油電混合動力汽車行星齒輪箱設計-自動變速器系列【含8張CAD圖紙、說明書】【QX系列】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有，下載后全都有，所見即所得，CAD圖紙均為高清圖可自行編輯，文檔WORD都可以自己編輯的哦，有疑問咨詢QQ:1064457796,課題后的【XX系列】為整理分類用，與內(nèi)容無關(guān)，請忽視 密 級分類號編 號成 績本科生畢業(yè)設計 (論文)外 文 翻 譯原 文 標 題自動變速器譯 文 標 題AUTOMATIC TRANSMISSION作者所在系別作者所在專業(yè)作者所在班級作 者 姓 名作 者 學 號指導教師姓名指導教師職稱完 成 時 間譯文標題自動變速器原文標題AUTOMATIC TRANSMISSION作 者譯 名國 籍原文出處The modern automatic transmission is by far , the most complicated mechanical component in todays automobile . It is a type of transmission that sifts itself . A fluid coupling or torque converter is used instead of a manually operated clutch to connect the transmission to the engine .There are two basic types of automatic transmission based on whether the vehicle is rear wheel drive or front wheel drive . On a rear wheel drive car , the transmission is usually mounted to the back of the engine and is located under the hump in the center of the floorboard alongside the gas pedal position . A drive shaft connects the transmission to the final drive which is located in the rear axle and is used to send power to the rear wheels . Power flow on this system is simple and straight forward going from the engine , through the torque converter , then trough the transmission and drive shaft until it reaches the final drive where it is split and sent to the two rear transmission .On a front wheel drive car , the transmission is usually combined with the final drive to form what is called a transaxle . The engine on a front wheel drive car is usually mounted sideways in the car with the transaxle tucked under it on the side of the engine facing the rear of the car . Front axles are connected directly to the transaxle and provide power to front wheels . In this example , power floes from the engine , through the torque converter to a larger chain that sends the power through a 180 degree turn to the transmission that is along side the engine . From there , the power is routed through the transmission to the final drive where it is split and sent to the two front wheels through the drive axles .There are a number of other arrangements including front drive vehicles where the engine is mounted front to back instead of sideways and there are other systems that drive all four wheels but the two systems described here are by far the most popular . A much less popular rear and is connected by a drive shaft to the torque converter which is still mounted on the engine . This system is found on the new Corvette and is used in order to balance the weight evenly between the front and rear wheels for improved performance and handling . Another rear drive system mounts everything , the engine , transmission and final drive in the rear . This rear engine arrangement is popular on the Porsche.The modern automatic transmission consists of many components and systems that designed to work together in a symphony of planetary gear sets , the hydraulic system, seals and gaskets , the torque converter , the governor and the modulator or throttle cable and computer controls that has evolved over the years into what many mechanical inclined individuals consider to be an art from . Here try to used simple , generic explanation where possible to describe these systems .1. Planetary gear sets Automatic transmission contain many gears in various combinations . In a manual transmission , gears slide along shafts as you move the shift lever from one position to another , engaging various sizes gears as required in order to provide the correct gear ratio . In an automatic transmission , how ever , the gears are never physically moved and are always engaged to the same gears . This is accomplished through the use of planetary gear sets . The basic planetary gear set consists of a sun gear , a ring and two or more planet gears , all remaining in constant mesh . The planet gears are connected to each other through a common carrier which allows the gears to spin on shafts called “pinions” which are attached to the carrier . One example of a way that this system can be used is by connecting the ring gear to the input shaft coming from the engine , connecting the planet carrier to the output shaft , and locking the sun gear so that it cant move . In this scenario , when we turn the ring gear , the planets will “walk” along the sun gear ( which is held stationary ) causing the planet carrier to turn the output shaft in the same direction as the input shaft but at a slower speed causing gear reduction ( similar to a car in first gear ) . If we unlock the sun gear and lock any two elements together , this