ZF自動變速器行星排設計【獨家課程畢業(yè)設計含3張CAD圖紙帶任務書+開題報告+中期報告+答辯ppt+外文翻譯】

ZF自動變速器行星排設計

摘要：汽車動力傳動系統(tǒng)中，由于發(fā)動機轉速較高、扭矩較小、轉速與扭矩變化范圍有限等特點，需要自動變速器改變轉速和轉矩，并根據(jù)外界環(huán)境的變化自動切換到與之相匹配的檔位，因而得到廣泛使用。近些年來，自動變速器的發(fā)展狀態(tài)呈現(xiàn)出多檔位化的特點，自動變速器實現(xiàn)換擋的關鍵部件是行星傳動，其結構也愈加復雜，同時由于相關專利限制，對于自動變速器行星排設計與分析的研究具有重要的工程實際價值。

設計的主要研究內容如下:

對自動變速器的結構和工作原理進行詳細的介紹，對自動變速器中行星齒輪機構不同的組合方式進行分類與整理，總結出構造自動變速器行星齒輪機構的一些規(guī)則。

并且在行星排特性方程基礎之上，提出了如何優(yōu)選行星傳動換擋方案

對東風六速自動變速器行星排的方案進行優(yōu)化設計，合理利用已經(jīng)開發(fā)的軟件完成了六速自動變速器行星排行星齒輪機構、控制元件方案、換擋方案的設計。

對六速自動變速器行星排強度進行合理分析，齒輪靜態(tài)安全系數(shù)能夠得出結果，并且對行星排強度的設計進行驗證;對設計的六速自動變速器行星排嚙合特性進行分析，得到各齒輪副嚙合印痕，驗證行星排幾何修形量設計的合理性;并且詳細認真剖析了六速自動變速器行星排的傳動效率和疲勞壽命。

關鍵詞：機械工程；變速器；行星齒輪傳動；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 手動變速器（MT） 1

