【正文】 擋軸的裝置，需要參照電動機輸出軸和換擋軸尺寸進行設計，采用 45 鋼。 圖 換擋軸的外形尺寸 （ 1）校核軸的彎扭強度 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 下圖對軸的受力進行分析： 換擋軸的受力簡圖 臂電 62640502313 ??? ????? ? ??221121 LFLF FFFyyyy 解得 41131 ? ， 21512 ? 軸受到的扭矩 電 2313?? 圖 軸的剪力、彎矩、 扭矩圖 截面 A 為危險截面，尺寸是 mmmmmmmmBDdN 732286 ??????? 。下面是換擋原理示意圖： 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 圖 換擋原理示意圖 查閱資料知捷達轎車的有關換擋參數(shù)如下表： 表 捷達轎車部分換擋參數(shù) 換擋力 選檔行程 選檔時間 200N 15mm 換擋功率 WSNSFP ???? 選選換，初選換擋臂長 mml 50?臂 ； 圖 換擋轉(zhuǎn)矩分析示意圖 95050 1550c o s 2222 .L LLθ臂換臂 ????? θLFM 臂換換 cos? . .M 換 5310950 050200 ??? 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 綜上所述，應選擇 A60DM4 型直流減速電機。 齒輪的幾何尺寸如下： 表 齒輪的幾何尺寸 齒數(shù) z 分度圓直徑d 齒厚 b 齒頂高系數(shù)?h 齒頂圓直徑ad 頂隙系數(shù)?c 齒根圓直徑 fd 20 30mm 15mm 1 33mm （ 2）查資料知材料彈性影響系數(shù) MpaZE ? ，區(qū)域系數(shù) ?HZ ，齒輪比??U ； 對齒面接觸疲勞強度進行校核 ? ?HHEH σUUbdKTZZσ ???? 12 211 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 其中 ? ?limFHlinHNH S σKσ ? ，查資料知 ?HNK ， MpaHlin 500?? ， ?FS ； 代入數(shù)值計算的 ? ? Mp a..σ H 30051 50090 ??? M p aM p a....σH3005528713015 10522528189 2 3???? ????? 經(jīng)校核齒面的接觸疲勞強度符合要求。 表 捷達轎車選擋參數(shù) 選檔力 選檔行程 選檔動作時間 60N 10mm 計算選檔功率 WW..SLFP選選選選 30020210060 ?????，初選齒輪分度圓直徑mm30 ； 初選轉(zhuǎn)矩 選選 9020300602 ????； 初步選定 型號的電機作為選檔電機，下表是其性能參數(shù)： 表 選檔電機性能參數(shù) 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)速 額定功率 輸出轉(zhuǎn)矩 減速比 12V 2021rpm 36W 選檔齒輪的設計 使用漸開線齒輪作為選檔齒輪，根據(jù)所選減速電機，轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速后變?yōu)?，因此齒輪選用 45 號鋼制造。電控單元（ ECU）根據(jù)車速，節(jié)氣門開度等信號發(fā)出命令，選檔電機工作，通過齒輪齒條機構(gòu)將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為軸向運動，進行選檔，然后換擋電機直接驅(qū)動花鍵軸轉(zhuǎn)動，使裝配在換擋軸上的換擋塊旋轉(zhuǎn)一個角度進行掛檔和摘擋，實現(xiàn)選換擋。 （ 2）根據(jù)離合器分離軸承的花鍵尺寸設計出轉(zhuǎn)臂外形尺寸如下圖 圖 轉(zhuǎn)臂的結(jié)構(gòu)示意圖 計算分離時間 螺母在螺桿上的移動時間和離合器分離時間相差不大，螺母速度smmnLν 202102021660 ????? ，螺母行程 mms 24212 ??? ； 12020214 ??? 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 3 設計選換擋的執(zhí)行機構(gòu) 確定選換擋機構(gòu)的方案 選換擋執(zhí)行機構(gòu)均采用電機驅(qū)動。 （ 3）驗算彈簧的靜力強度： 安全系數(shù)強度條件：sssca SττS ?? max 其中 sS 是彈簧的疲勞強度的設計用安全系數(shù)，取 ～?sS ； 彈簧的剪切屈服極限 ? ?ns .?? ? ； ? ? M p aM p B 68513705050 ???? ，取 ?n ，則 Mpas ?? ； MpaMpaFdKD 3088323m a x?????? ?? ax ?? ?? sscaS 因為 ?? scaS ，所以靜應力強度符合。 (1)曲度系數(shù) 25166150464 164615044 14 .. ???? ??????? 通 過 查 閱 機 械 設 計 手 冊 知 抗 拉 強 度 MpaB 1370?? ， 許 用 切 應 力? ? M B 6 8 550 ?? ； 根據(jù)公式計算 ? ? ..τ 052685 62511506161 m a x ?????? 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 取 mmd 3? ， 10330 ??? dDC，計算得 ?K ； 11212174103450150????????Nmm.λλFFKF 查得切變模量 81000?G 。操縱機構(gòu)控制離合器結(jié)合時，彈簧被壓縮儲能，隨著離合器分離，彈簧釋放能量，對機構(gòu)產(chǎn)生助力作用，推動分離軸承推開離 合器。 B 截面： ? ? 211 562 mmaabA B ??? ? ? B ???? ? 1471056 400 6 ,B 面也符合條件。 螺母的結(jié)構(gòu)設計 操縱機構(gòu)在工作中，拉桿的運動軌跡近似于平動，為了使拉桿的運動空間盡量小，螺母的結(jié)構(gòu)應設計如下 圖 螺母外形結(jié)構(gòu)示意圖 對螺母進行簡單的受力分析，如下圖 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 圖 螺母受力示意圖 我們可以看到，螺母在拉桿拉力 F ，螺桿的力螺桿F和助力彈簧的力彈簧F下保持平衡，其中拉桿最大拉力 NF 400? ， A， B 都是危險截面。 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 （ 1）計算軸承載荷：軸向力 58351m a x ?? ； 計 算 軸 承 當 量 動 載 荷 ， 取 載 荷 系 數(shù) ? ，當量動載荷N...Ffp aa 743 8 6583 5 111 ???? ； 設計時軸承的預期壽命 hLh 30000? ； 計算軸承基本額定動載荷 c：61060 hε nLpc ? （ 214） 指數(shù) 3?? ，代入數(shù)值計算 ? 綜上所述軸承的基本額定動載荷 N28000ca ? ，額定靜載荷 N54200c0 ? ，acc? ，軸承符合要求。 則 mmmm..duliul 48512 80875144 1 ?????， 因 為 90?iul ，所以N....πdi c 232091451214348000130134040001301340 22212 ??????????????? 4289258351 232091 ??? .. .FF c ，則螺桿具有較好的穩(wěn)定性。下圖為螺桿螺母的受力簡圖 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 圖 螺桿的受力形式 螺桿的最大工作長度為 L，設計時初選 mm85L? ，長度系數(shù) ? 。 同理計算螺母螺紋牙的強度 M p p a ， b 181510 22 ?? ，查資料知鑄鐵的? ? ? ? M p aσM p a，τ b 4040 ?? ，因為 ? ? ? ?b???? ?? 2b2 ， ，螺母螺紋牙的強度符合要求。 （ 7）校核螺桿和螺紋牙的強度 1 ） 第 四 強 度 理 論 對 螺 桿 進 行 強 度 校 核? ?σd. Tπd Fτσσ ca ????????????????????? 23122122 20343 (211) 代入數(shù)據(jù)計算 ?? ，查閱資料知 ? ? Mpa57?? ，因為 ? ??? ?ca ，螺桿強度符合要求。 通過公式2co sarctan αμρd ? (27) 求得當量摩擦角，其中摩擦系數(shù)?? ，梯形螺紋牙型角 ?30?? ，計算得 ? ?? （ 3）驗證螺旋副的自鎖性能 因為 ?? ? ，即 d??? ，滿足自鎖條件，能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。 通過 25 式計算得螺母的移動速 度 ? ? m in12120 392 ???? （ 2）絲桿中徑 2d 軸向載荷 N400F? ，采用梯形螺紋取 ?? ，因為是整體式螺母取 ?? ， 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 根據(jù)求得的螺母速度查閱資料選用 45 鋼作為螺旋副材料，材料的許用壓強? ? Mpa5p ? ，通過式 ? ? ..pFζd 36531 400802 ????? ? (26)；根據(jù) 25 計算出螺桿導程 mmmmnνL 62021 6020 ????。 設 計 時選 取 1:2 作 為分 離 杠桿 的比 值， 2 為 拉桿 一端 ， 計算 出NNFF 離拉 40028002 ??? 