will cause all three elements to turn at the same speed so that to output shaft will turn at the same rate of speed as the input shaft . This is like a car that is third or high gear . Another way we can use a planetary gear set is by locking the planet carrier from moving , then applying power to the ring gear which will cause the sun gear to turn in opposite direction giving us reverse gear . The illustration in Figure shows how the simple system described above would look in an actual transmission . The input shaft is connected to the ring gear , the output shaft is connected to the planet carrier which is also connected to a “Multi-disk” clutch pack . The sun gear is connected to drum which is also connected to the other half of the clutch pack . Surrounding the outside of the drum is a band that can be tightened around the drum when required to prevent the drum with the attached sun gear from turning . The clutch pack is used , in this instance , to lock the planet carrier with the sun gear forcing both to turn at the same speed . If both the clutch pack and the band were released , the system would be in neutral . Turning the input shaft would turn the planet gears against the sun gear , but since noting is holding the sun gear , it will just spin free and have no effect on the output shaft . To place the unit in first gear , the band is applied to hold the sun gear from moving . To shift from first to high gear , the band is released and the clutch is applied causing the output shaft to turn at the same speed as the input shaft . Many more combinations are possible using two or more planetary sets connected in various way to provide the different forward speeds and reverse that are found in modern automatic transmission . 2. Clutch packA clutch pack consists of alternating disks that fit inside a clutch drum . Half of the disks are steel and have splines that fit into groves on the inside of the drum . The other half have a friction material bonded to their surface and have splines on the inside edge that fit groves on the outer surface of the adjoining hub . There is a piston inside the drum that is activated by oil pressure at the appropriate time to squeeze the clutch pack together so that the two components become locked and turn as one . 3. Torque Converter On automatic transmission , the torque converter takes the place of the clutch found on standard shift vehicles . It is there to allow the engine to continue running when the vehicle comes to a stop . The principle behind a torque converter is like taking a fan that is plugged into the wall and blowing air into another fan which is unplugged . If you grab the blade on the unplugged fan , you are able to hold it from turning but as soon as you let go , it will begin to speed up until it comes close to speed of the powered fan . The difference with a torque converter is that instead of using air it used oil or transmission fluid , to be more precise . A torque converter is a lager doughnut shaped device that is mounted between the engine and the transmission . It consists of three internal elements that work together to transmit power to the transmission . The three elements of the torque converter are the pump , the Turbine , and the Stator . The pump is mounted directly to the torque housing which in turn is bolted directly to the engines crankshaft and turns at engine speed . The turbine is inside the housing and is connected directly to the input shaft of the transmission providing power to move the vehicle . The stator is mounted to a one-way clutch so that it can spin freely in one direction but not in the other . Each of the three elements has fins mounted in them to precisely direct the flow of oil through the converter . With the engine running , transmission fluid is pulled into the pump section and is pushed outward by centrifugal force until it reaches the turbine section which stars it running . The fluid continues in a circular motion back towards the center of the turbine where it enters the stator . If the turbine is moving considerably slower than the pump , the fluid will make contact with the front of the stator fins which push the stator into the one way clutch and prevent it from turning . With the stator stopped , the fluid is directed by the stator fins to re-enter the pump at a “help” angle providing a torque increase . As the speed of the turbine catches up with the pump , the fluid starts hitting the stator blades on the back-side causing the stator to turn in the same direction as the pump and turbine . As the speed increase , all three