【正文】 小，所以這種形式的單向離合器應(yīng)用最廣泛。 按凸輪面形狀分：平面輪廓；偏心圓輪廓；對(duì)數(shù)螺線輪廓。單向離合器一般是由外圈，內(nèi)圈，滾子，壓緊彈簧等元件組成。查閱相關(guān)資料得，綜合式液力變矩器的最佳葉片數(shù)參考下表25所示：表25最佳葉片參數(shù)參考表 葉片數(shù)葉輪最佳葉片數(shù)范圍備注泵輪24～28渦輪26～32考慮到制造工藝上的困難，在20～25的范圍內(nèi)選取為宜導(dǎo)輪26～28這里選取泵輪的葉片數(shù)為26，渦輪的葉片數(shù)為23，導(dǎo)輪的葉片數(shù)為27。在較高的轉(zhuǎn)速比時(shí)，較多的葉片數(shù)趨向于減少滑轉(zhuǎn)，有利于偶合器工況，而低速工況則將增加液流的堵塞。由于按照不同轉(zhuǎn)速比設(shè)計(jì)出來(lái)的葉形之間沒有很大的差別，因此，但仍可將這些輪廓視為合適的葉形。這里根據(jù)相似設(shè)計(jì)的原理，這個(gè)新設(shè)計(jì)的泵輪的出口角也為110186。根據(jù)變矩器發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，泵輪出口角可按失速變矩比的要求來(lái)確定。(rs92 r92)= (л/cosθ)在確定葉片的進(jìn)口邊和出口邊后，可對(duì)每個(gè)葉輪將設(shè)計(jì)流線分成十個(gè)等分，并作出相應(yīng)的元線，使每條元線都嚴(yán)格地垂直于設(shè)計(jì)流線。而且，在根據(jù)強(qiáng)力渦流理論設(shè)計(jì)葉片時(shí)，為了減低渦旋的影響，也需要采用最小間隙。對(duì)于參考變矩器，在導(dǎo)輪軸面內(nèi)，可測(cè)得設(shè)計(jì)流線之弦長(zhǎng)約為51mm,故根據(jù)相似設(shè)計(jì)法的原理，新設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流線的弦長(zhǎng)約為：51(202/305)= mm。為了確定最后一條元線的位置，必須先確定導(dǎo)輪的進(jìn)口邊和出口邊。半徑rs和角θ可從圖中量出，而rc和r則可相應(yīng)的按下式計(jì)算： rc=（rs2(F﹒cosθ/л)）1/2 r=( rs2( F﹒cosθ/2л))1/2算得的半徑與相應(yīng)元線之交點(diǎn)的軌跡即為內(nèi)環(huán)。(rs2rc2)式中，θ元線相對(duì)垂線的夾角，所有元線均垂直于設(shè)計(jì)流線； rs任一元線與外環(huán)交點(diǎn)上的半徑； rc同一元線與內(nèi)環(huán)交點(diǎn)上的半徑； r同一元線與設(shè)計(jì)流線交點(diǎn)上的半徑。根據(jù)最佳過流面積為循環(huán)圓面積的23%的原則，對(duì)于有效直徑為305mm的變矩器，那么對(duì)于有效直徑為202mm變矩器。確定內(nèi)環(huán)，設(shè)計(jì)流線的原則是使液流速度沿流道均勻變化。這里B=2+=,故：b= B/D=,符合要求。（4） 循環(huán)圓寬度比b循環(huán)圓寬度比b=B/D。一般a的取值范圍為a=～。圖21循環(huán)圓結(jié)構(gòu)示意圖（3） 循環(huán)圓形狀系數(shù)a循環(huán)圓形狀系數(shù)a=L1/L2，如圖21所示，L1為循環(huán)圓內(nèi)環(huán)的徑向長(zhǎng)度，L2為循環(huán)圓外環(huán)的徑向長(zhǎng)度。當(dāng)m選定后，循環(huán)圓內(nèi)徑也就確定下來(lái)了，這時(shí)要確定過流斷面面積，即確定循環(huán)圓的形狀。而對(duì)失速變矩比K0要求高的變矩器，～，取m=。代入上述數(shù)據(jù)計(jì)算得：D=202mm如圖21所示，循環(huán)圓的相對(duì)參數(shù)有以下幾種：（2）直徑比m直徑比m=D0/D,D0為循環(huán)圓內(nèi)徑，D為有效直徑。圓形循環(huán)圓變矩器在多數(shù)情況下，采用混流式工作輪；長(zhǎng)方形循環(huán)圓變矩器除了泵輪之外，其余工作輪多采用徑流式或軸流式工作輪。 （2） 軸流式:這種工作輪從軸面圖看，液流在葉片流道內(nèi)軸向流動(dòng)。（1） 徑流式：這種工作輪從軸面圖看，液流沿著葉片半徑方向流動(dòng)，稱為離心式工作輪；反之，稱為向心式工作輪。 汽車型單級(jí)液力變矩器大多采用圓形循環(huán)圓。 