五擋amt變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)明書(shū) 評(píng)閱教師： 　2016　年　6 月 摘要 隨著車(chē)輛自動(dòng)變速器設(shè)計(jì)理論與手段的不斷進(jìn)步，各式自動(dòng)變速器已經(jīng)廣泛地在乘用車(chē)、客車(chē)、重型貨車(chē)、自卸車(chē)、特種車(chē)輛、工程機(jī)械、拖拉機(jī)等各種車(chē)輛上得到了應(yīng)用。不僅裝車(chē)率得到了迅速增長(zhǎng)，同時(shí)各種自動(dòng)變速技術(shù)也得到了進(jìn)一步完善和發(fā)展。 目前市場(chǎng)主要有四種：機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器（CVT）、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）、液力自動(dòng)變速器（AT）、雙離合自動(dòng)變速器（DCT）。 AM

2、T是在齒輪變速器基礎(chǔ)上加裝微機(jī)控制的自動(dòng)變速系統(tǒng)。具有自動(dòng)變速、傳動(dòng)效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于制造、性?xún)r(jià)比相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)，在中低端市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)以某型車(chē)裝配的五擋AMT變速器為對(duì)象，以機(jī)械基礎(chǔ)、汽車(chē)設(shè)計(jì)和汽車(chē)傳動(dòng)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段以及工程應(yīng)用軟件進(jìn)行汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)變速器的設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析及優(yōu)化。強(qiáng)化機(jī)械原理和設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)技術(shù)及理論的應(yīng)用，培養(yǎng)機(jī)械和汽車(chē)傳動(dòng)變速系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和工程軟件的應(yīng)用能力。為企業(yè)方案選型、設(shè)計(jì)計(jì)算提供參考。 關(guān)鍵詞 AMT；變速器結(jié)構(gòu)；三維設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)分析；優(yōu)化 I 五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì) 宋宇

3、The 3D design of five AMT transmission structure Abstract：With the continuous progress of vehicle automatic transmission device design theory and means, all kinds of automatic transmission has been widely used in passenger cars, buses, heavy truck, truck, special vehicle, engineering machinery, t

4、ractors and other vehicles has been applied. Not only the loading rate has been growing rapidly, but also a variety of automatic transmission technology has been further improved and developed. At present there are four main markets: mechanical continuously variable transmission (CVT), electronic c

5、ontrol mechanical automatic transmission (AMT), hydraulic automatic transmission (AT), dual clutch automatic transmission (DCT). AMT is an automatic transmission system which is equipped with a microcomputer control on the basis of the gear transmission. With the advantages of automatic transmissio

6、n, high transmission efficiency, simple structure, easy manufacture, high cost performance, and has broad application prospects in the middle and lower end market. This graduation design to a certain type of car assembly five block AMT transmission as the object, basic mechanical, automotive design

7、 and automotive transmission theory based, using modern design methods and means and the application of software engineering design of automobile transmission gearbox system, motion analysis and optimization. Strengthening the application of mechanical principle and design, automobile design technol

8、ogy and theory, the comprehensive design of training machine and automobile transmission speed change system and the application ability of Engineering software. To provide reference for selection and design calculation of enterprise project. Keywords: AMT; Transmission Structure; Three-Dimen

9、sional Design; Movement Analysis; Optimization 目 錄 1 緒論 ……………………………………………………………………………… 1 1.1 研究目的和意義 ………………………………………………………… 1 1.2 AMT變速器發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及應(yīng)用 ……………………………………… 1 1.3 研究?jī)?nèi)容 ………………………………………………………………… 3 2 變速器結(jié)構(gòu)方案 ………………………………………………………………… 4 2.1 變速器功用 ……………………………………………………………

10、… 4 2.2 變速器設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………………… 3 2.3 變速器分類(lèi) ……………………………………………………………… 4 2.4 兩軸式和中間軸式變速器 ……………………………………………… 4 2.5 倒擋形式及布置方案 …………………………………………………… 5 2.6 齒輪形式 ………………………………………………………………… 7 2.7 換擋的結(jié)構(gòu)形式 ………………………………………………………… 7 2.8 小結(jié) ……………………………………………………………………… 7 3 變速器三維設(shè)計(jì)分析 ………………………

11、…………………………………… 9 3.1 技術(shù)參數(shù) ………………………………………………………………… 9 3.2 中心距 …………………………………………………………………… 9 3.3 外形尺寸 ………………………………………………………………… 9 3.4 變速器的三維建模 …………………………………………………………9 3.5 平面工程圖 ……………………………………………………………… 14 3.6 運(yùn)動(dòng)仿真 ………………………………………………………………… 16 3.7 有限元分析 ……………………………………………………………… 18 4 變速器

12、的優(yōu)化設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 23 4.1 目標(biāo)函數(shù)的確定 ………………………………………………………… 23 4.2 設(shè)計(jì)變量 ………………………………………………………………… 24 4.3 約束條件的確定 ………………………………………………………… 24 4.4 數(shù)學(xué)模型 …………………………………………………………………28 4.5 優(yōu)化設(shè)計(jì) …………………………………………………………………28 4.6 優(yōu)化結(jié)果 ………………………………………………………………… 28 結(jié)論 …………………………………………………………………