elements begin to turn at approximately the same speed . Sine the 80s , in order to improve fuel economy , torque converters have been equipped with a lockup clutch which locks the turbine to the pump as the vehicle reaches approximately 40-50 mph . This lockup is controlled by computer and usually wont engage unless the transmission is in 3rd or 4th gear .4. Hydraulic SystemThe hydraulic system is a complex maze of passage and tubes that sends that sends transmission fluid and under pressure to all parts of the transmission and torque converter and . Transmission fluid serves a number of purpose including : shift control ,general lubrication and transmission cooling . Unlike the engine ,which uses oil primary for lubrication ,every aspect of a transmission s function is dependant on a constant supply of fluid is send pressure . In order to keep the transmission at normal operating temperature , a portion of the fluid is send to through one of two steel tubes to a special chamber that is submerged in anti-freeze in the radiator . Fluid passing through this chamber is cooled and then returned to the transmission through the other steel tube . A typical transmission has an avenge of ten quarts of fluid between the transmission , torque converter , and cooler tank , In fact , most of the components of a transmission are constantly submerged in fluid including the clutch packs and bands . The friction surfaces on these parts are designed to operate properly only when they are submerged in oil .5. Oil Pump The transmission oil pump ( not to confused with the pump element inside the torque converter ) is responsible for producing all the oil pressure that is required in the transmission . The oil pump is mounted to front of the transmission case and is directly connected to a flange on the engine crankshaft , the pump will produce pressure whenever the engine is running as there is a sufficient amount of transmission fluid available . The oil enters the pump through a filter that is located at bottom of the transmission oil pan and travels up a pickup tube directly to the oil pump . The oil is then sent , under pressure to the pressure regulator , the valve body and the rest of the components , as required . 6. Valve Body The valve body is the control center of the automatic transmission . It contains a maze of channels and passages that direct hydraulic fluid to the numerous valves which when activate the appropriate clutch pack of band servo to smoothly shift to the appropriate gear for each driving situation . Each of the many valves in the valve body has a specific purpose and is named for that function . For example the shift valve activates the 2nd gear up-shift or the shift timing valve which determines when a downshift should occur . The most important valve and the one that you have direct control over is the manual valve. The manual valve is directly connected to the gear shift handle and covers and uncovers various passages depending on what position the gear shift is paced in . When you place the gear shift in Drive , for instance , the manual valve directs fluid to the clutch pack ( s ) that activates 1st gear . It also sets up to monitor vehicle speed and throttle position so that it can determine the optimal time and the force for the 1-2 shift . On computer controlled transmission , you will also have electrical solenoids that are mounted in the valve body to direct fluid to the appropriate clutch packs or bands under computer control to more precisely control shift points .7. Computer ControlsThe computer uses sensors on the engine and transmission to detect such things as throttle position , vehicle speed , engine speed , engine load , stop light switch position , etc . to control exact shift points as well as how soft or firm the shift should be . Some computerized transmission even learn your driving style and constantly adapt to it so that every shift is timed precisely when you would need it . Because of computer controls , sports models are coming out with the ability to take manual control of the transmission as through it were a stick shift lever through a special gate , then tapping it in one direction or the other in order to up-shift at will . The computer monitors this activity to make sure that the driver dose not select a gear that could over speed the engine and damage it . Another advantage to these “ smart” transmission is that they have a self diagnostic mode which can detect a problem early on and warn you with an indicator light on the dash . A technician can then plug test equipment in and retrieve a list of trouble codes that will help pinpoint where the problem is .