具體要求及指標(biāo)：（1）最大扭矩/轉(zhuǎn)速：190Nm/ 4400r/min(rpm)；（2）泵論出口角βB=110度；渦輪出口角βT=150度；導(dǎo)輪出口角βD=22度。由于三元件綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、性能穩(wěn)定，最高效率達(dá)92%，在轉(zhuǎn)為耦合器工作時(shí)，高傳動(dòng)比的效率可達(dá)96%。第2章 液力變矩器的設(shè)計(jì)常見的液力變矩器主要由可旋轉(zhuǎn)的泵輪和渦輪，以及固定在套管上的導(dǎo)輪三個(gè)元件組成，稱為三元件綜合式液力變矩器。確定他們的結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)技術(shù)參數(shù)并用solidedgeV19進(jìn)行建模和裝配。液力變矩器的結(jié)構(gòu)形式為三元件綜合式液力變矩器，行星齒輪變速機(jī)構(gòu)為一個(gè)簡(jiǎn)單的行星齒輪機(jī)構(gòu)和拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)組合的形式。電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱性價(jià)比高，僅為液力自動(dòng)變速箱的1/4~3/4，而且生產(chǎn)繼承性較好，改造的資金投入也較少，它的硬件開發(fā)和軟件研制對(duì)于各種車型在理論上是相通的，成果可推廣到各種類型的汽車上。哈爾濱的埃姆特汽車電子有限公司開發(fā)研制的電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近了產(chǎn)業(yè)化水平。其中大連齒輪箱廠、吉林大學(xué)、北京理工大學(xué)和重慶歐翔電子公司等單位在此項(xiàng)技術(shù)上都取得了相當(dāng)不錯(cuò)的的成就。1998年，上汽通用生產(chǎn)的別克轎車上的4T65E電控自動(dòng)變速箱正式下線，上汽大眾的帕薩特B一汽大眾的捷達(dá)都市先鋒上配備了自動(dòng)變速箱AG495，神龍也推出了配備了AL4智能型自動(dòng)變速箱的富康988“領(lǐng)導(dǎo)者”，其它的如馬自達(dá)雅閣、君威也都全部采用自動(dòng)變速箱。我國(guó)最早是在長(zhǎng)春第一汽車制造廠生產(chǎn)的CA770紅旗轎車上裝備了自動(dòng)變速箱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止1996年底，配備了金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱的轎車已多達(dá)120多萬(wàn)輛，~。VDT變速器公司和日本本田汽車公司共同研制的新型無(wú)級(jí)變速箱已經(jīng)裝備在本田1996CivicHX型轎車上了。在幾種自動(dòng)變速箱當(dāng)中，電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱的性價(jià)比最高。先進(jìn)的電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱，都配備有電子控制單元，它是變速箱的核心。ZF公司也推出了它的電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱的新產(chǎn)品——ASTRONIC系列。繼1984年，日本五十鈴公司在世界上率先成功研制出電控機(jī)械式有級(jí)自動(dòng)變速箱“NAVI5”， 并裝備到ASKA轎車上以后，世界上很多汽車制造公司相繼進(jìn)行了類似的研發(fā)工作。2002年，福特汽車公司和通用汽車公司達(dá)成協(xié)議，共同研發(fā)用于前輪驅(qū)動(dòng)的6擋自動(dòng)變速箱，其燃油經(jīng)濟(jì)性相比于傳統(tǒng)的4檔自動(dòng)變速器提高了4%至8%?，F(xiàn)在的液力自動(dòng)變速箱可以通過微控制器對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。上紀(jì)60年代的研究重點(diǎn)是采用多元件工作輪，70年代的改進(jìn)方法是使用鎖止離合器，80年代則是采取增加行星齒輪變速箱檔位的方法及使用電控技術(shù)。