ZF自動(dòng)變速器傳動(dòng)系統(tǒng)分析【獨(dú)家課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含5張CAD圖紙帶任務(wù)書+開(kāi)題報(bào)告+中期報(bào)告+答辯ppt+外文翻譯】-clsj19

ZF自動(dòng)變速器傳動(dòng)系統(tǒng)分析

摘要：變速器是汽車的重要組成部分之一，它是發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞動(dòng)力的橋梁，變速器的好壞直接影響到汽車的燃油性能、汽車行駛過(guò)程中換擋的平順性，更是汽車穩(wěn)定性的重要保障之一。傳統(tǒng)的變速器一般為手動(dòng)變速器，它是機(jī)械操作的，隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，像現(xiàn)在比較普及的AT、AMT、CVT、DSG等自動(dòng)變速器，它們的出現(xiàn)解決的駕駛汽車時(shí)換擋的操作步驟，換擋的操作步驟被自動(dòng)變速器所取代，大大減少了駕駛汽車時(shí)的工作。同時(shí)變速器的好壞也決定了汽車行駛平順性、燃油經(jīng)濟(jì)性、整車穩(wěn)定性等多方面，所以變速器成為汽車研究除發(fā)動(dòng)機(jī)外最重要的構(gòu)件，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及與發(fā)展，使得我們?cè)谘芯孔兯倨鞣矫娓幽芎侠韮?yōu)化，運(yùn)用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，合理的優(yōu)化變速器結(jié)構(gòu)，使其達(dá)到我們理想要求，并在未來(lái)的汽車上我們將安裝更加高效穩(wěn)定的變速器。

關(guān)鍵詞:變速器；傳動(dòng)效率?

Analysis of transmission system of ZF automatic transmission

Abstract：Transmission is one of the important parts of the automobile engine, it is a bridge to transfer power, transmission directly affects the performance of fuel cars, driving the process shift smoothness, is one of the important guarantee of the stability. General manual gearbox for a conventional gearbox, it is mechanical operation, with the progress of science and technology, automatic transmission, as it is now more popular AT, AMT, CVT, DSG automatic transmission, which appears to solve the car shift operation steps, operation steps shift is replaced by automatic transmission, greatly reduces the driving time of work. At the same time, the transmission quality also determines vehicle ride comfort, fuel economy, vehicle stability and other aspects, so the transmission become the most important component in engine research, development and popularization of modern computer technology, allows us to study the transmission more reasonable optimization, the use of computer simulation technology in modern times. Optimization of transmission structure reasonable, so as to meet the requirements of our ideals, and in the car of the future we will install the transmission more efficient and stable.

Keywords: The transmission ；efficiency of transmission  .

目  錄

摘要 ....................................................................Ⅰ

Abstract.................................................................Ⅱ

目錄.....................................................................Ⅲ

1緒論....................................................................1

1.1選題背景、研究目的及意義................................................1

1.1.1自動(dòng)變速器發(fā)展的歷程.................................................1

1.1.2自動(dòng)變速器類型.......................................................1

1.1.3研究的內(nèi)容...........................................................1

2 ZF6HP自動(dòng)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析...........................................2

2.1 ZF6HP自動(dòng)變速器工作原理分析...........................................2

3 變速器方案的確定.......................................................14

3.1變速器結(jié)構(gòu)方案的確定..................................................14

3.2變速器主要參數(shù)的選擇..................................................15

3.2.1擋數(shù)和傳動(dòng)比........................................................16

3.2.2中心距..............................................................16

3.2.3軸向尺寸............................................................16

3.2.4齒輪參數(shù)............................................................16

4主要零件的選擇.........................................................18

4.1各擋傳動(dòng)比機(jī)器齒輪數(shù)的確定............................................18

4.1.1確定各擋齒輪的齒數(shù)..................................................19

4.1.2齒輪變位系數(shù)的選擇..................................................20

4.2變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇........................................21

