【正文】 器的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)液壓控制整體的油路。在解決工程問題時(shí)必須有全局觀點(diǎn)、生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，并樹立正確的設(shè)計(jì)思路和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，熟悉機(jī)電液一體化技術(shù)工作的一般程序和方法。液力變矩器使該液力傳動(dòng)變速箱具有液力傳動(dòng)輸出的自動(dòng)適應(yīng)性，能隨著外負(fù)載的變化而相應(yīng)改變其輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，而且要求能夠吸收和消除來自發(fā)動(dòng)機(jī)和外負(fù)載對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)。液力傳動(dòng)變速箱是通過濕式多片液力離合器限制或接通齒輪組中的某些齒輪得到不同的傳動(dòng)比。下面逐步介紹各個(gè)部件：（1） 變速箱本次變速箱設(shè)計(jì)選用斜齒圓柱齒輪。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。它有三個(gè)工作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率：nb=ndb=2000r/min1，Pdb=70kw。如果把泵直接安裝在變矩器的輸出軸上，則就回使變矩器變的體積龐大，而且在工藝上也是有很大的困難。當(dāng)油泵把油液輸送到液壓系統(tǒng)時(shí)，油泵的輸出油壓隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加而升高，過高的油壓可能引起油泵停轉(zhuǎn)或部件損壞。具有摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，質(zhì)量小，布置方便，接合柔和(有助于降低猛接離合器時(shí)傳動(dòng)系的動(dòng)載荷)。濕式多片液力離合器的結(jié)構(gòu)包括：離合器蓋、回位彈簧，滾針軸承，摩擦片等部件。 圖31 總體方案圖根據(jù)主要參數(shù)計(jì)算，所以可以求出各檔位之間的傳動(dòng)比以及各個(gè)齒輪的齒數(shù)。比值過大會(huì)造成換檔困難。 重型貨車的比功率更小，使用條件也更復(fù)雜，所以一般采用六檔至十幾個(gè)檔的變速箱，以適應(yīng)復(fù)雜的使用條件，從而使汽車具有足夠的動(dòng)力性和良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)壓力角越大時(shí)，基圓直徑就越小，漸開線就越彎曲，輪齒的齒根就會(huì)變厚，齒面曲率半徑增大，從而可以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。所以必須對(duì)齒輪進(jìn)行齒頂變尖的驗(yàn)算。Z4,Z5,Z6,Z10為左旋；Z7,Z8,Z9為右旋（4）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)①按設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面，會(huì)起較明顯的冷作硬化效應(yīng)，提高了大齒輪齒面的疲勞極限，從而延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命。這里選取螺旋角β=13176。= 式()表33 各齒輪主要參數(shù)的計(jì)算值表齒數(shù)計(jì)算過程 計(jì)算結(jié)果Z1,Z3,Z4,Z6,Z8=48d1=mtz1=db1=d1cosαt=176。動(dòng)載系數(shù)可以在常用的模數(shù)、齒數(shù)和速度范圍內(nèi)根據(jù)圖36進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。表35 齒寬系數(shù)ψd齒輪相對(duì)于軸承的位置齒面硬度軟齒面（大輪或大、小輪硬度≤350HB）硬齒面(大、小輪硬度＞350HB)對(duì)稱布置非對(duì)稱布置懸臂布置（4）接觸疲勞強(qiáng)度σHlim可得 σHlim1=710Mpa σHlim2=580Mpa σHlim3=400Mpa[σHl]===639Mpa[σH2]===522Mpa[σH3]===360Mp 式() 式() 式()εγ=εα+εβ=+= 式()αt=arctan（tanαn/cosβ）=arc（tan20176。cos20176。提高軸、軸承和機(jī)座的剛度，選取合理的齒輪布置位置（懸臂布置時(shí)應(yīng)盡可能減小懸臂長(zhǎng)度），選擇顆粒的齒寬，提高制造和安裝精度等，均有利于改善載荷分布不均勻性。（6） 螺旋角系數(shù)Zβ 式()（7）接觸壽命系數(shù)ZN 選取 ZN48= ZN28=ZN32=取安全系數(shù) S= （8）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)用以考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響?？梢杂蓤D35查得。=由當(dāng)量齒數(shù)可以確定齒形系數(shù)：YFa1= YFa2= YFa3= 應(yīng)力修正系數(shù)YSa：用以綜合考慮齒根過渡曲線處的應(yīng)力集中和除彎曲應(yīng)力外的其余應(yīng)力對(duì)齒根應(yīng)力的影響系數(shù)。對(duì)于人字齒輪，因軸向力可以相互抵消，可取β=20176。時(shí)，按β=30176。