13、…………………30 致謝 ……………………………………………………………………………………31 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………32 I 屆學(xué)士學(xué)位畢業(yè)答辯 附圖1 五擋AMT變速器設(shè)計(jì)圖 附圖2 五擋斜齒圓柱齒輪零件圖 附圖3 倒擋直齒圓柱齒輪零件圖 1 緒論 1.1 研究的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，在大學(xué)學(xué)習(xí)期間全面檢查學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)高級(jí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才基本訓(xùn)練的最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，通過(guò)課題研究或者工程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)工程

14、技術(shù)問(wèn)題的綜合能力和工作能力。這一教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)于形成學(xué)生良好的思想品德、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、科學(xué)的思維方式、獨(dú)立的工作能力具有深遠(yuǎn)影響。要求每一個(gè)同學(xué)必須正確認(rèn)識(shí)、嚴(yán)格要求，掌握時(shí)間，保證質(zhì)量，嚴(yán)肅認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 本課題以機(jī)械基礎(chǔ)、汽車(chē)設(shè)計(jì)和汽車(chē)傳動(dòng)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段以及工程應(yīng)用軟件進(jìn)行汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)變速器的設(shè)計(jì)。強(qiáng)化機(jī)械原理和設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)技術(shù)及理論的應(yīng)用，培養(yǎng)機(jī)械和汽車(chē)傳動(dòng)變速系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和工程軟件的應(yīng)用能力。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，還可以培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的能力，同時(shí)提高了應(yīng)用UG軟件的能力，因而是一次很好的理論和實(shí)踐

15、相結(jié)合的鍛煉機(jī)會(huì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)源于生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)于我們今后從事實(shí)際技術(shù)工作有很大的幫助，為日后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 1.2 AMT變速器發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及應(yīng)用 1.2.1 AMT變速器發(fā)展現(xiàn)狀 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)是在原有機(jī)械變速器基本結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過(guò)加裝微機(jī)控制的自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，取代原來(lái)由駕駛員人工完成的離合器分離與接合、摘擋與掛擋以及發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速同步調(diào)節(jié)等操作，最終實(shí)現(xiàn)換擋過(guò)程的操縱自動(dòng)化。它的主要功能需靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在電控機(jī)械式自動(dòng)變速器中，微機(jī)代替了熟練司機(jī)的大腦，多種傳感器代替了人的感覺(jué)神經(jīng)，電液或全電的執(zhí)行機(jī)械代替了人的手與腳的操作。電控機(jī)械式自動(dòng)變速器由于

16、原有的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)基本不變，所以齒轉(zhuǎn)傳動(dòng)固有的傳動(dòng)效率高、機(jī)構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)被很好的繼承下來(lái)。大家認(rèn)為這種機(jī)電一體化的第三代變速器，集經(jīng)濟(jì)、方便、安全、舒適于一體，是目前各國(guó)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 AMT的智能階段，是隨著電控機(jī)械式自動(dòng)變速器在使用中問(wèn)題的出現(xiàn)以及人們對(duì)車(chē)輛性能要求的不斷提高，人們引入了各種最新的監(jiān)測(cè)、控制技術(shù)以改善自動(dòng)變速器的性能，使擋位決策及換擋控制對(duì)路面環(huán)境、使用者特點(diǎn)、使用者意圖具有適應(yīng)性。AMT在離合器控制和擋位決策方面采用模糊邏輯，模仿熟練駕駛員駕駛車(chē)輛中的相應(yīng)操縱以改善起步、換擋、離合器接合控制特性和擋位選擇的適應(yīng)性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法也被引入AMT的擋位決策和控制中。通

17、過(guò)GPS獲得更多路面特征信息以提高AMT對(duì)路面的適應(yīng)性，AMT電控系統(tǒng)與其它機(jī)電控系統(tǒng)一體化以增加信息共享、協(xié)調(diào)控制能力，以及實(shí)現(xiàn)整車(chē)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化等思想也受到重視。所有這些都將大大提高AMT的智能化水平。? 1.2.2 AMT變速器發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)的吉林工業(yè)大學(xué)，電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的研究工作開(kāi)展地較早，不僅在理論研究方面有很多成果，而且開(kāi)發(fā)出的桑塔納2000型電控機(jī)械式自動(dòng)變速器在1998年就通過(guò)了國(guó)家級(jí)的樣機(jī)鑒定。與此同時(shí)，吉林工業(yè)大學(xué)還承擔(dān)了開(kāi)發(fā)其它車(chē)型電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的任務(wù)。已接近或?qū)⑦_(dá)到第三代電控機(jī)械式自動(dòng)變速器水平。而北京理工大學(xué)通過(guò)多年對(duì)電控機(jī)械式自動(dòng)變速器的研究，已研

18、制了三輪樣機(jī)，分別裝在不同車(chē)輛上進(jìn)行了試驗(yàn)，并分別于1991年、1994年和1998年通過(guò)了部級(jí)技術(shù)鑒定，其特點(diǎn)是適用于以大功率柴油機(jī)為動(dòng)力的重型車(chē)輛的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器技術(shù)。所有這些，都使我們對(duì)具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AMT技術(shù)的發(fā)展充滿(mǎn)信心。 雖然電控機(jī)械式自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程不會(huì)一帆風(fēng)順，但是前景是廣闊的。汽車(chē)廠商和配套的變速器廠家以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造AMT變速器。AMT變速器是有比較廣闊市場(chǎng)的。 1.2.3 AMT變速器應(yīng)用 如今，隨著技術(shù)日趨成熟和成本降低等，AMT這種以前堪稱(chēng)奢侈的手自一體裝備離我們普通消費(fèi)者越來(lái)越近。這種AMT變速系統(tǒng)首先由德國(guó)專(zhuān)業(yè)高性能跑車(chē)生產(chǎn)