4.2.1齒輪的損壞原因及形式................................................21

4.2.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核................................................23

4.3變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核..............................................25

4.3.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸..... ...........................................26

4.3.2軸的校核............................................................26

4.4軸承的選擇與校核......................................................27

4.4.1軸承選擇............................................................27

4.4.2軸承的校核..........................................................29

5總結(jié)................................................................... 29

參考文獻(xiàn).........................................................31

致謝.....................................................................32

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of As we is of is to a or a is as to to 2 is a to of MT is as as on to to is of so MT to By to to on of is to of MT to to to is of so MT to By to to on of is to of MT to to to is of so MT to By to to on of is to of MT to to to is of so MT to By to to on of is to 3 of in in it is s W 006, of ), is in a is in on of 4 is of or of VT to of in is a T a of in of is in to in At in to of in in s 00 It is VT of of s 5 is so in SG It be to be s 002 to is to s to a of a in of to be 013 a 2%, 0%, VT %, 6%, 0%. on of in so in 1 to 3 to s 6, 7, 8 (of In of of is to , 6, 7, in so be in in to s F's 6HP AW 151/s J M 60E 2 of in it of is of of a of to a 1 of s 5 by of is by hp F is an ). At F W is in we or s To as as we of on K, we go to of , 6, 7, 3 n to be is in of in of In to of of is of to a in of of to of be a to in to by an it is a to to s we on is of is is is of in or in if of in of or be or or or is of to be to be to of In of is in a At a is to of of in is in of to a of be is so at In a of so to so a be so of is of is ou is is of is is to of A be on of to a be it of In of is by to is a is in to in HP a 1 of E D is to (E D is to T C C) E D E D E D E D ) of is to by In of is by to is a is in to in HP a 1 of E D is to (E D is to T C C) E D E D E D E D ) of is to by 1 自動(dòng)變速器發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 一、變速器簡(jiǎn)介 大家知道，手動(dòng)變速器是汽車中最常見(jiàn)的變速器之一，其基本原理是用幾根平行軸及若干相嚙合的直齒或斜齒齒輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞，即由輸入軸、軸出軸和中間軸構(gòu)成變速器的主體，再加上一根倒擋軸及同步器等部件。