齒間載荷分配系數(shù)就是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)齒輪間載荷分配不均勻系數(shù)，它取決于論吃的嚙合剛度、基圓齒距誤差、修緣量、跑合量等多種因素。查機(jī)械手冊(cè)，可得σB=650MPa，σS=360MPa，選取材料系數(shù)C=115。繪制合成彎矩圖如圖37(e)，從左往右折點(diǎn)彎矩分別為：當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 據(jù)此，繪制轉(zhuǎn)矩及當(dāng)量轉(zhuǎn)矩如圖37(f)所示。因此圓整為45mm。表310中，e是一個(gè)判斷系數(shù)，它是適用于各種X和Y系數(shù)值的Fa/Fr極限值。為此，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算式子為：。表310 X和Y的選擇軸承類型Fa/C0r e單列軸承Fa/Fr≤eFa/FreXYXY角接觸球軸承（α=15176。 式()同上面的計(jì)算過程一樣，可以求得軸Ⅱ、軸Ⅲ和軸剎的軸承型號(hào)和壽命。平鍵的側(cè)面是工作面。其中最下面的為剎車軸。 圖37 變速箱的總裝配圖4 液力變矩器的設(shè)計(jì)液力變矩器是液力傳動(dòng)變速箱最具特點(diǎn)的部件，本次設(shè)計(jì)的液力變矩器為單級(jí)二相三元性結(jié)構(gòu)，有三個(gè)工作輪：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪。變矩器的結(jié)構(gòu)包括泵輪、渦輪、導(dǎo)輪和罩輪，泵輪與變矩器殼體連成一體，其內(nèi)部徑向裝有許多扭曲的葉片，葉片內(nèi)緣則裝有讓變速器油液平滑流過的導(dǎo)環(huán)。渦輪中心有花鍵孔與變速器輸入軸相連。泵輪轉(zhuǎn)矩： TB=ρgλBnB2D5 式()式中 λB—— 泵輪功率系數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)取決于變矩器的型式和幾何形狀以及TB，nB和D 所用的單位。實(shí)際應(yīng)用中求輸入輸出特性來得到。（3）循環(huán)圓尺寸的確定（a）先確定變矩器有效直徑根據(jù)動(dòng)力機(jī)凈標(biāo)定轉(zhuǎn)速和功率nb=ndb=2200r/min=70kw查液力變矩器系列型譜圖,可初步選用有效直徑為D=315mm,公稱力矩為的液力變矩器（b）確定循環(huán)圓內(nèi)徑通過直徑比m=D/D，D循環(huán)圓內(nèi)徑，D為有效直徑。~。葉片設(shè)計(jì)擬采用環(huán)量分配法。可得如下結(jié)論：液力變矩器的功率損失為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的20%~25%； 傳動(dòng)系的功率損失約為發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率的5%~8%； 兩方面的功率損失之和Ps約為： Ps=（1ηε）PeN===21kw 式()式中 ηε——液力機(jī)械傳動(dòng)的平均效率，取ηε=； PeN——發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率根據(jù)上面的結(jié)論，我們可以設(shè)計(jì)出如圖43的冷卻系統(tǒng)圖。5液壓傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)原理圖如下所示：圖51 液力傳動(dòng)變速箱總體油路圖以上圖是從油箱出來的油的部分油路。另一部分進(jìn)入直動(dòng)式減壓閥減壓后到達(dá)離合器。而我們?cè)陔x合器缸中，活塞的兩邊都加上彈簧，以使它能準(zhǔn)確、迅速的回中間位置。選取齒輪泵的幾何排量為QB由幾何排量公式有： QB=2m2ZB＝/４｛［（Z+２）m］２［（Z２）m］2｝B 式(）式中 m——齒輪模數(shù)； Z——齒輪齒數(shù)； B——齒輪齒寬。內(nèi)嚙合齒輪泵的輸入軸是和過度齒輪同軸的。泵的厚度選為20毫米。因此必須在以上的主調(diào)壓閥的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，就可符合設(shè)計(jì)要求。隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率的不斷提高人們對(duì)離合器的要求越來越高，提高離合器的可靠性和使用壽命已成為離合器的發(fā)展趨勢(shì)。 為了保證離合器具有良好的工作性能，對(duì)離合器設(shè)計(jì)提出如下基本要求：(1)能在任何行駛情況下，可靠地傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩。(7)操縱輕便，以減少駕駛員的疲勞；(8)作用在從動(dòng)盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小；(9)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的動(dòng)平衡；(10)結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，制造工藝性好，維修、調(diào)整方便等。當(dāng)駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，通過機(jī)件的傳遞，使膜片彈簧大端帶動(dòng)壓盤后移，此時(shí)從動(dòng)部分與主動(dòng)部分分離。（1）從動(dòng)盤數(shù)的選擇單片離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，散熱良好，維修調(diào)整方便，從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，在使用時(shí)能保證分離徹底、接合平順。