指 導 教 師 評 語 外文翻譯成績：指導教師簽字： 年 月 日注：1. 指導教師對譯文進行評閱時應注意以下幾個方面：翻譯的外文文獻與畢業(yè)設計（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻列入畢業(yè)設計（論文）的參考文獻；翻譯的外文文獻字數(shù)是否達到規(guī)定數(shù)量（3 000字以上）；譯文語言是否準確、通順、具有參考價值。2. 外文原文應以附件的方式置于譯文之后。共 6頁 第 13 頁摘 要近年來，雖然許多國家都投入大量資金人力研究電動汽車，但目前為止變速器和其它一些關(guān)鍵性技術(shù)還沒有取得有效地突破，變速器的續(xù)駛里程和充電時間大大制約了電動汽車的發(fā)展和普及。因此，在變速器問題解決之前，如何合理地選擇這些部件及有關(guān)參數(shù)，使匹配達到最優(yōu)，在相同變速器條件下，更好地滿足動力性要求和最大地增加續(xù)駛里程，一直是研究者們追求的目標，也是本論文研究的主要目的。隨著科學技術(shù)的進步，汽車工業(yè)得到了迅速發(fā)展，而人類對舒適性的更高追求，使得自動變速器的發(fā)展更加深入。本文通過對行星齒輪傳動變速器的研究和闡述，計算了每個行星排傳動比的表達式。通過此次設計，我們可以了解到該變速器的基本結(jié)構(gòu)：即換擋執(zhí)行元件（2個離合器和3個制動器）與行星排以適當方式連接組成，得到5個前進檔和1個倒檔。采用該機構(gòu)的汽車自動變速器，結(jié)構(gòu)簡單緊湊、檔位數(shù)多、傳動效率高、換檔平穩(wěn)、操縱性能好。關(guān)鍵詞：機械工程、變速器、行星齒輪傳動ABSTRACTAlthough in recent years, many countries have invested heavily in human research electric cars, but so far the transmission and other key technology has not been effectively breakthrough, travel distance transmission and charging time greatly restrict the development of electric vehicles and popularity. Before transmission problems, therefore, how to reasonably select these components and related parameters, to match the optimal, under the condition of the same transmission, to better meet the performance requirements and the travel distance increased, the earth has been the target of the researchers, is also the main purpose of this thesis.With the progress of science and technology, the automotive industry got rapid development, and the human the higher pursuit of comfort, make the development of automatic transmission more deeply. In this paper, based on the research of the planetary gear transmission, and calculated the expression of each row ratio. Through this design, we can learn the basic structure of the transmission: namely shift actuators (2 3 clutch and brake) and planetary line connection in the proper manner, get five forward gears and one reverse gear. Using the automobile automatic transmission, simple and compact structure, the gear number, high transmission efficiency, smooth shift, good control performance.Keywords : mechanical engineering , transmission , epicycle gear transmission.目 錄摘 要1ABSTRACT2目 錄4第一章 緒 論71.1 引言71.2 混合動力汽車概述71.3 混合動力汽車國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀81.3.1 日本混合動力/電動汽車發(fā)展概況91.3.2 美國混合動力/電動汽車發(fā)展概況101.3.3 歐洲混合動力/電動汽車發(fā)展概況111.3.4 國內(nèi)發(fā)展概況121.4 混合動力汽車原理131.4.1混合動力汽車原理131.5 汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程141.6 行星齒輪的發(fā)展與研究15第二章 傳動系統(tǒng)的概述及其方案的確定172.1 行星齒輪變速器的原理和功用172.2 行星齒輪機構(gòu)的簡介172.3 換檔執(zhí)行機構(gòu)的簡介172.4 行星齒輪變速器的基本工作原理18第三章 行星齒輪變速器傳動比的確定203.1 行星齒輪變速器傳動比方案的確定203.2 傳動比計算21第四章 行星排的設計244.1 K1行星排的設計244.1.1 齒數(shù)選擇：244.1.2 材料選擇及熱處理方法：244.1.3 齒輪2-3按接觸強度計算：244.1.4 K1傳動系主要尺寸：254.1.5 驗算K1行星傳動排的接觸強度254.1.6 齒輪抗彎強度校核264.2 K2行星排的設計264.2.1 齒數(shù)選擇：264.2.2 材料選擇及熱處理方式：264.2.3 ac齒輪按接觸強度初步計算264.2.4 驗算a-c齒輪傳動的接觸強度：274.2.5 齒輪抗彎強度校核284.2.6 b-c齒輪傳動的接觸強度和抗彎強度的校核284.3 K3行星排的設計284.4 太陽輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設計294.4.1 太陽輪的結(jié)構(gòu)：294.4.2 行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)：29第五章 軸和軸承的設計315.1 軸的設計及檢驗315.2 軸承校核34第六章 離合器與制動器的設計356.1 離合器的設計356.2 制動器的設計36第七章 主要零件的工藝設計387.1 太陽輪和行星輪的加工工藝387.1.1 工藝過程：387.1.2 關(guān)鍵工序分析：387.2 內(nèi)齒圈加工工藝387.2.1 工藝工程：387.2.2 工藝分析：38第八章 輔助系統(tǒng)設計408.1 控制系統(tǒng)設計408.2 潤滑系統(tǒng)設計40結(jié) 論42參考資料43致 謝45第一章 緒 論1.1 引言混合動力汽車應是我國電動汽車產(chǎn)業(yè)化的突破口據(jù)中國汽車報報道，根據(jù)“十五”國家863計劃電動汽車重大專項的目標定位和技術(shù)路線，結(jié)合我國汽車工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，一些專家認為，混合動力電動汽車應成為我國電動汽車發(fā)展的重點和方向，并有希望率先取得產(chǎn)業(yè)化突破。從我國電動車技術(shù)來看，目前已從實驗室開發(fā)試驗階段過渡到商品性試生產(chǎn)階段，我國電動汽車研制開發(fā)基本上與國外同行處于同一起跑線上，技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化的差距比較小，目前已有一定基礎(chǔ)。在上世紀90年代中期已推出電動汽車樣車，電動轎車概念車、燃料電池中型客車已經(jīng)問世?，F(xiàn)在世界上的電動汽車主要分成純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車三種，專家認為選擇混合動力電動汽車作為現(xiàn)階段我國電動汽車產(chǎn)業(yè)化的突破口，符合我國汽車工業(yè)的發(fā)展要求。原因一是混合動力電動汽車承接了傳統(tǒng)汽車的技術(shù)，有利于對傳統(tǒng)汽車工業(yè)的改造；二是有利于降低制造成本和有利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1.2 混合動力汽車概述1881年就出現(xiàn)了電動汽車，它比內(nèi)燃機汽車還早一些。但內(nèi)燃機汽車后來居上，在性能、機動性、車輛的重量等指標遠遠地超過了電動汽車。電動汽車在20世紀20年代達到了鼎盛時期后就一蹶不振，成為“電瓶車”式的輔助車輛。在20世紀初蒸汽汽車、電動汽車、和內(nèi)燃機汽車基本是三足鼎立，在汽車保有量中，蒸汽汽車占40，電動汽車38，而內(nèi)燃機汽車僅占22，美國是最早使用電動汽車作為運輸車輛的國家之一，1915年美國電動汽車的產(chǎn)量曾經(jīng)達到過年產(chǎn)5000輛的最高峰。有很多電動汽車一直到第二次世界大戰(zhàn)期間仍在使用。但到20世紀60年代電動汽車的保有量僅占汽車總量的2。隨著現(xiàn)代水利發(fā)電、核能發(fā)電、風力發(fā)電和太陽能的利用，為人們提供了巨大的能源。因此，各國和各大汽車公司都重視了電動汽車的研究、開發(fā)和試制，從20世紀70年代起，新一代電動汽車脫穎而出，出現(xiàn)了各種各樣高性能的電動汽車?