19、廠家保時(shí)捷在其911車(chē)型上推出，稱(chēng)之為T(mén)iptronic。作為保時(shí)捷的扛鼎之作，自問(wèn)世7年以來(lái)，以其高穩(wěn)定性及領(lǐng)先的科技，在世界范圍內(nèi)廣受各方贊譽(yù)。它的出現(xiàn)使得高性能跑車(chē)不必受限制于傳統(tǒng)的自動(dòng)擋的束縛。讓駕駛者也能享受手動(dòng)換擋的樂(lè)趣。 國(guó)產(chǎn)車(chē)型方面，東風(fēng)307采用這套系統(tǒng)后，完全繼承了原系統(tǒng)反應(yīng)敏捷、換擋柔順的特點(diǎn)。城市道路行駛狀態(tài)下，把擋位放入D擋，使其處于自動(dòng)擋的模式下。有效減少駕駛疲勞。而在郊區(qū)路段就可以使用手動(dòng)模式，換擋桿推向“+”符號(hào)時(shí)完成加擋操作，推向“－”符號(hào)時(shí)則完成減擋操作。東風(fēng)標(biāo)致307將手動(dòng)擋的駕駛樂(lè)趣和自動(dòng)擋的方便融和在一起，給我們帶來(lái)更多的方便和樂(lè)趣。但有一點(diǎn)不得不提

20、。先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用往往意味著較高的維護(hù)成本及苛刻的使用要求。所以消費(fèi)者在選購(gòu)一款帶有手自一體變速器的車(chē)型時(shí)，技術(shù)是否先進(jìn)、系統(tǒng)是否穩(wěn)定成熟就顯得格外重要。 AMT變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式——為了駕駛樂(lè)趣使用手動(dòng)擋，而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)擋，這樣的變速方式對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)狀還是非常適合的。手動(dòng)變速器有著很大的使用群體，而自動(dòng)變速器也能適應(yīng)女士群體以及解決交通堵塞帶來(lái)的麻煩，這樣對(duì)于一些夫妻雙方均會(huì)駕車(chē)的家庭來(lái)說(shuō)，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻擋”。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類(lèi)的汽車(chē)并不會(huì)在價(jià)格上都高不可攀。所以，手動(dòng)/自動(dòng)車(chē)在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。 1.3 研究?jī)?nèi)容

21、 1）以機(jī)械基礎(chǔ)、汽車(chē)設(shè)計(jì)和汽車(chē)傳動(dòng)理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和手段以及工程應(yīng)用軟件，正確地解決五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)中的變速器結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)、變速器運(yùn)動(dòng)分析和變速器優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題。根據(jù)自己所選擇的變速器類(lèi)型進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。根據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)、定型、建模，裝配，制作爆炸圖。進(jìn)行分析。 3） 提高分析能力。根據(jù)獲得變速器結(jié)構(gòu)三維模型進(jìn)行變速器運(yùn)動(dòng)仿真和有限元分析。 4） 提高優(yōu)化水平。根據(jù)獲得結(jié)構(gòu)三維圖數(shù)據(jù)進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)優(yōu)化，獲得最優(yōu)化的變速器。 5）熟練掌握查閱手冊(cè)圖表資料文獻(xiàn)。充分利用與變速器設(shè)計(jì)有關(guān)的

22、各種資料，做到科學(xué)合理地熟練運(yùn)用。 2 變速器結(jié)構(gòu)方案 2.1 變速器功用 變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。 2.2 變速器設(shè)計(jì)要求 對(duì)變速器提出如下基本要求： 1）保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性； 2）設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸； 3）設(shè)置倒擋，使汽車(chē)能倒退行駛； 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出； 5）換擋迅速、省力、方便； 6）工作可靠；汽車(chē)行駛過(guò)

23、程中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率； 8）變速器的工作噪聲低； 9）滿(mǎn)足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求； 10）滿(mǎn)足汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 2.3 變速器分類(lèi)按汽車(chē)構(gòu)造進(jìn)行總結(jié) 變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)擋數(shù)分為：三擋變速器、四擋變速器、五擋變速器和更多擋位變速器；按軸的形式不同分為：固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式，其中固定軸式又分為：兩軸式、三軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式。 在原變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近

24、年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。 2.4 兩軸式和中間軸式變速器 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種分類(lèi)方法。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，有三、四、五和多擋變 速器。根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式(常配合行星齒輪傳動(dòng))兩類(lèi)。固定軸式又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。 本次設(shè)計(jì)為五擋電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）的結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)，所以選用固定軸式。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、

25、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中擬采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)。 兩軸式變速器的倒擋齒輪、一擋輸入齒輪、二擋輸入齒輪均與輸入軸做成一體，三擋輸入齒輪、四擋輸入齒輪、五擋輸入齒輪與輸入軸采用花鍵連接。輸出軸上的倒擋輸出齒輪布置在同步器上，一擋輸出齒輪，二擋輸出齒輪是空套在軸上，三擋輸出齒輪、四擋輸出齒輪與輸出軸做成一體，五擋齒輪空套在輸出軸上。一擋齒輪、二擋齒輪采用同步器換擋，布置在輸出軸上，三擋四擋齒輪之間也采用同步器換擋，布置在輸入軸上。五擋單獨(dú)用采用同步器換擋，布置在輸出軸上。 2.5 倒擋形式及方案布置 與前進(jìn)擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案

