ZF自動變速器傳動系統(tǒng)分析開題報告

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開 題 報 告1．選題依據(jù)一． 自動變速器 的 研究背景世界上第一臺用于大規(guī)模生產(chǎn)的的全自動變速器是通用公司在 1940 年代生產(chǎn)的Hydra-Matic，這臺變速器使用液力耦合器（而不是液力變矩器）和三排行星齒輪提供四個前進檔和一個倒檔。Hydra-Matic 最初被裝于奧茲莫比爾，而后凱迪拉克和龐蒂克也采用了這種變速器。自動變速器最重要的改進是在二戰(zhàn)期間，別克公司為坦克開發(fā)了液力變矩器，到 1948 年，這種液力變矩器與其它部件結(jié)合成為液力變速器而定型成為現(xiàn)在通用的自動變速器。1968 年法國雷諾公司率先在自動變速器上使用了電子元件。20 世紀 70年代，美國每年生產(chǎn)的 600 萬～800 萬輛轎車中，自動變速器的裝備率已超過 90%。二． 自動變速器的研究領(lǐng)域汽車自動變速器常見的有四種型式：分別是液力自動變速器（AT)、機械無級自動變速器（CVT)、電控機械自動變速器（AMT)、雙離合器自動變速器（Dual Clutch Transmission--DCT） [1]。目前轎車普遍使用的是 AT，AT 幾乎成為自動變速器的代名詞。自動變速器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動換擋是因為工作中駕駛員踏下油門的位置或發(fā)動機進氣歧管的真空度和汽車的行駛速度能指揮自動換擋系統(tǒng)工作，自動換擋系統(tǒng)中各控制閥不同的工作狀態(tài)將控制變速齒輪機構(gòu)中離合器的分離與結(jié)合和制動器的制動與釋放，并改變變速齒輪機構(gòu)的動力傳遞路線，實現(xiàn)變速器擋位的變換 [2]。傳統(tǒng)的液力自動變速器根據(jù)汽車的行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動變速擋位。其換擋控制方式是通過機械方式將車速和節(jié)氣門開度信號轉(zhuǎn)換成控制油壓，并將該油壓加到換擋閥的兩端，以控制換擋閥的位置，從而改變換擋執(zhí)行元件（離合器和制動器）的油路。這樣，工作液壓油進入相應(yīng)的執(zhí)行元件，使離合器結(jié)合或分離，制動器制動或松開，控制行星齒輪變速器的升擋或降擋，從而實現(xiàn)自動變速。本文將以 ZF 自動變速器傳動系統(tǒng)為主要研究對象展開論述?！∪甖F 自動變速器的優(yōu)點　1、燃油經(jīng)濟性的充分體現(xiàn) ZF 全新 6 檔自動變速箱吸收了新開發(fā)的變矩器，以便在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時能夠產(chǎn)生更好的加速度值，縮短提速時間 [3]。因此，當(dāng) ZF 運用到城市公交上面時，在沒有增加任何安裝空間的情況下，把扭震減振器和變矩器整合到一起，在保證操控平滑、流暢性同時也減少了起步階段的燃油消耗。此外，可以傳送高達 2000Nm 的傳輸扭矩也保證了更強的動力。另外，除了在剎車期間起幫助作用，在面對著車輛運行過程中溫度可能高達 120 度的機油箱，尤其在針對最新的歐 5 標準的柴油發(fā)動機，裝備了油冷卻器的一體化減速器可以大大提高車輛性能。正是基于提升的熱量管理，換油的間隔時間和服務(wù)期限也都得到了延長，產(chǎn)品性能更可靠，更容易維護和服務(wù)，同時，在使用期間更經(jīng)濟 [5]。2、噪音得到有效降低 在開發(fā)期間，對于低噪音車輛的發(fā)展主題也融入到 ZF 不斷追逐更高標準的目標之中。在 ZF 全新 6 檔自動變速箱，新的低噪音的螺旋狀傳動裝置將被安裝到變速箱里面，降低車輛噪音 [6]。3、系統(tǒng)進一步優(yōu)化 此外，在開發(fā) ZF 變速箱期間，ZF 工程師在系統(tǒng)優(yōu)化上花了不少心血。比如，重新設(shè)計電子控制器（現(xiàn)在安裝在變速箱的側(cè)面），提高其性能。明顯減少接口，避免復(fù)雜的線束，使得安裝變得更為簡單。這些方面的優(yōu)化都將顯著提高整車廠和客服人員的處理效率。配備能夠根據(jù)不同路線地形特征作出正確的換檔策略的 ZF 智能換檔程序，城市以及公共交通巴士在運行中可以節(jié)省平均高達百分之五的燃油量。 