；旌蟿恿Ρ硎居卸喾N動力參與汽車驅(qū)動，一般指燃油發(fā)動機和電機這兩種動力?；旌蟿恿﹄妱悠囀请妱悠囇兄浦械暮笃鹬悖瑓s在純電動汽車之前成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。它綜合了傳統(tǒng)汽車引擎驅(qū)動電機驅(qū)動的優(yōu)點，既能充分發(fā)揮燃料發(fā)動機持續(xù)工作時間長、動力性能好，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處。并且，混合動力汽車可以在運行過程中維持電量的均衡，不像純電動汽車要配備專用的充電器等配套設備?；旌蟿恿﹄妱悠嚕鋭恿ο到y(tǒng)包括內(nèi)燃機和電池組，兼?zhèn)淞藘?nèi)燃機汽車和電動汽車優(yōu)點,按內(nèi)燃機與電動機的連接方法可分為并聯(lián)式、串聯(lián)式和混聯(lián)式。它將內(nèi)燃機、電動機與一定容量的儲能器件通過控制系統(tǒng)相結(jié)合，電動機可補充提供車輛起步、加速時所需轉(zhuǎn)矩，又可以存儲吸收內(nèi)燃機富余功率和車輛制動能量，從而可大幅度降低油耗，減少污染物排放。混合動力汽車雖然沒有實現(xiàn)零排放，但其動力性、經(jīng)濟性和排放等綜合指標能滿足當前苛刻要求，可緩解汽車需求與環(huán)境污染及石油短缺的矛盾。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，主要優(yōu)點是采用了高功率的能量儲存裝置（飛輪、超級電容器或蓄電池）向汽車提供瞬時能量，可以提高效率、節(jié)省能源、降低排放，經(jīng)濟性和排放性明顯改善，技術(shù)經(jīng)濟可行性較強。較之純電動汽車，其主要優(yōu)點：續(xù)使里程和動力性可達到內(nèi)燃機汽車的水平；空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其它輔助電器，借助原動機動力，無需消耗電池組有限電能，從而保證了乘坐的舒適性；而且混合動力汽車技術(shù)難度相對較小，成本相對較低?；旌蟿恿ζ嚱橛趥鹘y(tǒng)汽車和動力汽車、燃料電池汽車之間，是一種承前啟后的，在經(jīng)濟和技術(shù)方面都趨于成熟的電動汽車產(chǎn)品4。1.3 混合動力汽車國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀混合動力汽車通過內(nèi)燃機和發(fā)動機的有機結(jié)合，具備了內(nèi)燃機汽車加油方便、續(xù)使里程長和純電動汽車污染少、效率高的特點，成為當今世界汽車界競相開發(fā)的熱點。豐田的Prius、本田的Insight、福特的Prodigy、克萊斯勒的ESX3、通用的Precept141、日產(chǎn)的Tino1151等都具有代表性的車型，其中Prius和Insight已是成熟的產(chǎn)品，并將繼續(xù)擴大生產(chǎn)規(guī)模，其它車型也將在23年推向市場5。我國也非常重視混合動力電動汽車的研制和開發(fā)，一些單位已進行了一些初步的工作，并取得了一定的成績，國家科技部已將其做為“十五”863 重大專項內(nèi)容。1.3.1 日本混合動力/電動汽車發(fā)展概況日本汽車保有量占全球第二位，由于人口密集，國土狹小，石油100依賴進口。因此，日本對EVHEV的研發(fā)十分重視。日本從1965年開始電動車的研制、通產(chǎn)省正式把電動車列入國家項目，1967年成立了日本電動車協(xié)會，促進了電動車事業(yè)的發(fā)展，1971年日本通產(chǎn)省就制定了電動汽車的開發(fā)計劃，1991年日本通產(chǎn)省又制定了“第三屆電動汽車普及計劃”，提出到2000年日本電動汽車的年產(chǎn)量達到10萬輛，保有量達到20萬輛。2001年7月，日本開展了“低公害車開發(fā)普及行動”，將EVHEV列為重點開發(fā)的低公害汽車之列，并制定了專門的政策，以促進EVHEV的普及應用；2002年提出從2005年開始大幅度限制尾氣排放，制定了新長期排放限制的標準，準備用于2005年以后銷售新車的一項排放法規(guī)；2002年2月26日，日本中央環(huán)境審議會大氣環(huán)境領(lǐng)域的一個專門委員會（環(huán)境大臣的咨詢機構(gòu)）提出了一份將要納入這項法規(guī)的尾氣排放標準的咨詢提案。這項提案的內(nèi)容包括將顆粒狀物質(zhì)（PM）含量比現(xiàn)行標準的要求最大削減85%，將氮氧化物（NOX）削減50%等一些內(nèi)容，該法規(guī)的實施將進一步推動EVHEV的發(fā)展。按照目前的發(fā)展速度，預計在2010年將達到210萬輛。豐田是全世界第一臺正式批量生產(chǎn)的混合動力車的制造者，自從1997年開始，Prius就開始在日本銷售，2000年起便在北美、歐洲及世界各地公開發(fā)售。目前，Prius已經(jīng)在中國上市。到了2001年，豐田又在日本推出了Estima混合動力小貨車、使用弱混合動力的皇冠豪華小轎車和Dyna混合動力輕型貨車。豐田商業(yè)化的車型已經(jīng)達到5款。為了在實現(xiàn)低排放的前提下，提高車輛的動力性，在2003年，豐田汽車把新一代的混合動力系統(tǒng)Hybrid Synergy Drive引入到了第二代的Prius上面。在2005年，他把這套系統(tǒng)的使用范圍擴展到了對動力性能要求更高的SUV車型上雷克薩斯的RX400h（日本名為Harrier Hybrid）和Highlander Hybrid（日本名為Kluger Hybrid）。本田公司在混合動力車方面也頗有建樹， 1999年推出“INSIGHT”，2001年推出“CIVIC”。本田還在混合動力車的開發(fā)上，通過研究新型發(fā)動機、鎳氫蓄電池等追求動力高效化；通過開發(fā)新型輕質(zhì)鋁車身、樹脂油箱等謀求車輛的輕型化，使汽車達到每公升汽油可行駛35公里的世界最高水平，并且使汽車尾氣排放達到世界最嚴格要求的標準。1.3.2 美國混合動力/電動汽車發(fā)展概況汽車工業(yè)是美國的支柱產(chǎn)業(yè)，給美國帶來了繁榮昌盛，但同時也帶來了能源危機、環(huán)節(jié)污染以及資源的浪費。美國近年來幾乎要從國外進口全國消耗量一半以上的石油。為了避免受到石油危機的沖擊，美國十分重視對混合動力汽車的研究和開發(fā)。1976年卡特總統(tǒng)簽署EV/HEV研究開發(fā)和示范法案，授權(quán)美國能源部執(zhí)行和管理EV/HEV研究計劃，但是直到九十年代初電動車的研究在美國才真正開始。1990年10月布什總統(tǒng)簽署清潔空氣法嚴格規(guī)定了汽車排放的標準，同月加州政府也有了新的規(guī)定，即要求汽車制造商在加州銷售的車輛中百分之二必須是零排放車輛，而當時只有純電動汽車才可能達到零排放車輛的要求。1991年美國通用汽車公司、福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司共同協(xié)議，成立了先進電池聯(lián)合體(USABC)，共同研究開發(fā)新一代電動汽車所需要的高能電池。1991年10月USABC與美國能源部簽訂協(xié)議，在1991-1995年的四年間投資2.26億美元來資助電動汽車用高能電池的研究。1993年，美國克林頓政府推出了新一代汽車伙伴計劃即PNGV，要求聯(lián)邦政府部門從1993到1995年度大量購買包括EV/HEV的替代燃油車。PNGV制訂了10年開發(fā)計劃，目標是80mpg(約3L/100km)的低油耗汽車。2002年1月9日，10年計劃尚未結(jié)束，美國能源部部長斯潘塞阿伯拉罕在各大汽車公司首腦參加的會議上宣布，根據(jù)總統(tǒng)布什的國家能源計劃，降低美國對進口石油依賴性，決定成立一個新的汽車研究項目，叫做自由車(Freedom CAR)，該項目的長期目標是高效、價廉、無污染。研究先進、高效的燃料電池技術(shù)，用氫燃料作動力，不產(chǎn)生任何污染。改項目繼續(xù)對電動汽車進行專項研究，但是重點是發(fā)展氫燃料電池電動車。按照PNGV的時間表，在1999年以前為濃縮并集中技術(shù)目標階段，19992001為生產(chǎn)概念車階段，20012005年為生產(chǎn)性樣車階段。在2000年底特律國際汽車展上福特和通用汽車公司展示了其柴油復合動力概念車，同年2月22日，戴姆勒克萊斯勒在華盛頓國家博物館公布了其PNGV復合動力概念車。PNGV計劃在2002年被終止，原因是80MPG的目標很高，而研制的新車在成本上并未取得很好的成果，不能滿足用戶在價格上的要求，也就是說，在短時期內(nèi)不具有市場價值。更重要的是，PNGV仍然局限于用石油作為基本能源。因此要求新項目在這方面有新的突破，將著眼于新一代汽車能源，而不囿于現(xiàn)有技術(shù)和當前燃料資源。但是PNGV起到了全球EV/HEV技術(shù)開發(fā)領(lǐng)頭人的作用，從其建立和執(zhí)行情況來看，新一代汽車已經(jīng)成為跨國汽車公司和工業(yè)國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要內(nèi)容。1.3.3 歐洲混合動力/電動汽車發(fā)展概況(1)法國 法國是一個缺少石油的國家，每年要從國外進口大量石油。因此，法國是全世界最積極研制和推廣電動汽車的國家之一。法國電力供應充沛且多用核能發(fā)電和水力發(fā)電，發(fā)電源干凈且電價便宜，汽車工業(yè)發(fā)達。法國政府鼓勵開發(fā)電動汽車和充分利用電力資源，在政策上給予支持，為開發(fā)電動汽車提供資助。法國政府、法國電力公司、標致雪鐵龍汽車公司和雷諾汽車公司共同承擔開發(fā)和推廣電動汽車的協(xié)議，共同合資組建了電動汽車的電池公司，和薩夫特(SAFT)公司承擔電動汽車的高能電池的研究和開發(fā)，以及電池的租賃和維修等工作。1990年法國標致雪鐵龍汽車公司所開發(fā)的J-5和C-25電動貨車投入生產(chǎn)。1995年法國能源部、標致雪鐵龍汽車公司開發(fā)了標致106和SAXO型四座電動轎車，用雪鐵龍AX型轎車改裝的電動轎車，雷諾汽車公司的Clio型四座電動轎車及其變型車等，并投放在羅切里市進行試驗。1997年法國的電動汽車產(chǎn)量達到2000輛左右。不僅如此，法國非常鼓勵使用混合動力汽車，使法國混合動力汽車的發(fā)展位居世界前列。