關(guān)系。 術(shù)基于手動(dòng)變速器而來，發(fā)源于歐洲； 速器誕生于上世紀(jì)初的美國，在美國市場的應(yīng)用和發(fā)展已超過一百年；而提及 速器，很多人最先會(huì)想到的便是日系品牌的車型 【 14】 。隨著中國汽車市場的發(fā)展，合資品牌的逐漸增多，多樣化的自動(dòng)變速器技術(shù)路線也隨之引入中國市場。 相關(guān)行業(yè)專家表示，在很長一段時(shí)間中，中國的變速器技術(shù)路線不會(huì)統(tǒng)一，而是會(huì)呈現(xiàn)百家爭鳴的發(fā)展態(tài)勢。無論是哪一種類型的變速器，發(fā)展的核心都是基于對能源方面的考慮，追求低碳、高效、低成本，這三大特點(diǎn)是變速器技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力源泉 【 15】 。 在自動(dòng)變速器中， 速器在國內(nèi)和國際市場上仍具有較大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國市場，今年 速器預(yù)計(jì)將達(dá)到 200 萬臺(tái)的銷量，到 2020 年預(yù)計(jì)為 430 萬臺(tái)，年均增長在 20%左右；而全球 范圍內(nèi)，去年 速器的銷量將近 800萬臺(tái)，預(yù)計(jì)到 2020 年將實(shí)現(xiàn) 1470 萬臺(tái)的銷量，年均增長率在 9%左右 【 16】 。因此， 前每生產(chǎn)五臺(tái)自動(dòng)變速器，其中便有一臺(tái)是 參考文獻(xiàn) ： [1] 王望予 第 3 版 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2] 余志生 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ， 3] 陳家瑞 下冊 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 4] 吉林大學(xué)汽車工程系 人民交通出版社 ， 5] 成偉華 重慶大學(xué)出版社 ， [6] 邱宣懷 北京高等教育出版社， 7] 黃宗益 同濟(jì)大學(xué)出版社， 8] 龔桂義 高等教育出版社， 9] 韓曉娟 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 10] 吳宗澤，劉瑩 機(jī)械工業(yè)出版社， 11] 985：3 [12] of a 998(5):103 [13] R, , he ch of in ]. 1996,68(3):4314] 999:87 [15] 凌凱 北京郵電大學(xué)出版社 ， 16] 左成基，楊明欽 北京 開 題 報(bào) 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研 究手段（途徑）： 一、本課題要研究或解決的問題 1、行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖 2、行星齒輪的選擇 3、行星齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度驗(yàn)算 4、行星齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5、設(shè)計(jì)圖紙一張 二、本課題擬采用的研究手段 首先利用互聯(lián)網(wǎng)資源尋找有關(guān)的資料，電子書籍，電子報(bào)刊、期刊等等，了解當(dāng)前國內(nèi)外在汽車方面行星機(jī)構(gòu)的最新動(dòng)態(tài)發(fā)展，然后閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)一步對行星機(jī)構(gòu)分析，確定數(shù)據(jù)來源的真實(shí)準(zhǔn)確，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后利用 出圖紙，并編寫說明書。 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 ： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日