液力自動(dòng)變速器已經(jīng)走過了六十多年的歷史，它的技術(shù)成熟，性能可靠。隨著人們對(duì)汽車乘坐舒適性的要求越來(lái)越高，相對(duì)于傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱，性能更加優(yōu)越的自動(dòng)變速箱越來(lái)越受到廣大消費(fèi)者的親睞。因此，現(xiàn)代裝備自動(dòng)變速器的汽車越來(lái)越多。檔位數(shù)目較多的自動(dòng)變速箱剛好符合這一要求。過去汽車上大多數(shù)配備的是手動(dòng)變速器，手動(dòng)變速箱主要由齒輪、同步器、軸、軸承等傳動(dòng)部件組成。6AT自動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)說明書第1章 緒論 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)是現(xiàn)代汽車廣泛采用的動(dòng)力裝置，但是由于其轉(zhuǎn)速變化范圍和轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)有限，不能滿足驅(qū)動(dòng)車輛對(duì)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的要求，因此必須要裝設(shè)變速器來(lái)進(jìn)一步改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。汽車變速器在型式上可以分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器兩種類型。理論研究表明，變速箱的檔位數(shù)目越多，汽車的動(dòng)力性越好。并且，汽車上裝備自動(dòng)變速箱以后，汽車將具有更好的駕駛性和操縱性，提高了行車安全性，并且自動(dòng)變速箱能保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域，不僅減小了排放，而且提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。自從1939年，第一臺(tái)液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱在美國(guó)通用汽車公司誕生到現(xiàn)在的70多年間，自動(dòng)變速箱的研發(fā)技術(shù)一直處于變革和改進(jìn)之中。尤其是近些年以來(lái)，自動(dòng)變速箱已經(jīng)能夠更好地兼顧操控性以及節(jié)能環(huán)保等因素，使其在國(guó)內(nèi)外的裝車比例越來(lái)越高。對(duì)液力自動(dòng)變速器的研究，主要是圍繞著提高效率而展開的。近些年來(lái)，傳統(tǒng)的液力自動(dòng)變速箱通過采用CAD/CAM技術(shù)來(lái)提高液力變矩器的傳動(dòng)效率，增加行星齒輪變速箱的檔位以及電子技術(shù)的應(yīng)用，液力自動(dòng)變速箱的性能已經(jīng)非常完善。由各種電子傳感器和微控制器組成的電控單元，根據(jù)各個(gè)傳感元件輸入的信號(hào)來(lái)確定換檔和鎖定的時(shí)機(jī)，發(fā)出信號(hào)，控制執(zhí)行元件，電磁閥動(dòng)作，完成換檔、鎖止等命令。ZF分司正在研發(fā)7檔自動(dòng)變速箱，該變速箱用由雙片飛輪組成的濕式離合器代替了變換器，可以車輛的提高加速性能和燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放，與5檔自動(dòng)變速箱相比，它的體積更小，質(zhì)量更輕。1996年，寶馬M3轎車采用的“M序列式變速箱”， 以全新的電液控制系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的機(jī)械式變速箱的操控系統(tǒng)，并且可以選擇手動(dòng)變速和自動(dòng)變速兩種模式。1998年，德國(guó)大眾Lupo轎車裝備了電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱，顯示出了它的非常優(yōu)越的燃油經(jīng)濟(jì)性。將車輛的行駛狀況跟所希望實(shí)現(xiàn)的狀況進(jìn)行比較，發(fā)出控制命令，改變變速箱的檔位、離合器的分離與結(jié)合及油門開度，實(shí)現(xiàn)在最佳換擋時(shí)刻自動(dòng)選檔。