四年前法國政府電力公司與汽車制造商簽訂了協(xié)議，使全國電動汽車保有量達到10萬臺，在20個城市推廣混合動力汽車。法國已有十幾個城市運行電動汽車且有比較完善的充電站等服務設施，政府機關(guān)帶頭使用混合動力汽車。法國政府為了鼓勵用戶使用混合動力汽車，還宣布企業(yè)購買混合動力汽車第一年可以免稅。法國電力公司向電動汽車生產(chǎn)廠家每生產(chǎn)一輛電動汽車提供1萬法郎的補助，以擴大電力使用范圍。目前，法國混合動力汽車的普及程度和保有量都位居世界前列。(2)德國 德國政府十分重視環(huán)節(jié)保護，投入了大量的資金用于EV的研發(fā)，1971年成立了城市電動車交通公司(GES)，積極組織EV的研究與開發(fā)。1991年在拜爾州投入了300輛EV進行運行。拜爾州還撥400萬馬克，用于資助用戶車價的30%購買電動汽車。另外，漢堡市也采取資助用戶車價的25%來鼓勵用戶購買電動汽車。德國政府指定奔馳汽車公司和大眾合資建立的德國汽車工業(yè)有限公司的科技開發(fā)機構(gòu)，1992年德國政府撥款2200萬馬克，在呂根(Rugen)島建立歐洲EV試驗基地，組織了四大公司62輛各類電動車在呂根半島城運行試驗，對64輛電動汽車和電動汽車的系統(tǒng)工程進行長達4年的大規(guī)模試驗，并有很多國家和城市都派有EV參加呂根島的實驗。1994年展示出了19種轎車，13種面包車，4種大客車，都進入了實用階段。20世紀70年代末期，德國戴姆勒奔馳汽車公司生產(chǎn)了一批LE306電動汽車，采用鉛酸電池。20世紀80年代初期，德國奔馳汽車公司生產(chǎn)了電動大客車，也生產(chǎn)了商用電動汽車，奔馳公司還宣布投資4.7億美元研究開發(fā)燃料電池，計劃2005年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。歐寶公司在1972年開始研制新型電動汽車。1981年與BBC公司(現(xiàn)在的ABB公司)合作研制了電動轎車。1.3.4 國內(nèi)發(fā)展概況 我國目前也非常重視混合動力電動汽車的研究與開發(fā)，一些單位的起步研究工作正在展開，國家科技部已將其作為“十五”863 重大專項的內(nèi)容。我國有關(guān)電動汽車的研制開始于20世紀90年代。從1996 年開始，廣東省科委統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織研制電動汽車，并取得了可喜的進展。清華大學研制了電動中型客車。中國遠望(集團)總公司與北京理工大學、國防科技大學和河北勝利客車廠等單位聯(lián)合，于1996 年3月研制成功了51 座YW6120 型電動大客車。在此基礎(chǔ)上，我國混合動力電動汽車的研制也有了一定的進展。1998 年，清華大學與廈門金龍公司合作研制了混合動力電動客車；同年，江蘇理工大學承擔了江蘇省科委下達的重點工業(yè)科技攻關(guān)項目混合動力電動公交輕型客車ZJK 6700HEV 串聯(lián)式混合動力的研制，目前樣車的研制工作已經(jīng)結(jié)束。一汽在2001 年4 月19 日閉幕的第3 屆北京國際清潔車展上推出一款混合動力電動轎車紅旗CA7180AE。該轎車是由一汽研究所、美國電動車亞洲7公司、汕頭國家電動汽車試驗示范區(qū)三方共同合作完成的，屬串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的中高檔車型。清華大學與沈陽金杯客車制造有限公司在2001 年3月簽訂了“SY6480 混合動力電動客車的研制與開發(fā)”合作項目的合同。深圳明華環(huán)保汽車有限公司于2001 年4月推出了混合動力電動環(huán)保汽車MH6720，引起社會各界關(guān)注; 該車采用的是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，發(fā)動機為87kw ；電機為312V、充電次數(shù)大于500 次；異步交流電機平均功率為36kW; 滿載最高車速 為90 km/h; 最大爬坡度為33; 續(xù)駛行程可達1080 km，純電機驅(qū)動時為100km；百公里等速油耗7.69L; 乘客數(shù)為22; 其尾氣排放達歐洲標準，噪聲指標也大大低于國產(chǎn)普通中巴車。東風汽車公司承接“863”混合動力研制項目現(xiàn)已完成, 并已于最近推出混合動力電動客車樣車，整車性能良好。我國通過國家“八五”、“九五”甚至“十五”電動汽車的科技攻關(guān)，在HEV方面已經(jīng)積累了一定的技術(shù)基礎(chǔ)和經(jīng)驗1.4 混合動力汽車原理1.4.1混合動力汽車原理混合動力電動汽車（Hybrd Electric Vehicle,簡稱HEV）采用了兩種動力裝置（內(nèi)燃機和電動機），通過儲能裝置（蓄電池等）和控制系統(tǒng)對能量的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)最佳的能量分配，達到整車的低排放、低油耗和高性能。HEV融合了燃油汽車和電動汽車的優(yōu)點，是最具有市場價值的低排放和低油耗汽車?；旌蟿恿﹄妱悠囉袃蓚€動力源，當汽車爬坡或加速時，兩個動力源聯(lián)合輸出動力，蓄電池輸出的電能通過電機進行助力；當汽車在下坡或制動時，發(fā)電機發(fā)電可以對再生或制動能量進行回收，以電能形式儲存在蓄電池中；當汽車較長時間怠速停車時，可以通過控制發(fā)動機熄火，實現(xiàn)怠速啟停，節(jié)省燃油。由于輔助動力的助力作用，在保證汽車相同的動力性能條件下，可以相應減小混合動力汽車發(fā)動機的功率及排量需求，減少了汽車燃油消耗；同時通過再生及制動能量的回收，以及避免汽車在油耗較高的怠速工況區(qū)運行（怠速啟停），進一步減少了汽車燃油消耗；混合動力電動汽車通過控制輔助動力的功率及扭矩輸出的大小，可以優(yōu)化控制發(fā)動機的工作點，使整車的廢氣排放得到顯著的改善。因此混合動力電動汽車既具有良好的動力性、經(jīng)濟性。也有較低的廢氣排放水平。1.4.2混合動力裝置原理HEV（Hybrid-ElectricVehicle）混合動力裝置?；旌蟿恿褪侵钙囀褂闷万?qū)動和電力驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，優(yōu)點在于車輛啟動停止時，只靠發(fā)電機帶動，不達到一定速度，發(fā)動機就不工作，因此，便能使發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)，動力性好，排放量很低，而且電能的來源都是發(fā)動機，只需加油即可?；旌蟿恿ζ嚨年P(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機與電機離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機電機和變速箱一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)。 混合動力總成以動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。串聯(lián)式動力：串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。小負荷時由電池驅(qū)動電動機驅(qū)動車輪，大負荷時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當車輛處于啟動、加速、爬坡工況時，發(fā)動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低。并聯(lián)式動力：并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。當汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構(gòu)提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應用?；炻?lián)式動力：混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。以發(fā)動機為主的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電機為主動力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是控制方便，缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜。豐田的Prius屬于以電機為主的形式。1.5 汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展歷程汽車從誕生到現(xiàn)在動力傳動系統(tǒng)經(jīng)歷了巨大的變化。19世紀末普遍采用的是鏈傳動；到20世紀初把變速箱和差速器連接在一起，再用鏈條驅(qū)動車輪；而到現(xiàn)在在多數(shù)汽車上已經(jīng)發(fā)展到自動變速器、無級變速器、電傳動系統(tǒng)、靜液傳動系統(tǒng)、液機聯(lián)合傳動系統(tǒng)等新型傳動系統(tǒng)。從輪式車輛的總體上看，隨著車輛種類日漸增多，功率日漸增大。傳動系統(tǒng)從40年代起，在液力自動變速器方面的發(fā)展較大，傳動原理上的根本變化不大。但機構(gòu)的改進發(fā)展和總體布局變化則日益增多。從發(fā)展上看，這些新型的傳動系統(tǒng)存在非常大的發(fā)展空間。在今后一段時間內(nèi)會完全替代現(xiàn)在的純機械傳動系統(tǒng)，這將會使汽車的乘用舒適性、動力性、經(jīng)濟性等得到很大的提高。1.6 行星齒輪的發(fā)展與研究現(xiàn)代設備要求齒輪傳動應具有高可靠性與效率、大傳遞功率與傳動比范圍， 結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕和良好的動態(tài)特性與工藝性等。硬齒面磨削的齒輪在傳遞同樣功率的條件下，可使傳動的尺寸和重量至少減少一半以上。而在空間尺寸最小的條件下，獲得大傳動比的有效方法是應用行星齒輪傳動，空間利用率可達9O 以上。