為了提高乘客和駕駛的舒適性，ZF 提出了"完美駕駛"方案，即根據(jù)各種地形特征作出不同的換檔策略。配備自動變速箱的城市公交的一個基本規(guī)則就是：自動變速箱和它的換檔策略決定了發(fā)動機在不同的時間所需動力的大小。同時，這種對動力的需要不同決定不一樣的換檔方式反過來又會對燃油量有所影響 [7]。至今，城市公交的變速器已經(jīng)發(fā)展為六種駕駛程序。但是，想要隨意的變換檔位幾乎是不可能的。也就是說，當(dāng)一輛城市公交離開總站，它的檔位就已經(jīng)被設(shè)定。比如設(shè)定好爬坡時的動力模式后，這輛公交車就會全天保持在動力模式 [8]。這種預(yù)先設(shè)定的方式，將會導(dǎo)致在較為平緩的路況上，不能變換檔位，這樣也導(dǎo)致了城市公交的傳動效率不能達到最高，增加了油耗 [9]。 所以，擁有一個可以自動控制換檔的變速器，可以自動、迅速、自如的在不同的駕駛路線中換檔是一個理想的選擇。ZF 將這一理想變?yōu)楝F(xiàn)實 [10]。在公共乘用車輛中，針對城市公交，ZF 變速箱能夠隨著新的變檔策略隨意的變更程序。在行駛當(dāng)中，可以根據(jù)不同行駛地形的需要進行設(shè)定，使用不同的變速箱程序（經(jīng)濟，正常，和動力模式） [11]。智能軟件將會基于駕駛習(xí)慣的數(shù)據(jù)，為變速箱制定地形的要求。它的優(yōu)點是：可以使汽車始終保持在最有效的燃油狀態(tài)，當(dāng)離開陡峭的地形時它會自動變換成正常模式，當(dāng)遇到大的斜坡時又會自動變成動力模式 [12]。同時在陡峭的下坡行駛過程中，同樣起到積極的作用，控制系統(tǒng)同樣工作在動力模式狀態(tài)下，這樣可以保證在高轉(zhuǎn)速的時候換檔，從而獲得更高的緩速效果。這在很大程度上減少了制動系的維護 [13]。此外，與以前 GPS 全球定位系統(tǒng)或者傳感器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)不同，ZF 的 TopoDyn 不需要安裝任何的附加零件，也不需要輸入更多的數(shù)據(jù)，而且甚至在未知的地域也可提供必要的信息，這些都是 GPS 所不能達到的 [14]。同時，TopoDyn 不需要任何的適應(yīng)過程，可以從一開始就達到最優(yōu)狀態(tài)。在城市公交以及公共交通運輸巴士的顧客試驗中表明，TopoDyn 的使用平均可以節(jié)省百分之五的燃油量, EvoBus 和 Solaris 都已經(jīng)在使用TopoDyn[15]。本文主要是能夠?qū)Τ擞密噯屋啰毩壹苓M行振動和轉(zhuǎn)向操作，對臺架機械結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析和對懸架加載系統(tǒng)分析。參考文獻：[1] 曹利民.8HP 系列自動變速器動力傳遞路線分析.[J]汽車維修技師.2010（2）：22-24.[2] 侯國強，尤明福，于文濤基于拓展的杠桿法的 ZF-9HP 自動變速器換擋過程分析.[J]機械研究與應(yīng)用.2013(6):46-49[3] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.[M]吉林人民交通出版社，2016.[4] 張?zhí)?越野汽車液力變矩器和機械自動變速系統(tǒng)的控制理論與試驗[D].長春：吉林大學(xué)，2004.[5] 林平.新型汽車自動變速器結(jié)構(gòu).原理、檢修[M]福州：福建，科學(xué)技術(shù)出版社，1997.[6] 伍春賜.基于 HD4070PR 自動變速器電液操縱技術(shù)的研究[D].北京;北京理工出版社，2007.[7] 吳修義.大型商用汽車液力機械變速器[J].商用汽車，2001(8)：39-41.[8] 雷君.重型汽車變速器的技術(shù)特點與發(fā)展趨勢[J]汽車研究與開發(fā)，2004（11）:16-19.[9] 劉應(yīng)誠.邵萬珍.汽車液力自動變速器應(yīng)用與發(fā)展[J].MC 現(xiàn)代零部件，2004(7)：57-59.[10] 吉林大學(xué)汽車工程系著.汽車構(gòu)造[M].北京.人民交通出版社.2005.93-105.[11] 簡曉春、仕武.現(xiàn)代汽車技術(shù)與應(yīng)用[M].北京人民交通出版社.2004.[12] 黃宗益、代鵬康等.