濕式離合器以下特點(diǎn)：(a)濕式離合器用油冷卻摩擦片，有較快的散熱速率；(b)濕式離合器接合時(shí)，缸內(nèi)離心油壓影響壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)。離合器有摩擦式，電磁式，液力式。（3）壓緊彈簧和布置形式的選擇 1)周置彈簧離合器的壓緊彈簧采用圓柱螺旋彈簧，采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布，同時(shí)有若干個(gè)分離杠桿也是圓周分布。 3)斜置彈簧離合器的彈簧壓力斜向作用在傳力盤上，并通過壓桿作用在壓盤上。故選用膜片彈簧離合器。此結(jié)構(gòu)中壓盤與飛輪對(duì)中性能好，使用平衡性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)，一般采用高碳鋼。故要有扭轉(zhuǎn)減振器。下面著重講解濕式多片式液力離合器。離合器的活塞回位彈簧有三種：中央一個(gè)大螺旋彈簧；周邊布置幾個(gè)小螺旋彈簧；一個(gè)蝶形彈簧。當(dāng)離合器結(jié)合時(shí)，離合器活塞內(nèi)的液壓使一組螺旋彈簧零件受力，這將驅(qū)使一組離合器盤和摩擦盤壓在固定的壓力盤上。濕式多片液力離合器作為換檔執(zhí)行裝置。此時(shí)鋼片和摩擦片相互分離，兩者之間無壓力，離合器鼓和離合器轂可以朝不同的方向或以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，離合器處于分離狀態(tài)。為了防止這種情況出現(xiàn)，在離合器活塞或離合器鼓的液壓缸壁面上設(shè)有一個(gè)由鋼球組成的單向閥。鋼片和摩擦片之間壓緊力的大小由作用在離合器活塞上的液壓油的油壓及活塞的面積決定。摩擦片內(nèi)緣處有內(nèi)花鍵齒，以便與離合器鼓上的外花鍵相嚙合。整個(gè)離合器采用齒輪結(jié)構(gòu), 這樣可使整個(gè)變速箱結(jié)構(gòu)更緊湊。同時(shí)動(dòng)力從輸入軸進(jìn)入，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星架右支架同向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)摩擦片轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)由于從動(dòng)片靜止，摩擦片與從動(dòng)片相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在輸入軸上產(chǎn)生與主動(dòng)力矩方向相反的摩擦力矩。此時(shí)倒擋離合器從動(dòng)片不動(dòng)，倒擋離合器摩擦片固定，齒圈固定。 離合器的基本參數(shù)和主要尺寸的選擇本次設(shè)計(jì)的前進(jìn)離合器的結(jié)構(gòu)如圖所示。如摩擦片上工作壓力均勻，有 式() 式中 ——為摩擦面單位壓力； A——為一個(gè)摩擦面的面積； D——為摩擦片外徑； d——為摩擦片內(nèi)徑 前進(jìn)離合器的結(jié)構(gòu)圖摩擦片的平均摩擦半徑Rc設(shè)摩擦片的壓力均勻分布，則： 式() 當(dāng)d/D≥（即對(duì)于輕型汽車），Rc可相當(dāng)準(zhǔn)確地由下式計(jì)算 式() 可得： 式()式中c——摩擦片內(nèi)外徑之比，c=d/D，～。它反映了離合器傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的可靠程度。各類汽車β值的取值范圍通常為：（2）單位壓力對(duì)離合器工作性能和使用壽命有很大影響。 po=～ 取=，因?yàn)門emax=70 所以D=188mm 離合器尺寸應(yīng)符合尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)GB5764—86《汽車用離合器蓋片》，所選外徑D應(yīng)使摩擦片最大圓周速度不超過65m/s,以免摩擦片分離。 由離合器摩擦片尺寸系列和參數(shù)表插值計(jì)算得：c=此時(shí)d=cD=85mm ]ou\ZFF （1）為減少變速器換擋時(shí)齒輪間的沖擊，從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)盡可能小。 ~pS(一)從動(dòng)片 V/!A((c 從動(dòng)片的材料與其結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，整體式即不帶波形彈簧片的從動(dòng)片，一般用高碳鋼（50 或85 號(hào)鋼）或65Mn 鋼板，熱處理硬度HRC38~48；采用波形彈簧片的分開式（或組合式）從動(dòng)片，從動(dòng)片采用08 鋼板，氰化表面硬度HRC45，~；此次從動(dòng)片選用組合式。 ({R*CP0Fg ~`nFTvH 齒厚： b=4mm  !39。 花鍵側(cè)面壓力： P=4Temax/(D’+d’)Z= N xKL|u0Zd 從而 σ =20Mpa n\。 。鉚接法的優(yōu)點(diǎn)是磨損后換裝摩擦片很方便。為了提高耐磨，均進(jìn)行表面氰化處理，硬度HRC60。蓋應(yīng)保證具有足夠的剛度，以免影響離合器的工況特性，增大操縱時(shí)的分離行程，減少壓盤升程甚至使摩擦面不能徹底分離。 4PeU3A 壓盤傳力方式選擇 o[amp。 本次設(shè)計(jì)選用傳動(dòng)片式。因此壓盤幾何尺寸歸結(jié)為確定它的厚度。 2）壓盤應(yīng)具有足夠大的強(qiáng)度，以保證受熱時(shí)不變形。若溫升過高，可適當(dāng)增加壓盤的厚度。 W
另外添加少量金屬元素（如鎳、鐵、錳合金等）以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。： 式 () 式中 P——工作負(fù)荷： Q——曲度系數(shù)； C——彈簧