其工作過(guò)程是：駕駛員通過(guò)驅(qū)動(dòng)掛擋桿實(shí)現(xiàn)不同的齒輪嚙合，最終實(shí)現(xiàn)不同擋位的齒輪比。 自動(dòng)手動(dòng)變速器 (際上是由一個(gè)機(jī)器系統(tǒng)來(lái)完成操作離合器和選擋這兩個(gè)動(dòng)作。 汽車駕駛簡(jiǎn)單，省去了離合器踏板，駕駛者只要踩油門，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、 離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大減化了駕駛的復(fù)雜性，令車駕駛更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)確。因此，在能源日益緊缺和放壓力越來(lái)越大這一背景下， 應(yīng)了“節(jié)能減排”這一門，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大減化了駕駛的復(fù)雜性，令車駕駛 更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)確。因此，在能源日益緊缺和放壓力越來(lái)越大這一背景下， 應(yīng)了“節(jié)能減排”這一門，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大減化了駕駛的復(fù)雜性，令車駕駛更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)確。因此，在 能源日益緊缺和放壓力越來(lái)越大這一背景下， 應(yīng)了“節(jié)能減排”這一門，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大減化了駕駛的復(fù)雜性，令車駕駛更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離 2 合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)確。 電子控制液力自動(dòng)變速器 (些年新技術(shù)也不斷在使用，它正朝著多擋位、數(shù)字化控制等方面 發(fā)展。日本最大的自動(dòng)變速器生產(chǎn)商 W 公司 2006 年成功推出型號(hào)為 8 前速自動(dòng)變速器 (見(jiàn)圖 3)，目前被使用在雷克薩斯 上。這就形成了更大的總傳動(dòng)比范圍，同時(shí)各個(gè)傳動(dòng)比之間也比 5 速變速器更加接近。因此，駕駛員幾乎在各種行駛條件中都可以選擇最佳傳動(dòng)比。電子控制模塊可以選擇更多的傳動(dòng)比，傳動(dòng)比取決于行駛條件，從而降低了油耗并提高了換擋平順性。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動(dòng)機(jī)提高了動(dòng)力、燃油經(jīng)濟(jì)性并降低了運(yùn)行噪聲。 無(wú)級(jí)變速器 (只 需兩組可移動(dòng)錐輪以及傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)個(gè)前進(jìn)擋的變速過(guò)程。 用傳動(dòng)帶、傳動(dòng)鏈和可變槽寬的錐輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞及傳動(dòng)比的選擇，即當(dāng)錐輪變化槽寬時(shí)，相應(yīng)改變主動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速。真正無(wú)級(jí)化了，與 比具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。通過(guò)近幾年市場(chǎng)上的應(yīng)用看，其發(fā)展勢(shì)頭也比較迅猛，目前在我國(guó)應(yīng)用的車型已迅速發(fā)展到 5、 6 種以上。圖 4 顯示出中國(guó)市場(chǎng)未來(lái)幾年的市場(chǎng)展望。 目前，全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力都在大力進(jìn)行 研發(fā)工作，著名汽車品牌中都有配備 轎車銷售，全世界車的年產(chǎn)量已達(dá)到近 50 萬(wàn)輛。值得注意的一點(diǎn)是，裝備有 汽車市場(chǎng)，由最初的日本、歐洲已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)， 車已經(jīng)成為當(dāng)今汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)。 雙離合器變速器 (早是德國(guó)大眾技術(shù)，因此在大眾車系里又稱 速器。它可以說(shuō)是目前世界上最先進(jìn)的、具有革命性的變速器系統(tǒng)，大眾汽車在 2002 年于德國(guó)沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術(shù)創(chuàng)新。 