26、采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒擋。倒擋布置方案多種多樣，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，圖2-1a、b、c；也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪方案的，圖2-2a、b。前者雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是中間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在不利的正、負(fù)交替對(duì)稱(chēng)變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳動(dòng)比略有增加。倒擋的控制形式圖2-3。 圖2-1 兩軸式五擋變速器傳動(dòng)方案 圖2-2 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案 圖2-3 倒擋布置方案 變速器在一擋和倒擋工作過(guò)程中有較大的力，工作時(shí)作用在齒輪

27、上的力也相應(yīng)增大，由此導(dǎo)致變速器的軸會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角和撓度，使工作中齒輪的嚙合狀態(tài)受到影響，最終表現(xiàn)為工作噪聲大并且輪齒磨損加快。所以不管是兩軸式還是中間軸式變速器的倒擋與低擋位，都應(yīng)該放在靠近軸的支承處，以減少軸的形變，保證齒輪重合度變化幅度不大，然后按由低到高次序布置各擋齒輪，這樣做既可以使軸擁有足夠大的剛度，又能保證裝配簡(jiǎn)便。倒擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但由于倒擋的 工作時(shí)間非常短，由此一般將一擋位布置在靠近軸的支承處。 2.6 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn) 是制造時(shí)稍復(fù)

28、雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 2.7 換擋的結(jié)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。 汽車(chē)行駛時(shí)各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動(dòng)直齒齒輪的方式換擋，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇過(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)，使齒輪換擋時(shí)無(wú)沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會(huì)影響行駛安全性。所以盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但除一擋、倒擋外已很少使

29、用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，因同時(shí)承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，它們都不會(huì)過(guò)早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用，能降低制造成本及減小變速器長(zhǎng)度。 使用同步器能保證訊速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。綜上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。

30、 利用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。 本次設(shè)計(jì)除倒擋使用直齒滑動(dòng)齒輪外，其余各擋均采用同步器實(shí)現(xiàn)換擋。 2.8 小結(jié) 本次五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)中的變速器：采用兩軸式變速器；設(shè)置倒擋和倒擋齒輪；除倒擋齒輪使用直齒圓柱齒輪外，其余齒輪均為斜齒圓柱齒輪，進(jìn)行常嚙合齒輪傳動(dòng)；除倒擋使用直齒滑動(dòng)齒輪外，其余各擋均采用同步器實(shí)現(xiàn)換擋。 作出本次設(shè)計(jì)五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4。 圖 2-4 五擋AMT結(jié)

31、構(gòu)示意圖 1-驅(qū)動(dòng)源，2-輸入軸，3-倒擋齒輪，4-擋齒輪，5-二擋齒輪， 6-輸出軸，7-五擋齒輪，8-四擋齒輪，9-三擋齒輪，10-同步器。 3 變速器三維設(shè)計(jì)分析 3.1 技術(shù)參數(shù)（給定AMT技術(shù)參數(shù)） 表3-1 整車(chē)技術(shù)參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)凈重 輪胎 風(fēng)阻系數(shù) 迎風(fēng)面積 車(chē)型 1245kg 185/65R14 0.33 2.458 MPV 表3-2 變速器數(shù)據(jù) 擋位

32、最大扭矩 主減速比 1擋 2擋 3擋 4擋 5擋 R擋 5 130N﹒m 3.909 4.425 2.722 1.792 1.226 1 4.722 表3-3發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù) 發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型 排量 最大扭矩 最大功率 缸數(shù) 縱置 1.4L 131N﹒m 76kW

33、 4 3.2 中心距 中心距A（mm）是一個(gè)基本參數(shù)，其大小對(duì)變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小均有影響。所選中心距要能保證齒輪的強(qiáng)度。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF）和發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)（FR）乘用車(chē)的變速器中心距A，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量與變速器中心距A的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)初選。 乘用車(chē)變速器的中心距在60～80mm范圍內(nèi)變化，本次設(shè)計(jì)車(chē)型排量為1.4L，擬選用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)（FF），可初選變速器中心距為67mm。取整數(shù)為70mm。[1] 3.3 外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間（過(guò)渡）齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。 乘用車(chē)五擋變速器殼體軸向尺寸為（4.0

34、～4.4）A。則本次設(shè)計(jì)變速器殼體軸向尺寸為（4.0～4.4）70=（280～308)mm，取290mm。[1] 3.4 變速器的三維建模 3.4.1 直齒輪 直齒輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，本設(shè)計(jì)中的倒檔齒輪采用直齒輪。 直齒輪的建模步驟如下：首先輸入相關(guān)表達(dá)式,如圖3-1，使用“規(guī)則曲線”命令畫(huà)出漸開(kāi)線,如圖3-2。通過(guò)“基本曲線”畫(huà)出齒頂圓、分度圓及齒根圓。繪制過(guò)漸開(kāi)線的端點(diǎn)并與齒根圓相垂直的直線，再過(guò)原點(diǎn)繪制一條與之前繪制直線夾角為的直線。再通過(guò)“鏡像”、“修剪”等，得到齒廓截面，如圖3-3。以齒頂圓為直徑，齒厚為高，做出圓柱，即齒坯，如圖3-4。然后以齒廓截面進(jìn)行拉伸