作為分離離合器拉桿要求提供的最大拉力。 表 5DM120A直流電機參數(shù) 額定功率 額定電壓 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 120W 12V 13A 2021rmp 離合器操控機構(gòu)各部件的設計計算 螺桿的設計 （ 1）計算螺桿的驅(qū)動力 根據(jù)需求設計的螺桿需要具備既能實現(xiàn)自鎖，又要求傳動效率高且制造難度低的特點，為此我們初步選定能夠雙向傳力的梯形螺紋。 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 圖 離合器操縱機構(gòu)示意圖 電機的選擇 離合器分離時最大需要 750N 的推力，分離的有效行程是 mm9S1 ? ，分離所需時間為 ，離合器分離所需的最大功率為： WW..tSFP離 90080 009080011m a x ???? 根據(jù)所求的數(shù)據(jù)選擇合適的電機。通過查詢有關資料得知捷達轎車離合器的部分數(shù)據(jù)資料。 3）螺旋傳動：將螺桿與電動機連接到一起，電動機的轉(zhuǎn)動直接傳遞到 螺桿，使裝在螺桿上的螺母軸向運動，帶動離合器拉鎖的拉緊與放松，控制離合器運動。但是汽車在駕駛過程中在某些工況下需要保持離合器位置固定不變，這對于齒輪傳動來說比較難以實 河北工業(yè)大學 2021 屆本科畢業(yè)論文 現(xiàn)。電動離合器的主要工作是將直流電動機的旋轉(zhuǎn)運動通過構(gòu)件變成離合器的直線運動，此外還需要考慮增加助力裝置增大離合器執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動力的問題。變速器主箱輸出軸與副箱輸出軸通過離合裝置進行連接，使用一對齒輪副巧妙地把主箱中間軸和副箱輸出軸連接，該發(fā)明專利解決了 AMT 機械式自動變速器換檔過程中動力中斷的問題同時，也不 存在力學干涉。 圖 六速變速器結(jié)構(gòu)示意圖 2021 年廣東省韶關宏大齒輪公司發(fā)明的汽車 AMT 專用機械式自動變速器申請專利，專利申請?zhí)枮? 。 國內(nèi)比較新的 AMT 變速箱 近些年來我國在 AMT 變速器的研究設計上的投入越來越大，也出現(xiàn)了一些比較優(yōu)秀的設計。 3）由直流電動機控制的電控電動：隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展完善，電控電動 AMT 越來越成為研究的重點。由于采用液壓系統(tǒng)，有一定的緩沖吸振的作用，系統(tǒng)受溫度影響較大，且對零件的強度，密封性，液壓油的品質(zhì)要求都較高，制造成本較高，而且油液的耗損可能會造成壓力不足，不利于汽車運行。 圖 AMT 的控制原理示意圖 AMT 的結(jié)構(gòu) AMT 結(jié)構(gòu)主要包括以下幾部分： 1）傳感器系統(tǒng)：有各種各樣的傳感器組成，采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速，車速，油門位置，節(jié)氣門開度等各種輸入信號； 2）離合器執(zhí)行機構(gòu)與選換擋執(zhí)行機構(gòu)：主要由電機，拉桿，齒輪，電磁閥等各種執(zhí)行構(gòu)件組成，控制離合器的結(jié)合分離，檔位的選擇； 3） TCU 控制決策系統(tǒng)：對傳感器的各種輸入信號進行分析處理，故障診斷等，然后根據(jù)設定好的換擋規(guī)律，控制變速器正常工作。系統(tǒng)能夠綜合駕駛時的各種因素，自動控制離合器的結(jié)合分離與最佳檔位的選擇，省略了離合器踏板，縮減了操作時間，盡量避免了駕駛中的錯誤操作，適合絕大多數(shù)人使用，即使新手也能很好的使用。 3）操縱執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)化設計：建立簡單易行的執(zhí)行機構(gòu)，使車輛操控簡單方便，反應迅速，精度高，安全性好。趨勢主要有 [10]： 1）降低油耗：隨著經(jīng)濟發(fā)展，能源問題越來越成為人類的首要問題，消費者越來越把經(jīng)濟適用，節(jié) 油減排放在首位，降低油耗勢在必行。國內(nèi)對 AMT 的研究大有可為，市場前景身份廣闊。我國對 AMT 自動變速器的研究起步較晚，九十年代擁有自動變速器的汽車才開始正式進入我國市場。隨著消費者對汽車駕馭的主觀感受和舒適性的各方面要求的不斷提高，制造商將神經(jīng)網(wǎng)絡控制法，模糊控制法等應用于 AMT 智能控制，使外界環(huán)境，人的主觀操控意圖和車輛的運行狀態(tài)緊密結(jié)合，智能控制AMT 的運行 [8]。 20 世紀 80 年代初期日本的五十鈴公司和富士公司率先研制出了電控機械式有級全自動變速器 NAVA5 并