两轴式自动变速器仿真设计
本次设计以本田三轴式自动变速器为参考，设计两轴式自动变速器。设计的两轴式自动变速器主要是将同步器换成摩擦式离合器。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的自动化程度越来越高，所以研究自动变速器也是现在变速器发展的潮流。设计中，对变速器的传动机构及工作原理做了阐述，对各部分零件做了简单描述与计算，基本确定各档齿轮参数和轴的尺寸，最后主要用到三维画图软件pro/e进行画图建模。
关键词 两轴式自动变速器，摩擦式离合器，pro/e
目 录
1 绪论 1
1.1概述 1
1.1.1汽车变速器设计要求 1
1.1.2 国内外汽车发展现状 1
1.2 设计内容及方法 1
2 两轴式变速器传动基本原理 2
2.1 变速器传动机构布置方案 2
2.1.1 变速器传动方案分析 2
2.1.2 倒档布置方案 3
3 变速器的设计与计算 3
3.1 变速器主要参数的选择 3
3.1.1 档数 4
3.1.2 传动比范围 4
3.1.3 变速器各档传动比确定 4
3.1.4 中心距的选择 5
3.1.5 各档齿轮的分配及传动比计算 5
3.2 轴的结构和尺寸设计 6
4 摩擦离合器及结构元件分析 6
4.1 摩擦离合器设计 6
4.1.1 多片式摩擦式离合器的结构及工作原理 6
4.1.2 多片式摩擦离合器的主要参数 6
5 Pro/e三维仿真绘制过程7
结论 23
致谢 24
参考文献 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 绪论
1.1 概述
汽车变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。如今，中国汽车变速器市场正处于高速发展期。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。变速器设计的性能，不仅能影响到汽车的动力性以及燃油经济性，对汽车的整车性而言，其作用也是非常重要的。本次设计的汽车变速器应满足一系列要求：轮廓尺寸以及质量轻便、制造成型成本低、维修拆装容易等。
1.1.1 汽车变速器设计要求
汽车传动系传递扭矩和转速，它也是汽车整体的重要组成部分。它主要是调节和变换发动机的性能，将动力传递至驱动车轮。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。主要参数包括中心距、变速器轴向尺寸、轴的直径、齿轮参数、各档齿轮的齿数等。
变速器的基本设计要求：保证汽车具有高的动力性和经济性指标，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求；工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档，以及换档冲击等现象出现；传动效率高，工作效率高，噪声小；结构简单、方案合理；在满载及冲击载荷条件下，使用寿命长；除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。
1.1.2 国内外汽车发展现状
目前而言，国内外汽车行业飞速发展，现在主要研究的是自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能和行驶性能，还有更高的行车安全性。现在，大部分自动变速器实现自动换挡技术都采用带有自由轮的结构方式。自由轮能自动接合或分离，因此只要分离或接合一个摩擦接合元件就能实现换挡，换挡控制比较简单。
1.2 设计的内容及方法
本次设计的变速器是以本田平行轴式自动变速器为参考，以奥迪自动变速器为主要技术参数，完成传动机构的设计，并绘制出变速器的主要零件图和装配图。前期过程主要是传动机构的布置形式，变速器主要参数的确定，轴的基本尺寸的确定。本次设计主要是查阅近年的资料，再结合自己所学的知识，在老师的正确指导下进行设计。通过比较不同方案选取最佳方案，主要方案选定后，进行最终设计，完成三维动态的仿真设计。
2 两轴式变速器传动基本原理
2.1 变速器传动机构布置方案
自动变速器具有更高的驾驶性能和行驶性能，而且方便操作，换挡精准快速，因此得到越来越广泛的使用。
2.1.1 变速器传动方案分析
此次设计的变速器是两轴式自动变速器，与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。此外，各中间档因只经一对齿轮传递动，故传动效率高，同时噪声小。传动结构如图1所示。主要是通过多片式摩擦离合器来实现换挡操作。