35、求差，再進(jìn)行圓形陣列，得到齒輪，如圖4-5。 圖3-1 齒輪相關(guān)參數(shù) 圖3-2 漸開(kāi)線 圖3-3 齒廓截面 圖3-4齒坯 圖3-5 倒擋直齒輪 3.4.2 斜齒輪 斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行平衡，工作噪音低等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)除倒擋外均使用斜齒圓柱齒輪。 其建模方法與直齒輪的建模類(lèi)似，得到齒坯后，繪制分度圓螺旋線，見(jiàn)圖3-6。選擇齒槽截面和螺旋線作為掃掠截面曲線和掃掠引導(dǎo)線，選擇圓柱體求差。選擇齒槽掃掠體進(jìn)行圓形陣列，得到斜齒

36、輪，如圖3-6。 圖3-6 斜齒圓柱齒輪 3.4.3 軸 變速器的倒擋齒輪、一擋輸入齒輪、二擋輸入齒輪均與輸入軸做成一體，三擋輸入齒輪、四擋輸入齒輪、五擋輸入齒輪與輸入軸采用花鍵連接。輸出軸上的倒擋輸出齒輪布置在同步器上，一擋輸出齒輪，二擋輸出齒輪是空套在軸上，三擋輸出齒輪、四擋輸出齒輪與輸出軸做成一體，五擋齒輪空套在輸出軸上。 圖3-7 變速器輸入軸 圖3-8 變速器輸出軸 3.4.4 零部件裝配圖與爆炸圖 為了更好地完成變速器的總裝配圖，應(yīng)調(diào)整尺寸把各部分總成進(jìn)行裝配。 打開(kāi)輸入軸的實(shí)體建模，選擇“裝配”界面后，在“添加組件”中依次選擇齒輪

37、、軸套等，對(duì)其進(jìn)行約束、布置，完成二軸的總成裝配，如圖3-9。選擇“創(chuàng)建爆炸圖”，對(duì)其進(jìn)行編輯，得到爆炸圖，如圖3-10。然后以相同方法完成輸出軸的裝配圖與爆炸圖。 圖3-9 輸入軸總成裝配 圖3-10 輸入軸總成裝配爆炸圖 圖3-11輸出軸總成裝配 圖3-12 中間軸總成裝配爆炸圖 3.4.5 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成裝配圖與爆炸圖 有了各部件總成后，就僅需要在選擇“裝配”界面，在“添加組件”中依次選擇輸入軸總成裝配、輸出軸總成裝配，對(duì)其進(jìn)行約束、布置，完成其總成裝配。選擇“創(chuàng)建爆炸圖”，對(duì)其進(jìn)行編輯，便可得到如下爆炸圖，如圖3-13。 （a） （b） 圖3

38、-13 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成裝配 圖3-14爆炸圖 3.5 平面工程圖 UG制圖功能模塊建立的工程圖是有投影三維實(shí)體模型得到的，因此二維工程圖和三維實(shí)體模型是完全相關(guān)聯(lián)。通過(guò)工程圖模塊可以建立工程圖，包括尺寸標(biāo)注、注釋、公差標(biāo)注等，而且生成的工程圖會(huì)隨著實(shí)體模型而同步更新。 在UG的工作界面里單擊“開(kāi)始”選擇“制圖”命令，即啟動(dòng)UG工程圖模塊，此時(shí)將彈出“片體”對(duì)話(huà)框，設(shè)置圖幅為A3、單位為毫米、投影方式為第三象限角投影，如圖3-15所示；單擊確定，此時(shí)UG進(jìn)入繪圖模塊界面。單擊“基本視圖”按鈕，將彈出添加基本視圖工具欄如圖3-16，此時(shí)在繪制邊界內(nèi)單擊鼠標(biāo)左鍵將基本視圖放置在繪圖區(qū)域，

39、如圖3-17。 圖3-15 片體對(duì)話(huà)框 圖3-16 基本視圖工具欄 圖3-17 裝配平面工程圖 繪制變速器設(shè)計(jì)圖，見(jiàn)附圖1。 五擋斜齒圓柱齒輪零件圖見(jiàn)附圖2。 倒擋直齒圓柱齒輪零件圖見(jiàn)附圖3。 3.6 運(yùn)動(dòng)仿真 運(yùn)動(dòng)仿真模塊是一個(gè)集成的，關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)分析模塊，提供了機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)；能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)的大位移復(fù)雜運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模、模擬和評(píng)估；還提供了對(duì)靜態(tài)、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模擬的支持；同時(shí)提供了結(jié)果分析包括圖、動(dòng)畫(huà)、MPEG動(dòng)畫(huà)、電子表格等輸出。 1）打開(kāi)裝配好的文件，單擊“開(kāi)始”“運(yùn)動(dòng)仿真”按鈕進(jìn)

40、入仿真模塊； 2）單擊 “運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器”按鈕，將鼠標(biāo)放在“運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器”中文件上單擊右鍵點(diǎn)擊“新建仿真”按鈕，如圖3-18所示。 圖3-18 圖3-19 3）單擊仿真工具條中的“連桿”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-19所示下“連桿”對(duì)話(huà)框。選中工作區(qū)域變速器的輸入軸，單擊“連桿”對(duì)話(huà)框中的“應(yīng)用”按鈕，添加輸入軸為連桿部件。用同樣的方法添加輸出軸和和各擋齒輪為連桿部件。 4）單擊仿真工具條中的“運(yùn)動(dòng)副”圖標(biāo)按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-20所示的“運(yùn)動(dòng)副”對(duì)話(huà)框，為個(gè)連桿部件添加運(yùn)動(dòng)副。單擊“運(yùn)動(dòng)副