目前，國內(nèi)外的減速機構(gòu)種類繁多，行星齒輪傳動與普通定軸齒輪傳動相比較，具有質(zhì)量小、體積小、傳動比大、承載能力大以及傳動平穩(wěn)和傳動效率高等優(yōu)點，這些已被我國越來越多的機械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理的采用了內(nèi)嚙合，才使得其具有了上述的許多獨特的優(yōu)點。行星齒輪傳動不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機械傳動裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動，運動的合成和分解，以及其特殊的應用中：這些功用對于現(xiàn)代機械傳動發(fā)展具有重要的意義。因此，行星齒輪傳動在起重運輸、工程機械、冶金礦山、建筑機械、輕工紡織、醫(yī)療機械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應用。少齒差行星齒輪傳動是行星齒輪傳動中的一種。由一個外齒輪與一個內(nèi)齒輪組成一對內(nèi)嚙合齒輪副。它采用的是漸開線齒形，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相差很小，簡稱為少齒差傳動。一般所講的少齒差行星齒輪傳動是專指漸開線少齒差行星齒輪傳動而言的。少齒差行星齒輪減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、效率高、傳動比范圍大等優(yōu)點。20世紀60年代以后，隨著電子計算機的普及運用，漸開線少齒差傳動才得到了迅速的發(fā)展，目前有柱銷式零齒差十字滑塊、浮動盤等多種傳動形式。本減速器屬于K-H-V型?？梢詫崿F(xiàn)很大傳動比，且接觸齒數(shù)多，采用短齒制，浮動盤式，凸凹齒相嚙合，故輪齒強度高。但齒輪要修正，要注意齒面干涉，工作中轉(zhuǎn)臂軸承受力較大。該傳動形式的優(yōu)越性有如下幾點：1、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕 由于采用內(nèi)嚙合行星傳動，所以結(jié)構(gòu)緊湊；當傳動比相等時，與同功率的普通圓柱齒輪減速器相比，體積和重量均可減少三分之一至三分之二。2、傳動傳動比大，范圍廣一齒差漸開線行星齒輪傳動的傳動比很大，一級可達到一百多。3、傳遞功率大高傳動中效率可達90%以上。當傳動比為 10200時，效率為 8094。 4、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、承載能力大 由于式內(nèi)嚙合傳動，兩嚙合齒輪一位凹齒，一為凸齒，兩齒的曲率中心在同一方向。曲率半徑接近相等，因此接觸面積大，使輪齒的接觸強度大為提高，又采用短齒制，輪齒的彎曲強度也提高了。此外，少齒差傳動時，不是一對輪齒嚙合，而是39對輪齒同時接觸受力，所以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，并且在相同模數(shù)的情況下，其傳遞力矩臂普通圓周齒輪減速器大。5、工藝簡便，結(jié)構(gòu)形式多樣，應用范圍廣由于其輸入軸與輸出軸可在同一軸線上，也可以不在同一軸線上，所以能適應各種機械的需要。 第二章 傳動系統(tǒng)的概述及其方案的確定2.1 行星齒輪變速器的原理和功用五前一倒三行星排傳動系統(tǒng)，即行星齒輪變速器，由行星齒輪機構(gòu)和換檔操縱機構(gòu)兩部分組成。行星齒輪機構(gòu)作用：改變傳動比和轉(zhuǎn)動方向，即構(gòu)成不同檔位。換檔操縱機構(gòu)作用：實現(xiàn)檔位的變換。2.2 行星齒輪機構(gòu)的簡介行星齒輪機構(gòu)的類型：最簡單的行星齒輪機構(gòu)由一個太陽輪、一個內(nèi)齒圈、一個行星架及若干個行星齒輪組成，一般稱為單排行星齒輪機構(gòu)。如圖2-1 圖2-1 單排行星齒輪機構(gòu) 多排行星齒輪機構(gòu)是由幾個單排行星齒輪機構(gòu)組成（如圖2-2）。多排行星齒輪機構(gòu)可以比單排行星齒輪機構(gòu)得到更多的檔位，故本設計即采用三行星排。用行星齒輪機構(gòu)作為變速機構(gòu)，由于有多個行星齒輪同時工作，且利用內(nèi)嚙合方式，故與普通齒輪變器機構(gòu)相比，在傳遞同樣大小功率的情況下，可減少變速器的尺寸和重量，能實現(xiàn)同向、同軸減速傳動。由于采用常嚙合傳動，可使動力不間斷。2.3 換檔執(zhí)行機構(gòu)的簡介行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行機構(gòu)主要由離合器（如圖2-3）、制動器、和單向離合器等三種執(zhí)行元件構(gòu)成。離合器和制動器是以液壓方式控制行星齒輪機構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)，而單向離合器則以機械方式對行星齒輪機構(gòu)的元件進行鎖止。離合器的作用：連接軸和行星齒輪機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)元件。制動器的作用：固定行星齒輪機構(gòu)中的基本元件，阻止其旋轉(zhuǎn)。2.4 行星齒輪變速器的基本工作原理行星齒輪與操縱執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合，構(gòu)成了具有不同檔位的行星齒輪變速器，即在輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩相同的條件下，可以通過行星齒輪變速器的檔位變換，得到不同的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。（如圖2-4、2-5）圖2-3 離合器圖2-4 原理簡圖圖2-5 原理實物圖圖2-2 多排行星齒輪機構(gòu)第三章 行星齒輪變速器傳動比的確定3.1 行星齒輪變速器傳動比方案的確定 如圖3-1 所示，我們逐個分析傳動比方案，為總方案的確定提供依據(jù)。圖3-1 傳動比方案a) 行星架制動，太陽輪輸入，齒圈輸出；b）行星架制動，齒圈輸入，太陽輪輸出；c）齒圈制動，行星架輸入，太陽輪輸出；d）太陽輪制動，行星架輸入，齒圈輸出；e）太陽輪制動，齒圈輸入，行星架輸出；f）齒圈制動，太陽輪輸入，行星架輸出。3.2 傳動比計算 1-制動器 2-離合器3-離合器4-制動器5-制動器 圖32 設計簡圖功能表：擋次換擋執(zhí)行元件狀態(tài)實現(xiàn)傳動比123451OO6.5252OO3.10343OO2.31524OO1.505OO1.00-1OO-10.050O0注：O-表示結(jié)合或制動擋次1的傳動比： ， ， 故 擋次2的傳動比： ， ， 故 擋次3的傳動比： ，聯(lián)立，得擋次4的傳動比： ，擋次5的傳動比：太陽輪、齒圈、行星架中的任意兩個鎖定在一起，這時各齒輪之間都不會有轉(zhuǎn)動，整個行星輪系將作速體轉(zhuǎn)動，即倒擋-1的傳動比： ， ，所以空擋0的傳動比：太陽輪、齒圈、行星架都不制動，也無兩個互相鎖定，這時，太陽輪、齒圈、行星架均可自由轉(zhuǎn)動。輸入軸轉(zhuǎn)動時，輸出軸可以不轉(zhuǎn)動，這種情況下行星齒輪不傳遞動力，實現(xiàn)空擋，即。第四章 行星排的設計4.1 K1行星排的設計4.1.1 齒數(shù)選擇： 4.1.2 材料選擇及熱處理方法：（1） 齒輪3與齒輪2：用20CrMnTi，滲碳后淬火5862HRC。，（2） 齒輪1：35CrMoV，調(diào)質(zhì)，250280HBS4.1.3 齒輪2-3按接觸強度計算：按公式： （41）(1) 齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù)按表2-28，取=1(2) 計算(3) 按K=1.2-2，取K=1.4(4)(5) 計算齒寬系數(shù)，因，取。故（6）計算（7）初定中心距：（8）計算模數(shù)：取標準值m=3mm（9）中心距4.1.4 K1傳動系主要尺寸：（3） 太陽輪3的主要尺寸：（4） 行星輪2的主要尺寸：（5） 齒輪1 的主要尺寸：4.1.5 驗算K1行星傳動排的接觸強度(1) 圓柱齒輪接觸應力計算公式： （42）計算接觸應力的基本值 （43）式中：“+”用于外嚙合傳動，“-”用于內(nèi)嚙合傳動。（2）計算 (3) 確定公式中的參數(shù)：由機械設計：表10-2，查得：； 圖10-8查得：； 表10-4，查得：， （4）確定參數(shù) 查得：=2.5 =189.8 =0.98 =1.0（5）計算 將以上各數(shù)值代人接觸應力計算公式中，得： 又 所以, 故合格。4.1.6 齒輪抗彎強度校核 （1）齒根應力計算公式： （44） 式中：齒根應力的基本值 查得：, , , , 代入公式得： （2）驗算： ， 故合格。4.2 K2行星排的設計4.2.1 齒數(shù)選擇： 取4.2.2 材料選擇及熱處理方式：(1) 太陽輪與行星輪： 20CrMnTi，滲碳后淬火5862HRC ， （2）內(nèi)齒圈：35CrMoV，調(diào)質(zhì)，250280HBS4.2.3 ac齒輪按接觸強度初步計算 按（41）公式：（1）齒輪副配對材料對傳動尺寸的影響系數(shù)按表2-28取=1（2）（3）K=1.22，取K=1.4（4）（5）計算齒寬系數(shù)： ， 式中?。?）計算（7）初定中心距： （8）計算模數(shù)m 取標準值m=4（9）中心距：(10) 太陽輪a的主要尺寸： （11）行星輪c的主要尺寸： (12) 內(nèi)齒圈b的主要尺寸： 4.2.4 驗算a-c齒輪傳動的接觸強度：（1）圓柱齒輪接觸應力計算公式為（2）計算（3）確定參數(shù)： 由機械設計：表10-2 查得；圖10-8 查得 表10-4 查得 區(qū)域系數(shù)， ， 重合度系數(shù) （4）代入公式 得。 又 ， 故合格。4.2.5 齒輪抗彎強度校核（1）齒根應力計算公式為 由于行星輪c受對稱循環(huán)的彎曲應力，其承載能力較低，應按該齒輪計算。根據(jù)機械設計查得 , , , , 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 得（2）驗算： ， 故合格。4.2.6 b-c齒輪傳動的接觸強度和抗彎強度的校核由于b-c齒輪是內(nèi)嚙合齒輪傳動，承載能力高于外嚙合傳動，故不再進行驗算。4.3 K3行星排的設計我們參照K2行星排，取模數(shù)m=4mm。 ，故： ， ，齒輪8因為齒數(shù)少于17，故需要變位。其變位系數(shù)。4.4 太陽輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設計4.4.1 太陽輪的結(jié)構(gòu)：設計行星傳動時，太陽輪的結(jié)構(gòu)取決于所采用的均載機構(gòu)。當太陽輪不動時，它可簡支安裝或懸臂安裝。在本設計中，根據(jù)太陽輪尺寸的大小，我們做成了齒輪軸（如圖4-1）。圖4-1 齒輪軸4.4.2 行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： 行星輪和行星架是行星傳動中結(jié)構(gòu)較復雜的一個重要零件。行星架可分為雙臂整體式、雙臂分離式和單臂式三種?？刹捎描T造、鍛造和焊接式等方法制造毛坯。雙臂整體式行星架（如圖4-2）的結(jié)構(gòu)剛性比較好。雙臂分離式行星架（如圖4-3）的結(jié)構(gòu)較復雜，剛性較差。單臂式行星架（如圖4-4），結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，軸向尺寸小。本次設計部分即采用這種結(jié)構(gòu)。圖4-2 雙臂整體式行星架圖4-3 雙臂分離式行星架 圖4-4 單臂式行星架第五章 軸和軸承的設計5.1 軸的設計及檢驗 已知： r/min Kw（1）根據(jù)表9-16，選取45號鋼（調(diào)質(zhì)處理）的及，取=35 MPa，=110（2）圓周力徑向力（3）根據(jù)軸受力情況，按彎扭強度條件計算： 考慮到軸與聯(lián)軸器有鍵連結(jié)，故軸徑可增加5%，即（4）按彎扭合成強度理論校核軸的強度 1) 水平支反力： 垂直支反力： 2）計算彎矩 水平彎矩： C點左側(cè) C點右側(cè) 垂直彎矩： C點左側(cè) C點右側(cè) 3) 求合成彎矩 C點左側(cè)： C點右側(cè)： 4) 求扭矩C點左側(cè)： C點右側(cè)：5）求合成彎扭矩 該軸為單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮，取，則 C點左側(cè)： C點右側(cè)：6）按彎扭合成強度理論校核軸的強度 校核剖面C處強度： 根據(jù)表9-15，查得45號鋼的 ，因此，故合格。7）應力圖見圖5-1(5) 軸的剛度校核： 階梯軸 取 ，所以 ，故合格。（6）軸的設計如圖5-2圖5-1 軸的應力圖圖5-2 軸的設計圖5.2 軸承校核已知： ， ， r/min ，初選6310型軸承。查附表9-1可知深溝球軸承6310的基本額定動載荷 ，由表9-9得e=0.23（插值法求得）。又，故取X=0.56，Y=1.9（插值法求得）。由表9-8，取載荷系數(shù) 。所以 驗算軸承壽命： 即，該軸承可以使用3年（按平均每天工作8小時，每年工作300天算）。第六章 離合器與制動器的設計 離合器與制動器是行星齒輪變速器必不可少的元件。6.1 離合器的設計 離合器的作用：連接行星排二元件成為一體，采用的是多片濕式結(jié)構(gòu)。通常有離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片與摩擦片組、離合器轂及密封圈組成。特點：徑向尺寸小，結(jié)合柔和，能獲得較大的摩擦面積，所以能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。改變離合器片數(shù)的多少，即可改變傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。離合器鋼片有鋼板沖壓而成，靠外齒與離合器鼓連接，可軸向移動。離合器摩擦片通?？績?nèi)齒與離合器轂連接。離合器摩擦片分為鋼片與摩擦材料兩部分。其摩擦材料以紙基摩擦材料為主，以石棉、碳、纖維素等纖維或棉、木材、合成纖維作為母體材料，添加無機、有機的高摩擦性材料，攪拌后，浸漬酚醛樹脂硬化而成。然后將其粘在鋼板上，厚度位0.380.76mm。這種材料特點是多孔，網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦系數(shù)高，高壓、高溫、高圓周速度時穩(wěn)定性好。離合器片每片厚1.52mm，平均每片間的間隙為0.30.5mm，總間隙因片數(shù)不同而異，一般為25mm。離合器接合：當壓力油經(jīng)過油道進入活塞缸時，油壓克服彈簧力推動活塞,將所有主、從動件依次壓緊，即鋼片與摩擦片在摩擦力的作用下一同旋轉(zhuǎn)。離合器接合，動力從輸入軸經(jīng)離合器傳到輸出軸。離合器分離：當油壓撤除后，活塞在回位彈簧作用下回位。離合器分離，切斷輸入軸至輸出軸的動力傳遞。離合器單向閥的作用：離合器液壓缸內(nèi)的離心油壓，在接合時影響壓緊力和儲備系數(shù)，分離時影響徹底分離。為防止上述現(xiàn)象，設置單向閥，當壓力油經(jīng)油道進入活塞游腔時，單向閥的鋼球在油壓作用下封閉活塞上的排油孔，使工作油液不能從活塞缸內(nèi)排出，這時油壓推動活塞克服彈簧張力，使離合器接合。當油壓撤除后，單向閥的鋼球在離心力作用下離開球座，開啟泄油孔，使離心油得以釋放，保證離合器徹底分離。1-鋼片、摩擦片組 2-回位彈簧 3-離合器轂 4-密封圈 5-離合器鼓 6-活塞 7-單向閥 8密封圈圖61 離合器簡圖6.2 制動器的設計帶式制動器平順性差，襯片磨損不均。故近年來濕式多片制動器應用較多。濕式多片制動器在工作原理上，它與濕式多片離合器結(jié)構(gòu)類似，僅鋼片固定不動。其摩擦面積大，轉(zhuǎn)矩容量大，且反作用元件不產(chǎn)生徑向集中反力，并易于通過增減摩擦片數(shù)來實現(xiàn)系列化。圖62所示為常見液壓制動器。圖62 液壓制動器的一種 第七章 主要零件的工藝設計7.1 太陽輪和行星輪的加工工藝7.1.1 工藝過程： 鍛造退火粗車預備熱處理（正火）半精車粗滾齒倒角 熱處理（滲碳淬火）噴丸精車（磨內(nèi)孔及基準端面）精滾齒磨齒檢查鉗倒棱7.1.2 關(guān)鍵工序分析：（1）滾齒及磨齒余量對于的太陽輪，粗滾齒后留出磨齒所需余量，熱處理后可直接進行磨齒。對于的太陽輪，為了減少磨齒余量，提高磨齒效率，磨齒前可以采用硬質(zhì)合金滾刀進行半精加工。（2）噴丸硬齒面的承載能力往往受抗彎疲勞強度的限制，因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的齒根抗彎疲勞強度。對齒輪進行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實，從而提高齒輪的彎曲疲勞強度。尤其是對于滲碳淬火齒輪齒根角處磨前滾齒留有刀痕時，受載時間比較大（循環(huán)次數(shù)大于）效果更為顯著。根據(jù)資料介紹，疲勞壽命可以成倍或幾倍地提高。7.2 內(nèi)齒圈加工工藝7.2.1 工藝工程： 鍛造退火粗車熱處理（調(diào)質(zhì)）精車插齒鉗7.2.2 工藝分析：（1）減小變形內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)特點多為薄壁筒形零件，剛性較差，容易變形。毛坯有鍛件和鑄件兩件。為了提高其力學性能和減少加工中的變形，一般精加工后都要進行調(diào)質(zhì)處理。內(nèi)齒圈的精車要特別注意裝夾，夾緊力適當防止變形。同時要保證插齒基面和內(nèi)齒圈中心線垂直，以減少齒向誤差和插齒時裝夾找正時間。（2）插齒插齒時內(nèi)齒圈加工的主要工序，最難控制的是公法線變動量容易超差，這是由于插齒刀的制造誤差，安裝誤差，機床傳動鏈中蝸輪副的轉(zhuǎn)角誤差，工件的安裝誤差，主軸的徑向跳動等，都對齒輪的公法線變動量有影響。因此加工時應對各項影響因素加以調(diào)整和嚴格控制。在單件生產(chǎn)時，盡可能選用精度較高的插齒刀，并仔細安裝，使徑向擺動和端面跳動控制在最小范圍內(nèi)，從而減少公法線變動量。找正要求：1）找正機床主軸，徑向和端面跳動不大于0.02mm2）找正插齒刀臺，徑向和端面跳動要求見表613）找正齒頂圓及基準端面表71 插齒刀安裝精度要求 （）齒輪精度插齒刀公稱分度圓直徑/mm允許最大端面跳動允許最大徑向跳動675101010012515101602002015 （3）插齒刀的選用 按內(nèi)齒圈齒面硬度選擇不同材料的插齒刀，內(nèi)齒圈的硬度不超過280HBS時，可采用普通高速鋼插齒刀插齒；硬度超過280HBS低于340HBS采用鋁高速鋼插齒刀或涂層插齒刀精插齒，鈷高速插齒刀精插齒。第八章 輔助系統(tǒng)設計8.1 控制系統(tǒng)設計我們采用液壓控制方式。該控制系統(tǒng)由動力源、執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)三個部分組成。動力源是由液力變矩器泵輪驅(qū)動的油泵，它除了向控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)供給壓力油以實現(xiàn)換檔外，還給液力變矩器提供冷卻補償油，向行星齒輪變速器供給潤滑油。執(zhí)行機構(gòu)包括離合器、制動器和液壓缸?？刂茩C構(gòu)大體包括主油路系統(tǒng)、換檔信號系統(tǒng)、換檔閥系統(tǒng)和緩沖安全系統(tǒng)。換檔閥是一種由液壓控制的2位換向閥。它有兩個工作位置，可以實現(xiàn)升檔或降檔的目的。換檔閥的位置取決于兩端控制壓力的大小。當右端的速控閥油壓低于左端的節(jié)氣門閥油壓和彈簧作用力之和時，換檔閥保持在右端；當右端的速控閥油壓高于左端的節(jié)氣門閥油壓和彈簧作用力之和時，換檔閥改變方向時，主油路的方向發(fā)生變化，以實現(xiàn)不同的檔位。如圖71所示：1換擋閥；2彈簧；3主油路進油孔4至低擋換擋執(zhí)行元件；5至高擋換擋執(zhí)行元件6、7泄油口；P1速控閥油壓P2節(jié)氣門閥油壓；F彈簧力圖81 換檔閥工作原理示意圖 圖中當換檔閥從左端移至右端時，自動變速器升高1個檔位；反之則降低1個檔位。8.2 潤滑系統(tǒng)設計潤滑目的：減少摩擦，防止磨損；冷卻作用，抑制摩擦熱的產(chǎn)生及散發(fā)所產(chǎn)生的熱度；洗凈作用，清除雜質(zhì)、污垢；防銹作用，防止金屬表面生銹及腐蝕；應力分散作用，在接觸面上形成油膜，分散應力；密封防塵作用，防止漏氣、漏水，防止塵埃入侵。潤滑方法:(1) 飛濺潤滑零件在高速旋轉(zhuǎn)時的飛濺作用，把連桿大端兩側(cè)溢出、刮油環(huán)