图1 变速器传动方案
1液力变矩器；2输入轴；3输入轴一档齿轮；4输入轴二档齿轮；5输入轴三档齿轮；6三档摩擦离合器；7四档摩擦离合器；8输入轴四档齿轮；9输入轴五档齿轮；10输入轴倒档齿轮；11输出轴倒档齿轮；12倒档轴；13倒档中间齿轮；14倒档摩擦离合器；15五档摩擦离合器；16输出轴五档齿轮；17输出轴四档齿轮；18输出轴三档齿轮；19输出轴二档齿轮；20二档摩擦离合器；21一档摩擦离合器；22输出轴一档齿轮；23输出轴；24主减速器主动锥齿轮
2.1.2 倒档布置方案
常见的倒档布置方案如图2所示。图2b方案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难；图2c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；图2d方案对2c的缺点做了修改；图2e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长；图2f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档换更为轻便。综合考虑以上因素，为了换档轻便，减小噪声，倒档传动采用图2f所示方案。
图2 倒档布置方案
3 变速器的设计与计算
3.1 变速器主要参数的选择
本次变速器设计的主要参数如下表3-1所示。
表3-1 主要参数
发动机最大功率
115kw
车轮型号
215/60R15
发动机最大转矩
189Nm
最大功率时转速
6300r/min
最大转矩时转速
4300r/min
最高车速
200km/h
总质量
3.2 轴的尺寸和结构计算
在已知两轴式变速器中心距A时，轴的最大直径d和支承距离L的比值可在以下范围内选取：对输入轴，=0.16～0.18；对输出轴，0.18～0.21。根据测量和计算，可初选轴的最小直径为23mm，输入、输出支承长度为272mm。
4 摩擦离合器及结构原理分析
4.1 摩擦离合器设计
离合器的作用是联接行星齿轮变速器的输入轴和行星排的某个基本元件，或者行星排的某两个基本元件联接起来，成为一个整体传递动力。
图5-7 阵列花键槽
2.创建阶梯轴 单击按钮，选取RIGHT基准面为草绘平面，绘制如图5-8所示旋转截面，单击退出。单击按钮，选取选取剖面，创建如图5-9所示阶梯轴。
1 绪论 1
1.1概述 1
1.1.1汽车变速器设计要求 1
1.1.2 国内外汽车发展现状 1
1.2 设计内容及方法 1
2 两轴式变速器传动基本原理 2
2.1 变速器传动机构布置方案 2
2.1.1 变速器传动方案分析 2
2.1.2 倒档布置方案 3
3 变速器的设计与计算 3
3.1 变速器主要参数的选择 3
3.1.1 档数 4
3.1.2 传动比范围 4
3.1.3 变速器各档传动比确定 4
3.1.4 中心距的选择 5
3.1.5 各档齿轮的分配及传动比计算 5
3.2 轴的结构和尺寸设计 6
4 摩擦离合器及结构元件分析 6
4.1 摩擦离合器设计 6
4.1.1 多片式摩擦式离合器的结构及工作原理 6
4.1.2 多片式摩擦离合器的主要参数 6
5 Pro/e三维仿真绘制过程7
结论 23
致谢 24
参考文献 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 绪论
1.1 概述
汽车变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。如今，中国汽车变速器市场正处于高速发展期。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。变速器设计的性能，不仅能影响到汽车的动力性以及燃油经济性，对汽车的整车性而言，其作用也是非常重要的。本次设计的汽车变速器应满足一系列要求：轮廓尺寸以及质量轻便、制造成型成本低、维修拆装容易等。
1.1.1 汽车变速器设计要求
汽车传动系传递扭矩和转速，它也是汽车整体的重要组成部分。它主要是调节和变换发动机的性能，将动力传递至驱动车轮。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。主要参数包括中心距、变速器轴向尺寸、轴的直径、齿轮参数、各档齿轮的齿数等。