41、”對(duì)話(huà)框中的轉(zhuǎn)動(dòng)副圖標(biāo)“旋轉(zhuǎn)副”按鈕。選中輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心，在“運(yùn)動(dòng)副”對(duì)話(huà)框中“運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)”一欄中選擇“恒定的”在“速度”一欄中輸入速度為100，單擊“運(yùn)動(dòng)副”對(duì)話(huà)框中的“應(yīng)用”按鈕如圖3-21所示。用同樣的方法為中間軸和和各擋齒輪添加轉(zhuǎn)動(dòng)副不添加運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。 圖3-20 圖3-21 5）單擊仿真工具條中的“齒輪”圖標(biāo)按鈕，系統(tǒng)彈出如圖3-22所示的“齒輪”對(duì)話(huà)框。分別選中每對(duì)嚙合齒輪主從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)副，在“齒輪”對(duì)話(huà)框中 “比率”一欄中輸入主從動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比。單擊“齒輪

42、”對(duì)話(huà)框中的“應(yīng)用”按鈕。如圖3-23所示。 圖3-22 圖3-23 6）單擊仿真工具條中的“動(dòng)畫(huà)”圖標(biāo)按鈕。系統(tǒng)彈出“分析選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框，輸入?yún)?shù)。單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)彈出“動(dòng)畫(huà)”對(duì)話(huà)框。單擊“動(dòng)畫(huà)”對(duì)話(huà)框中的播放圖標(biāo)按鈕，即可演示仿真動(dòng)畫(huà)。 3.7 有限元分析 在UG系統(tǒng)中的有限元分析模塊是針對(duì)設(shè)計(jì)工程師和對(duì)幾何模型進(jìn)行專(zhuān)業(yè)分析的人員開(kāi)發(fā)的，功能強(qiáng)大，采用圖形應(yīng)用接口，使用方便。該模塊是一個(gè)集成化的有限元模型和解算工具能夠?qū)α悴考M(jìn)行前后處理（包括結(jié)構(gòu)分析和熱分析），用于工程學(xué)

43、仿真和性能評(píng)估。 1） 啟動(dòng)UG系統(tǒng)后，打開(kāi)輸入軸的文件。 2） 單擊“開(kāi)始”“所有應(yīng)用模塊”“設(shè)計(jì)仿真”，系統(tǒng)彈出“新建FEM和仿真”對(duì)話(huà)框如圖3-24所示，在對(duì)話(huà)框中“求解器”一欄中選擇“NX NASTRAN”“分析類(lèi)型”中選擇“結(jié)構(gòu)”，單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建解算方案”對(duì)話(huà)框如圖3-25所示。在對(duì)話(huà)框中“求解器”一欄中選擇“NX NASTRAN”， “分析類(lèi)型”中選擇“結(jié)構(gòu)”，在 “解算方案類(lèi)型”中選擇“線性靜力學(xué)—單約束”。單擊“確定”按鈕。 圖3-24 圖3-25 3）單

44、擊“有限元分析”工具條中的“材料屬性”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈性如3-26圖所示的“指派材料”對(duì)話(huà)框。 4）單擊“指派材料”對(duì)話(huà)框中的“材料列表”圖標(biāo)，彈出如圖3-27所示的“過(guò)濾器”對(duì)話(huà)框，按圖3-27所示的“過(guò)濾器”對(duì)話(huà)框中“類(lèi)別”選擇“金屬”選項(xiàng)，“類(lèi)型”選擇“各項(xiàng)同性”進(jìn)行選擇，彈出“材料”對(duì)話(huà)框，根據(jù)需要在列表中選擇材料為“Iron_Cast_G40”，單擊“確定”按鈕，返回到“設(shè)計(jì)仿真”界面，如圖3-28所示。 圖3-26 圖3-27 圖3-28 5）單擊“有限元分析”工具條中的“約束類(lèi)型”圖標(biāo)，在下拉菜單中選擇“銷(xiāo)釘約束”圖標(biāo)如圖3-29，選擇圖3-30中輸入軸加亮處，單

45、擊 “確定”按鈕，添加完約束后如圖3-31所示。 圖3-29 圖3-30 圖3-31 圖3-32 圖3-33 6）在“載荷類(lèi)型”下拉菜單中選擇“扭矩”，如圖3-32，選擇圖3-33所示輸入軸加亮處選擇加載轉(zhuǎn)矩，然后在“創(chuàng)建扭矩”對(duì)話(huà)框中的“扭矩”一欄中輸入扭矩值，單擊 “確定”按鈕，即加載好扭矩，如圖3-34所示。 圖3-34 圖3-3