自從VDT公司于上世紀(jì)80年代研制成功了金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱并且進(jìn)入商品化階段之后，世界上相繼出現(xiàn)了一批生產(chǎn)金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱的廠家。包括通用汽車公司在內(nèi)的一些國(guó)外企業(yè)都在加速發(fā)展各自的無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱技術(shù)。金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱商品化的時(shí)間雖然不是太長(zhǎng)，在汽車變速箱中的占有率也僅有1%，其中的90%在日本，剩余10%在歐洲，但是因?yàn)樗诶碚撋闲阅軆?yōu)越，因此它被視為自動(dòng)變速箱的主要發(fā)展方向之一。近些年來(lái)，由于消費(fèi)者對(duì)自動(dòng)變速箱性能的逐漸普及，自動(dòng)變速箱的市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，使國(guó)內(nèi)汽車制造公司加快了自動(dòng)變速箱的發(fā)展速度。作為上世紀(jì)90年代世界汽車界關(guān)注焦點(diǎn)的電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱技術(shù)，也被國(guó)家列為“九五”重點(diǎn)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)的一些研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)都先后參與到電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱的研究開發(fā)中。吉林大學(xué)不僅在理論研究方面取得了很多成就，而且它開發(fā)出的桑塔納2000型電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱在1998年通過了國(guó)家級(jí)的樣機(jī)鑒定。國(guó)內(nèi)有關(guān)的專家建議，鑒于我國(guó)目前的國(guó)情，我國(guó)應(yīng)以電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速箱為主要研究方向。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)形式為液壓控制式自動(dòng)變速箱，它主要由液力變矩器、行星齒輪變速機(jī)構(gòu)以及液壓控制系統(tǒng)等幾大部分組成。 對(duì)液力變矩器采用的是相似設(shè)計(jì)法和環(huán)量分配法的原理，重點(diǎn)進(jìn)行了循環(huán)圓和單向離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)拉維娜式行星齒輪機(jī)構(gòu)，則是根據(jù)其變速傳動(dòng)的原理，用機(jī)械設(shè)計(jì)和汽車?yán)碚撋系南嚓P(guān)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和建模以及裝配。若將三元件綜合式液力變矩器的導(dǎo)輪分割成兩個(gè)，分別裝在各自的自由輪上，即形成四元件綜合式液力變矩器。因此，在高級(jí)轎車上應(yīng)用極廣，這里液力變矩器的結(jié)構(gòu)形式也采用三元件綜合式液力變矩器。 液力變矩器的循環(huán)圓按照外環(huán)形狀可分為圓形，蛋形，半蛋形以及長(zhǎng)方形循環(huán)圓四種。這種循環(huán)圓形狀的液力變矩器，其工作輪可采用沖壓焊接制造或鑄造，泵輪和渦輪完全對(duì)稱布置，導(dǎo)輪布置在內(nèi)徑處，便于安裝單向離合器，最適合綜合式液力變矩器。徑流式工作輪均為單曲葉片。（3） 混流式：這種工作輪從軸面圖看，液流在工作輪流道內(nèi)既有軸向流動(dòng)又有徑向流動(dòng)，他的葉片均為空間扭曲葉片。