速器旨在滿足消費(fèi)者對(duì)駕駛運(yùn)動(dòng)感和車輛節(jié)油的 雙重要求，為那些酷愛(ài)手動(dòng)變速器的駕駛者們提供了一個(gè)最佳選擇。 車輛性能方面卻沒(méi)有任何損失，同樣具有出色的加速性和最高時(shí)速，并且與傳統(tǒng)自動(dòng)變速器一樣可以實(shí)現(xiàn)順暢換擋而不影響牽引力。因此，既保證了其舒適性，同時(shí)還體現(xiàn) 其動(dòng)感加速性。 3 二、變速器的發(fā)展趨勢(shì) 據(jù)業(yè)內(nèi) 預(yù) 測(cè) ， 2013 年 歐 洲 變 速 器市場(chǎng)上的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)將會(huì)改變，配備手動(dòng)變速器的汽車將占 52%，配備自動(dòng)手動(dòng)變速器的將占 10%，配備無(wú)級(jí)變速器的將占 2%，配備雙離合器變速器的將占 16%，配備自動(dòng)變速器的將占 20%。但也有業(yè)內(nèi)專家指出，預(yù)測(cè)都是根據(jù)現(xiàn)有的變速器種類進(jìn)行的，新變速器產(chǎn)品還在不斷研發(fā)過(guò)程中，因此今后汽車市場(chǎng)的變速器情況可能還會(huì)出現(xiàn)一些變化。 隨著自動(dòng)變速器汽車保有量的上升，自動(dòng)變速器技術(shù)的演變也由過(guò)去傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單 4前速電子控制 (3 個(gè)電磁閥 )發(fā)展到今天的 6、 7、 8 前速 (多電磁閥控制 )的模糊邏輯控制加網(wǎng)絡(luò)控制。近幾年來(lái)，轎車自動(dòng)變速器擋位數(shù)不斷增加的趨勢(shì)非常明顯，從傳統(tǒng)的 4速快 速 到 5 、 6 、 7 、 8 速 。 擋位數(shù)的增多就意味著總的傳動(dòng)比范圍在加寬，而相鄰兩擋之間的傳動(dòng)比又在拉近，因此換擋時(shí)間會(huì)變得提前，同時(shí)又是在發(fā)動(dòng)以既保證了燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還滿足了其加速性能。如今，全球各大自動(dòng)變速器生產(chǎn)廠商都已推出5 前速以上的多擋自動(dòng)變速器，如 Z F 公司的 6列； W 公司的 250E、 G 40E、 60 雖說(shuō)新型變速器擋位數(shù)在增多，但并不意味著變速器整體結(jié)構(gòu)和體積變得復(fù)雜 和加大，這是因?yàn)闄C(jī)械元件的組合也由過(guò)去眾多數(shù)量的換擋執(zhí)行元件控制多個(gè)行星排來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 4 前 1 倒的變速功能，發(fā)展到今天 的 5 個(gè)換擋執(zhí)行元件控制所謂的 “ 萊佩萊捷式”行星齒輪組通過(guò)邏輯組合即可實(shí)現(xiàn) 6 前 1 倒的變速功能。零部件數(shù)量明顯減半， 列減速器就是一個(gè)例子 (其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 7)。目前，德國(guó) 司和日本W(wǎng) 公司都已成功 推 8 前速自動(dòng)變速器， 但其齒輪部分仍然在使用行齒輪機(jī)構(gòu)，由此我們會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)論是傳統(tǒng)的辛普森、串聯(lián)、拉維那，還是今天的萊佩萊捷式行星齒輪，都是由“單排單級(jí)齒輪”和“單排 雙級(jí)齒輪”兩種形式的行星齒輪組組成。為此，我們只要熟悉掌握兩種行星齒輪的傳遞規(guī)就 ，當(dāng)我們?cè)偃シ治霾煌旧a(chǎn)的 5、 6、 7、8 擋變了。 4 在機(jī)械和液壓方面似乎越來(lái)越簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，元件少了、閥門數(shù)量也少了，但在其電子控制方面的整體控制思路卻越來(lái)越復(fù)雜，而且控制要求越來(lái)越精確，特別是在扭矩協(xié)調(diào)控制、安全保護(hù)控制、模糊邏輯控制、重疊換擋控制等人性化方面更加明顯。為了改善換擋質(zhì)量、體現(xiàn)駕駛舒適性，自動(dòng)變速器換擋過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)必須實(shí)現(xiàn)扭矩協(xié)調(diào)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)在自動(dòng)變速器換擋過(guò)程中主要通過(guò)瞬間改變噴油 量和延遲點(diǎn)火等功能來(lái)維持換擋過(guò)渡平順性能；安全保護(hù)控制主要是指當(dāng)自動(dòng)變速器機(jī)械、液壓、電子控制等方面出現(xiàn)故障時(shí)，且該故障能夠?qū)ψ兯倨鳂?gòu)成較大威脅，為保護(hù)變速器不受進(jìn)一步傷害，自動(dòng)變速器電腦通過(guò)接收各傳感器信息后所啟動(dòng)的一項(xiàng)保護(hù)措施；模糊邏輯控制的功能，說(shuō)白了就是微電腦具有模仿人體大腦的功能，能夠預(yù)測(cè)到駕駛者的下一個(gè)動(dòng)作，并最終實(shí)現(xiàn)最佳換擋時(shí)間控制以及換擋點(diǎn)的任意切換控制等。