变速器的基本设计要求：保证汽车具有高的动力性和经济性指标，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求；工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档，以及换档冲击等现象出现；传动效率高，工作效率高，噪声小；结构简单、方案合理；在满载及冲击载荷条件下，使用寿命长；除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。
1.1.2 国内外汽车发展现状
目前而言，国内外汽车行业飞速发展，现在主要研究的是自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能和行驶性能，还有更高的行车安全性。现在，大部分自动变速器实现自动换挡技术都采用带有自由轮的结构方式。自由轮能自动接合或分离，因此只要分离或接合一个摩擦接合元件就能实现换挡，换挡控制比较简单。
1.2 设计的内容及方法
本次设计的变速器是以本田平行轴式自动变速器为参考，以奥迪自动变速器为主要技术参数，完成传动机构的设计，并绘制出变速器的主要零件图和装配图。前期过程主要是传动机构的布置形式，变速器主要参数的确定，轴的基本尺寸的确定。本次设计主要是查阅近年的资料，再结合自己所学的知识，在老师的正确指导下进行设计。通过比较不同方案选取最佳方案，主要方案选定后，进行最终设计，完成三维动态的仿真设计。
2 两轴式变速器传动基本原理
2.1 变速器传动机构布置方案
自动变速器具有更高的驾驶性能和行驶性能，而且方便操作，换挡精准快速，因此得到越来越广泛的使用。
2.1.1 变速器传动方案分析
此次设计的变速器是两轴式自动变速器，与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。此外，各中间档因只经一对齿轮传递动，故传动效率高，同时噪声小。传动结构如图1所示。主要是通过多片式摩擦离合器来实现换挡操作。
图1 变速器传动方案
1液力变矩器；2输入轴；3输入轴一档齿轮；4输入轴二档齿轮；5输入轴三档齿轮；6三档摩擦离合器；7四档摩擦离合器；8输入轴四档齿轮；9输入轴五档齿轮；10输入轴倒档齿轮；11输出轴倒档齿轮；12倒档轴；13倒档中间齿轮；14倒档摩擦离合器；15五档摩擦离合器；16输出轴五档齿轮；17输出轴四档齿轮；18输出轴三档齿轮；19输出轴二档齿轮；20二档摩擦离合器；21一档摩擦离合器；22输出轴一档齿轮；23输出轴；24主减速器主动锥齿轮
2.1.2 倒档布置方案
常见的倒档布置方案如图2所示。图2b方案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难；图2c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；图2d方案对2c的缺点做了修改；图2e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长；图2f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档换更为轻便。综合考虑以上因素，为了换档轻便，减小噪声，倒档传动采用图2f所示方案。
图2 倒档布置方案
3 变速器的设计与计算
3.1 变速器主要参数的选择
本次变速器设计的主要参数如下表3-1所示。
表3-1 主要参数
发动机最大功率
115kw
车轮型号
215/60R15
发动机最大转矩
189Nm
最大功率时转速
6300r/min
最大转矩时转速
4300r/min
最高车速
200km/h
总质量
3.2 轴的尺寸和结构计算
在已知两轴式变速器中心距A时，轴的最大直径d和支承距离L的比值可在以下范围内选取：对输入轴，=0.16～0.18；对输出轴，0.18～0.21。根据测量和计算，可初选轴的最小直径为23mm，输入、输出支承长度为272mm。
4 摩擦离合器及结构原理分析
4.1 摩擦离合器设计
离合器的作用是联接行星齿轮变速器的输入轴和行星排的某个基本元件，或者行星排的某两个基本元件联接起来，成为一个整体传递动力。
图5-7 阵列花键槽
2.创建阶梯轴 单击按钮，选取RIGHT基准面为草绘平面，绘制如图5-8所示旋转截面，单击退出。单击按钮，选取选取剖面，创建如图5-9所示阶梯轴。
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