汽車液力機械式自動變速器發(fā)展概述.上海汽車.998(9).19-22.[13] 陳慧巖.4L80-E.自動變速器電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特點[J].汽車科技.003(6).18-20.[14] 雷雨龍等.機械式自動變速器起步控制[M].汽車工程出版社.0005.[15] 過訊社.汽車自動變速器—結(jié)構(gòu)、原理[M].北京機械工業(yè)出版社.2003.105.開 題 報 告２．研究方案針對 ZF 自動變速器，根據(jù) ZF-6HP 結(jié)構(gòu)簡圖進行研究，對其設(shè)計的自動變速器進行振動和轉(zhuǎn)向操作，對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析和懸架加載系統(tǒng)分析。首先，設(shè)計一套自動變速器系統(tǒng)，對懸架等進行改進。其次，分析 6HP 的結(jié)構(gòu)簡圖，通過運動特征，結(jié)合結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)關(guān)系，分析其系統(tǒng)。最后，對全文所作的工作進行總結(jié)，指出了自動變速器傳動系統(tǒng)的操作，并指明進一步的研究工作。進度安排：2017 年2 月 13 日～2 月 28 日 調(diào)研、資料收集3 月 01 日～3 月 06 日 設(shè)計方案確定，提交開題報告3 月 07 日～3 月 31 日 自動變速器的具體實現(xiàn)4 月 01 日～5 月 04 日 對系統(tǒng)進行分析5 月 05 日～6 月 02 日 設(shè)計說明文撰寫、外文資料翻譯6 月 03 日～6 月 13 日 畢業(yè)答辯 開 題 報 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 日附件：參考文獻格式學(xué)術(shù)期刊 作者﹒論文題目﹒期刊名稱，出版年份，卷(期)：頁次如果作者的人數(shù)多于 3 人，則寫前三位作者的名字后面加“等” ，作者之間以逗號隔開。例如：[1] 李峰，胡征，景蘇等. 納米粒子的控制生長和自組裝研究進展. 無機化學(xué)學(xué)報， 2001, 17(3): 315~324[2] J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2001,233:5～7學(xué)術(shù)會議論文集 作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學(xué)術(shù)會議文集名稱，出版地：出版者，出版年份：頁次例如：[3] 司宗國，謝去病，王群﹒重子湮沒快度關(guān)聯(lián)的研究﹒見趙維勤，高崇壽編﹒第五屆高能粒子產(chǎn)生和重離子碰撞理論研討會文集，北京：中國高等科學(xué)技術(shù)中心，1996：105圖書 著者﹒書名﹒版本﹒出版地：出版者，出版年﹒頁次如果該書是第一版則可以略去版次。例如：[4]韓其智，孫洪洲﹒群論﹒北京：北京大學(xué)出版社，1987﹒101預(yù)印本 作者﹒論文題目﹒預(yù)印本編號（出版年份）例如：[5]Xiaofeng Guo and Jianwei Qiu﹒The leading power corrections to the structure functions﹒hep—ph/9810548(1998)學(xué)位論文 作者﹒論文題目﹒學(xué)士(或碩士、博士 )學(xué)位論文. 出版地：出版者，出版年份例如：[6] 陳異. 納米粒子形貌控制研究. 碩士學(xué)位論文. 北京：中國科學(xué)院, 2002電子文獻 主要責(zé)任者. 電子文獻題名﹒電子文獻的出處或可獲地址. 發(fā)表或更新日期例如：[7] 王明亮. 關(guān)于中國學(xué)術(shù)期刊標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的進展. http://www.caycd.edu.cn/pub/wml.txt/980810-2.html, 1998-08-16專利 專利所有者. 專利名稱. 專利國別：專利號，日期.例如：[8] 姜錫洲.一種溫?zé)嵬夥笏幹苽浞桨? 中國專利：881056073，1989-07-26.