在這里我們重點(diǎn)了解一下“重疊換擋控制”，這是因?yàn)楹枚嗑S修人員對(duì)其認(rèn)識(shí)仍比較模糊。所謂重疊換擋控制這一新名詞的解釋就是：換擋過(guò)程實(shí)際上是摩 擦元件的摩擦力交替的過(guò)程，在常見(jiàn)的摩擦式離合器與離合器或離合器與制動(dòng)器在換擋中，若摩擦力矩替換過(guò)程的定時(shí)不當(dāng)，將會(huì)引起輸出扭矩的急劇變動(dòng)。兩個(gè)離合器之間或離合器與制動(dòng)器之間摩擦力矩的替換，總會(huì)有或多或少的中斷間隔或重疊。重疊不足或重疊過(guò)多，都會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有的換擋沖擊。重疊不足是指待分離的離合器過(guò)快地泄油分離，待結(jié)合的離合器未能建立足夠的油壓，因而出現(xiàn)兩個(gè)離合器傳遞扭矩間斷的現(xiàn)象。在這個(gè)重疊不足的時(shí)間內(nèi)，輸出扭矩先是下降過(guò)多，隨后又急劇上升，形成較大的扭矩?cái)_動(dòng)。與此同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也得不到平穩(wěn)的過(guò)渡，先是因負(fù)荷減 小而增速，后又因負(fù)荷急劇增大而降速。重疊過(guò)多是指在待結(jié)合的離合器已經(jīng)能夠傳遞很大的扭矩時(shí)，應(yīng)分離的離合器還沒(méi)有很好地泄油分離，因而出現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)工作的情況。在一個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)擋位重疊工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)和輸出軸都受到制動(dòng)作用，因而輸出軸有很大的扭矩?cái)_動(dòng)。隨后又因應(yīng)分離的離合器分離，使變速器輸出軸的扭矩又急劇升高。重疊過(guò)多的扭矩?cái)_動(dòng)重疊不足時(shí)更嚴(yán)重。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速先是急降后在回升，表現(xiàn)出不穩(wěn)的情況。重疊過(guò)多的升擋過(guò)程最不平穩(wěn)。為此，要對(duì)兩個(gè)交替換擋的執(zhí)行元件的泄油充油過(guò)程進(jìn)行控制，以得到最滿意的交替銜 接。傳統(tǒng)自動(dòng)變速器是通過(guò)換擋定時(shí)控制來(lái)避免換擋執(zhí)行元件交替轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)時(shí)間差和過(guò)度重疊的現(xiàn)象，而在一些新式自動(dòng)變速器換擋控制上允許兩個(gè)元件交替轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)重疊，目前一些 5 前速和 6 前速變速器具有這種重疊換擋控制。例如， 司生產(chǎn)的 6列變速器在執(zhí)行全部換擋 (從第 1位和從第 6位 )時(shí)，相鄰兩擋的換擋執(zhí)行元件在交 5 替作業(yè)時(shí)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象就是所謂的重疊換擋。也就是說(shuō)在換擋期間，正在傳力的離合器在釋放前保持一段時(shí)間，直到相應(yīng)的準(zhǔn)換擋離合器隨著正在傳遞力的離合器壓力的下降接收到適合的扭矩為止 (見(jiàn)圖 8)。扭矩 的協(xié)調(diào)是通過(guò)加擋時(shí)短時(shí)間降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩或在減擋時(shí)增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)支持換擋過(guò)程。重疊換擋的最大優(yōu)勢(shì)是借助于重疊換擋，使用離合器的電子液壓控制幾乎可以替代空轉(zhuǎn)。 時(shí)其控制類型也在改變 大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)變速器執(zhí)行器電磁閥數(shù)量越來(lái)越多了，開(kāi)關(guān)型電磁閥少了，而頻率的多了，同時(shí)控制油路的機(jī)械滑閥數(shù)量也越來(lái)越少了 (多電磁閥控制的目的是改善換擋質(zhì)量 )。一個(gè)滑閥可能會(huì)根據(jù)油路的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)多用途，一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁閥也會(huì)實(shí)現(xiàn)多用途，它既可以實(shí)現(xiàn)換擋控制，同時(shí)還可以擔(dān)負(fù)油壓調(diào)節(jié)控制。在過(guò)去傳統(tǒng)型