1.1.2 自動變速器（AT） 1

1.1.3 手動—自動變速器（AMT） 2

1.1.4 無級變速器 2

1.2 本論文的主要工作內容 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 行星齒輪機構的簡介 4

2.3 換檔執(zhí)行機構的簡介 5

2.4 基本工作原理 5

3 行星齒輪變速器傳動比的確定 8

4 行星排的設計 10

4.1 K1行星排的設計 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按接觸強度計算： 11

4.1.4 K1傳動系主要尺寸： 11

4.1.5驗算強度 12

4.1.6 齒輪抗彎強度校核 13

4.2 K2行星排的設計 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齒輪按接觸強度初步計算 13

4.2.4驗算相互接觸時的強度的值： 14

4.2.5 齒輪抗彎強度校核 15

4.3 K3行星排的設計 16

4.4星型結構中三大系統(tǒng)的設計 16

4.4.1太陽輪的結構： 16

4.4.2行星輪及行星架的結構： 16

5 軸和軸承的設計 18

5.1 軸的設計及檢驗 18

5.2 軸承校核 21

6 主要零件的工藝設計 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 關鍵工序分析： 22

6.2 內齒圈加工工藝 22

6.2.1 工藝工程： 22

6.2.2 工藝分析： 22

7 輔助系統(tǒng)設計 24

7.1 控制系統(tǒng)設計 24

7.2 潤滑系統(tǒng)設計 24

8 結論 26

參考文獻 27

致  謝 28

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開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫 2000 字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 一、選題的目的和意義 自動變速器在汽車行業(yè)的運用越來越廣，主要是因為配有自動變速器的車大大提高了發(fā)動機和傳動系的使用壽命，提高了汽車通過性，并且具有良好的適應性，最重要的是讓駕駛者操縱方便，但同時也存在缺點：結構復雜，降低一些運動性、可能會讓人多手動擋的車不適應。自動變速器包括液力變矩器自動變速器， 級變速器，機械自動變速器 1】 。 自從 1939 年汽車開始使用自動變速器時，就已采用行星齒 輪，因為自動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，可能需更大的驅動力，除了靠液力變矩器，必須依賴行星齒輪組的輔助，才能達成。行星齒輪變速傳動與普通齒輪變速傳動相比較，它主要的優(yōu)點是結構緊湊、承載能力大、工作可靠、傳動比大和傳動效率高、換擋輕便、迅速，容易實現(xiàn)自動換擋等 【 2】【 3】 。因此，行星變速齒輪傳動在現(xiàn)代車輛中已獲得日益廣泛的應用。行星機構在上，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，就產(chǎn)生直接傳動效果。目前自動變速器皆采用復合型行星齒輪組，通常將多個行星齒輪或兩組單一型行星齒輪組加以結合而成，其結構更加合理，獲得速比更多。 隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，發(fā)動機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 80%的自動變速器產(chǎn)品需要進口。去年，全國自動變速器進口額超過 50 億美元。經(jīng)過國人的研究進取，國產(chǎn)自動變速器行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，相信不久的將來，國產(chǎn)自動變速器將以很好的質量和性價比與國外相抗衡 【 4】 。行星機構國外研究的早，技術相比于國 內成熟，但伴隨著中國汽車市場的發(fā)展，行星傳動機構已有許多工廠能進行成批量生產(chǎn)，向與國際技術靠攏并有超級之勢。 二、國內外自動變速器發(fā)展現(xiàn)狀 1、手動變速器 在手動變速器方面，由于經(jīng)過長時間的發(fā)展，其設計原理和生產(chǎn)工藝、技術等較為成熟和穩(wěn)定，技術難度相對于自動變速器較低，而中國國內廠家本身就有手動變速器的生產(chǎn)經(jīng)驗，因此在引進國外先進技術后，消化吸收相對容易，在此基礎上自主創(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，并已實現(xiàn)產(chǎn)品出口；技術方面，近幾年來，國內部分廠家已能夠根據(jù)中國國情實現(xiàn)自主 創(chuàng)新；市場方面，國內部分廠家已經(jīng)占領了大部分國內市場份額 【 5】【 6】 。 2、自動變速器 在自動變速器方面，由于自動變速器采用了不同于傳統(tǒng)手動變速器的新工藝、技術和設計原理，國內廠家在自動變速器的研發(fā)上與國際先進水平存在較大差距，而擁有相關技術的外國廠商不約而同地對國內廠家進行了不同程度的技術封鎖，即便在國內生產(chǎn)，也都選擇由外資控股公司或外商獨資企業(yè)生產(chǎn)自動變速器，這導致自動變速器大量依賴進口，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國自動變速器市場 78%為進口產(chǎn)品 【 7】 。 三、未來變速器技術發(fā)展趨勢 1、多檔位變速 器成趨勢 擋位數(shù)量多少，關乎車輛的駕駛感受、車輛性能、燃油經(jīng)濟性在內的多方面性能，近年來，無論是國際上還是在國內市場，在自動變速器領域都呈現(xiàn)出向著更多檔位發(fā)展的趨勢。相關行業(yè)專家表示，當前在自動變速器領域的創(chuàng)新，體現(xiàn)在自動變速器結構和擋位方面。自動變速器箱由最初的 46品，正向著 89向發(fā)展。自動變速器的技術創(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相結合的方式實現(xiàn)速比變化，是目前自動變速器結構設計上的一大變化，這種創(chuàng)新所帶來的變化便是自動變 速器擋位上的增加。 在更多擋位自動變速器的研發(fā)方面，國內變速器企業(yè)同樣取得了顯著進展， 2012年，在江鈴陸風 型配裝盛瑞傳動 8，盛瑞傳動繼續(xù)在 8速器上進行改進，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，盛瑞傳動實現(xiàn)了13速器的設計 【 10】 。 2、電動車變速器成為新熱點 除了傳統(tǒng)自動變速器外，電動車對傳統(tǒng)自動變速器產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)和機遇，也是業(yè)界各方關心的熱點話題。相關行業(yè)專家認為，多檔位是電動車發(fā)展的必然趨勢，在電動車里配裝 2 擋或者 3 擋的自動變速器，不僅可以更好地 發(fā)揮電機的特性，把電機的扭矩需求 減少，有利于減少電機的體積和重量，降低成本，更重要的是續(xù)駛里程會提高 8%到 10%。電動車起步加速性能很好，但當時速在 100 公里左右的中高速段再加速時，響應速度就很慢，如果匹配 2 擋或 3 擋的變速器，就可以大大改善電動車在中高速階段的加速性能。未來純電動汽車的普及是大勢所趨，而電動車搭載多速自動變速器是未來的技術趨勢。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，電動車下一步的發(fā)展，需要的是多檔 位自動變速器，對電動乘用車而言，性價比最合理的則是 2 擋自動變速器 【 12】 。 3、自動變速器技術路線仍將百家爭鳴 目前，國內合資整車企業(yè)生產(chǎn)的車型之中，自動變速器的裝機率高達 70%以上，而自主品牌車型的裝機率僅為 17%，而這 17%中的大部分來自國外變速器廠商 【 13】 。 自動變速器的發(fā)展具有一定程度的地域性和傳承關系。 術基于手動變速器而來，發(fā)源于歐洲； 速器誕生于上世紀初的美國，在美國市場的應用和發(fā)展已超過一百年；而提及 速器，很多人最先會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，多樣化的自動變速器技術路線也隨之引入中國市場。 相關行業(yè)專家表示，在很長一段時間中，中國的變速器技術路線不會統(tǒng)一，而是會呈現(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，這三大特點是變速器技術發(fā)展的動力源泉 【 15】 。 在自動變速器中， 速器在國內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，在中國市場，今年 速器預計將達到 200 萬臺的銷量，到 2020 年預計為 430 萬臺，年均增長在 20%左右；而全球 范圍內，去年 速器的銷量將近 800萬臺，預計到 2020 年將實現(xiàn) 1470 萬臺的銷量，年均增長率在 9%左右 【 16】 。因此， 前每生產(chǎn)五臺自動變速器，其中便有一臺是 參考文獻 ： [1] 王望予 第 3 版 機械工業(yè)出版社 ， 2] 余志生 北京 :機械工業(yè)出版社 ， 3] 陳家瑞 下冊 機械工業(yè)出版社 ， 4] 吉林大學汽車工程系 人民交通出版社 ， 5] 成偉華 重慶大學出版社 ， [6] 邱宣懷 北京高等教育出版社， 7] 黃宗益 同濟大學出版社， 8] 龔桂義 高等教育出版社， 9] 韓曉娟 中國標準出版社， 10] 吳宗澤，劉瑩 機械工業(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 北京郵電大學出版社 ， 16] 左成基，楊明欽 北京 開 題 報 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、行星齒輪傳動的傳動類型和傳動簡圖 2、行星齒輪的選擇 3、行星齒輪傳動的強度驗算 4、行星齒輪傳動的結構設計 5、設計圖紙一張 二、本課題擬采用的研究手段 首先利用互聯(lián)網(wǎng)資源尋找有關的資料，電子書籍，電子報刊、期刊等等，了解當前國內外在汽車方面行星機構的最新動態(tài)發(fā)展，然后閱讀大量相關文獻資料，進一步對行星機構分析，確定數(shù)據(jù)來源的真實準確，在進行系統(tǒng)設計。然后利用 出圖紙，并編寫說明書。 開 題 報 告 指導教師意見 ： 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主任： 年 月 日