46、5 7）單擊“有限元分析”工具條中的“3D 四面體網(wǎng)格”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出 “3D網(wǎng)格”對(duì)話(huà)框如圖3-35所示，在屏幕中選擇需要?jiǎng)澐值木W(wǎng)格模型，單擊“確定”按鈕，開(kāi)始劃分網(wǎng)格，如圖3-36有限元模型。 圖3-36 8） 單擊“結(jié)構(gòu)分析”工具條中的“解算方案”圖標(biāo)，如圖3-37所示，系統(tǒng)彈出圖3-38“創(chuàng)建解算方案”對(duì)話(huà)框，單擊“確定”按鈕。然后單擊“有限元模型檢查”圖標(biāo)，彈出圖3-39所示“模型檢查”對(duì)話(huà)框，單擊“確定”按鈕對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行檢查。 檢查后如圖3-40。 圖3-37

47、 圖3-38 圖3-39 圖3-40 9）完成模型的解算后進(jìn)入后期處理階段，用戶(hù)可以通過(guò)生成云圖，找最大最小值等方式得到有用的結(jié)果。單擊“結(jié)構(gòu)分析”工具條“進(jìn)入后處理視圖”圖標(biāo)，即可進(jìn)彈出有限元的云圖。然后可在云圖上中顯示分析結(jié)果的最大值和最小值。 4 變速器優(yōu)化設(shè)計(jì) 4.1 目標(biāo)函數(shù)的確定 一個(gè)理想的變速器應(yīng)該能使汽車(chē)在給定發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，達(dá)到理想的動(dòng)力性能，并且滿(mǎn)足在可靠的工作條件下體積最小、節(jié)省材料、降低成本。所以，這里以變速器體積最小作為

48、設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于齒輪的尺寸是決定變速器體積大小的重要因素，因此，可按它們的體積之和為最小的原則來(lái)建立目標(biāo)函數(shù)，而不考慮箱體、軸及軸承的體積和重量。 如圖2-5所示，五擋變速器體積為 （4-1） ——齒輪齒寬； ——齒輪分度圓直徑。 當(dāng)各個(gè)齒輪的齒寬一定，模數(shù)與螺旋角已知時(shí)，式（4-1）為 （4-2） ——齒輪模數(shù)，i=1，…10； ——齒輪螺旋角，i=1，…10； ——齒輪齒數(shù)，i=1，…10。 由圖2-5可得，變速器傳動(dòng)比為 （4-3） 變速器

49、的中心距為 （4-4） 由以上公式可以得到 將以上各式帶入式（4-2）得到目標(biāo)函數(shù) （4-5） 4.2 設(shè)計(jì)變量 設(shè)計(jì)一個(gè)在一定使用期限內(nèi)可靠工作的四檔變速器，并且要求所設(shè)計(jì)的變速器體積最小，其影響因素很多。如果將所有能影響設(shè)計(jì)質(zhì)量的參數(shù)都列為設(shè)計(jì)變量，將會(huì)使問(wèn)題復(fù)雜化，根據(jù)式(4-2)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要參數(shù)有各檔的傳動(dòng)比、齒輪模數(shù)、齒輪的螺旋角、齒輪的齒寬、齒數(shù)等。因此，優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量取以下幾個(gè)參數(shù) （4-6） 4.3 約束條件的確定 4.3.1 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比限制

50、 確定最大傳動(dòng)比時(shí)，要考慮三方面的問(wèn)題：最大爬坡度或一檔最大動(dòng)力因素附著力以及汽車(chē)最低穩(wěn)定車(chē)速。 通常，汽車(chē)傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比是變速器一檔傳動(dòng)比與主減速器傳動(dòng)比的乘積。確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比 （4-7） ——汽車(chē)最大爬坡度，一般汽車(chē)最大爬坡度約為30%，即； ——道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，，取0.015； ——地面附著系數(shù)，一般，取0.55； ——傳動(dòng)系機(jī)械效率，??； ——汽車(chē)總重； ——驅(qū)動(dòng)輪上法向反作用力； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭距； ——為主減速器的傳動(dòng)比； ——車(chē)輪的滾動(dòng)半徑。 即有約束條件 4.3.2 變速器使用性能限制 變速器各檔之間傳

51、動(dòng)比的比值影響變速器的使用性能。比值大會(huì)造成換檔困難，一般認(rèn)為比值不宜大于1.5～1.8?？紤]到換檔過(guò)程中，由于外部阻力的影響換檔時(shí)車(chē)速常有所下降，而且換檔時(shí)車(chē)速越高，換檔過(guò)程的速度下降越多。因此，隨著檔位的提高，相鄰兩檔傳動(dòng)比逐漸降低。即 （4-8） 有相應(yīng)約束條件 4.3.3 斜齒重疊系數(shù)限制 在斜齒圓柱齒輪中，分度圓柱的螺旋角應(yīng)保證軸向重迭系數(shù)，即，即相應(yīng)的約束條件有 4.3.3 變速器中心距A的限制 變速器的中心距A對(duì)變速器的體積和重量有很大的影響，在保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，變速器具有最大傳動(dòng)比

52、和齒輪具有足夠強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量減小中心距A，一般 （4-9） K——中心距系數(shù)，對(duì)于轎車(chē)：K=8.9～9.3，對(duì)于貨車(chē)：K=8.6～9.6； ——變速器在一檔時(shí)，輸出的轉(zhuǎn)矩，其值為；為變速器的 ff 傳動(dòng)效率，取。 即有相應(yīng)的約束條件 、 4.3.4 其他一些顯示的約束條件 1） 模數(shù)的限制 本次商務(wù)車(chē)所設(shè)計(jì)變速器齒輪模數(shù)取2.25～2.75mm。[1]即有相應(yīng)約束條件 2） 螺旋角的限制 斜齒輪的螺旋角范圍選用，轎車(chē)變速器：兩軸式變速器為20o～25o 。[1]即有相應(yīng)