（1） 變矩器有效直徑確定設(shè)除去發(fā)動(dòng)機(jī)各輔助設(shè)備所消耗功率后由發(fā)動(dòng)機(jī)傳給變矩器泵輪軸的功率為Pe,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)軸與變矩器泵輪軸直接相連，故有ne=nB,則傳給變矩器泵輪軸的轉(zhuǎn)矩為： TB=PB/ωB=Te=Pe/ωe=30Pe/лne而變矩器泵輪的轉(zhuǎn)矩為： TB=λBρgnB2D5由此可得變矩器的有效直徑D為： D= (λBρg)1/5 .(Te/ne2)1/5取Te=, ne=4400r/min, ρ=103㎏/m3, λB=106。對(duì)一般失速變矩比K0要求不高的變矩器，m=1/3。D0=mD=。統(tǒng)計(jì)表明，圓形循環(huán)圓最佳過流面積約為變矩器有效直徑總面積的23%。a減少顯然會(huì)使流道過流斷面的面積增大，循環(huán)圓內(nèi)的流量也就相應(yīng)的增大，從而使泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)增大。這里L(fēng)1=, L2=,故：a= L1/L2=,符合要求。式中B為循環(huán)圓的軸向?qū)挾龋珼為有效直徑一般b的取值范圍為b=～?，F(xiàn)以有效直徑為305mm的液力變矩器為參考，如圖22所示：已知外環(huán)后，開始確定內(nèi)環(huán)，設(shè)計(jì)流線。為此假定在同一過流斷面上各點(diǎn)的軸面流速υm相等，各相鄰元線所形成的過流面積相等。設(shè)定一些元線，參照?qǐng)D22，在任意元線上的過流面積F可按下列正截頭圓錐體旋轉(zhuǎn)面公式計(jì)算： F=(л/cosθ)首先，選定一些任意的元線，并算出內(nèi)環(huán)和設(shè)計(jì)流線的初步輪廓。仿照這一過程，可以選出一些更接近于垂直設(shè)計(jì)流線的新的元線，并重復(fù)以上計(jì)算過程，直到內(nèi)環(huán)變?yōu)橛赏猸h(huán)與設(shè)計(jì)過流面積所確定的光滑曲線為止。經(jīng)驗(yàn)表明，導(dǎo)論葉片的軸向長(zhǎng)度一般以取循環(huán)圓直徑d之半為最佳。為了最大限度的利用循環(huán)圓，在相鄰葉輪的葉片之間可采用最小間隙。實(shí)踐中，通常的間隙為2～,。對(duì)于泵輪循環(huán)圓：=，r9=()(202/305)= mm,rs9=,又有：F=(л/cosθ)(r92rc92),故有：rs92 r92= r92rc92，代入相關(guān)數(shù)值計(jì)算得： rs9=,r9=,rc9=；用同樣的方法計(jì)算可得：表21泵輪半徑渦輪循環(huán)圓的設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)尺寸與導(dǎo)輪基本相同，故有渦輪循環(huán)圓的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸為：表22 渦輪半徑導(dǎo)輪循環(huán)圓的設(shè)計(jì)方法與上面的方法相同，代入相關(guān)的數(shù)值計(jì)算得：表 23 導(dǎo)輪半徑 edge設(shè)計(jì)圖 圖22循環(huán)圓設(shè)計(jì)圖目前，葉片設(shè)計(jì)中很大程度上還依賴經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，這里采用環(huán)量分配法進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于直徑為305mm的參考變矩器，則泵輪出口角為110186。在進(jìn)行葉片輪廓的初步設(shè)計(jì)時(shí)。表24變矩器葉片參數(shù)葉輪名稱進(jìn)口角/（度）出口角/（度）泵輪105110渦輪32150導(dǎo)輪9022較多的葉片數(shù)，使液流趨向于較有效的偏轉(zhuǎn)，但也增加循環(huán)液流的排擠。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，較少的葉片數(shù)卻能增加循環(huán)液流的速度，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的增大。 單向離合器是液力變矩器中負(fù)荷最大旳元件之一，整個(gè)液力變矩器的可靠性和使用壽命在很大程度上決定于這個(gè)元件。單向離合器的分類： 按凸輪面所在元件分：外圈為凸輪面；內(nèi)圈為凸輪面。按滾子形狀分：圓柱滾子；凸塊式。這里便是采用滾柱式單向離合器。為此，將外圈與滾柱的接觸面做成凸輪表面，使之形成楔入