53、約束條件 3） 齒寬b的限制 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬： 斜齒 (4-10) 為6.O～8.5 [1] 即有相應(yīng)約束條件 4.4 數(shù)學(xué)模型 綜合上述各式，可得到變速器優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型 4.5 優(yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)前面所建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，可知該問(wèn)題是一個(gè)非線性的最優(yōu)化問(wèn)題，而且約束條件均為不等式約束，所以可利用復(fù)合型法來(lái)解該問(wèn)題。為此利用Matlab軟件的優(yōu)化工具箱解決。 4.6 優(yōu)化結(jié)果 本次變速器設(shè)計(jì)。已知：、 、、、。優(yōu)化后變速器體積為，原設(shè)計(jì)變速器體積為。

54、 則有 由上式可知， 優(yōu)化設(shè)計(jì)的變速器體積比原變速器體積減小5.94%左右。變速器優(yōu)化數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)的對(duì)比，見(jiàn)表4-1。 表4-1 優(yōu)化結(jié)果和原始數(shù)據(jù)對(duì)照表 優(yōu)化項(xiàng)目 優(yōu)化結(jié)果 9 37 15 35 20 30 25 31 26 26 原始數(shù)據(jù) 9 37 13 33 18 33 23 28 25 25 優(yōu)化結(jié)果和原始數(shù)據(jù)對(duì)照表 優(yōu)化項(xiàng)目 優(yōu)化結(jié)果 2.75 2.5

55、 2.5 2.25 2.25 23.962 23.360 24.369 24.369 23.765 原始數(shù)據(jù) 2.75 2.75 2.5 2.5 2.5 25 25.36 24.369 24.369 26.765 優(yōu)化結(jié)果和原始數(shù)據(jù)對(duì)照表 優(yōu)化項(xiàng)目 優(yōu)化結(jié)果 4.246 2.461 1.482 1.226 21.98 19.98 19.98 17.97 15.95 原始數(shù)據(jù) 4.425 2.722 1.792 1.226 22 20

56、 20 18 16 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)數(shù)月的不斷努力，本次五擋AMT變速器的結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)終于完成。此次設(shè)計(jì)主要為AMT的機(jī)械變速器部分。 剛開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)是參照某1.4L商務(wù)車(chē)各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)過(guò)變速器結(jié)構(gòu)方案確定、變速器主要參數(shù)的選擇、齒輪齒數(shù)及幾何尺寸計(jì)算校核、軸的計(jì)算校核、軸承、同步器和操縱機(jī)構(gòu)的選擇等步驟完成整體設(shè)計(jì)工作，并繪圖。后來(lái)經(jīng)過(guò)和指導(dǎo)老師的溝通，確定重新進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，即參照某1.4L商務(wù)車(chē)各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)過(guò)變速器結(jié)構(gòu)方案確定、變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)、變速器運(yùn)動(dòng)分析和變速器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等步驟完成整體設(shè)計(jì)工作。 然而與其他很多成熟的設(shè)計(jì)相比，本設(shè)

57、計(jì)所需學(xué)習(xí)改進(jìn)的地方還很多，許多地方的結(jié)構(gòu)還有待商榷。AMT在中低端市場(chǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景。AMT是在齒輪變速器基礎(chǔ)上加裝微機(jī)控制的自動(dòng)變速系統(tǒng)。具有自動(dòng)變速、傳動(dòng)效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于制造、性?xún)r(jià)比相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)。在幾種自動(dòng)變速器中，AMT的性?xún)r(jià)比最高。 致 謝 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，我的四年大學(xué)生涯也將圈上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)。 首先，我要感謝我的導(dǎo)師教授，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中，導(dǎo)師不斷關(guān)心，耐心細(xì)致地幫我們解決設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題和困難，給予我們意見(jiàn)和建議；

58、在反饋進(jìn)度的過(guò)程中導(dǎo)師更是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匦薷膭h減初稿，不斷完善對(duì)設(shè)計(jì)的要求，在本次設(shè)計(jì)表現(xiàn)在，指導(dǎo)老師要求我運(yùn)用不同的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢哉f(shuō)本次設(shè)計(jì)的完成是和導(dǎo)師的幫助分不開(kāi)的，在此我謹(jǐn)向李翔晟教授致以崇高的敬意和誠(chéng)摯的謝意。 其次我要感謝同學(xué)、朋友對(duì)我的幫助和指點(diǎn)，沒(méi)有與他們的討論和資料交流，沒(méi)有他們的鼓勵(lì)和支持，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)如此的順利進(jìn)行。在論文完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，他們給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。 最后我還要感謝學(xué)院和我的母校大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的栽培。在此表示衷心地感謝。 第 31 頁(yè) 共 33 頁(yè)

59、 參 考 文 獻(xiàn) [1] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014,78-113. [2] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014，41-97. [3] 濮良貴，陳國(guó)定，吳立言. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2014. [4] 吳宗澤，高志，羅圣國(guó)，李威.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：高等教育出版 社，2013. [5] 龔溎義，潘沛霖，陳秀，嚴(yán)國(guó)良. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)[Z].北京：高等教育 出版社，2013. [6] 潘存云，等.機(jī)械原理[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2013. [7]

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