辛普森式自动变速器变速机构设计
目 录
1 引言 1
1.1 研究课题的背景与意义 1
2 辛普森式自动变速器的结构与挡位传递 2
3 CAD/CAM技术介绍 5
3.1 CAD技术 5
3.2 CAM技术 6
3.3 CAD/CAM系统构成 7
3.4 CATIA技术介绍 8
3.4.1 CATIA的产品及服务 8
3.4.2 CATIA核心技术 8
3.5 CATIA的主要功能和模块 9
4 辛普森自动变速器变速机构模型建立 10
4.1 测量数据 10
4.2 建模过程 10
4.2.1 行星架的建模 10
4.2.2 行星轮、太阳轮的建模 11
4.2.3 齿圈的建模 21
4.2.4 行星轮系的装配 22
4.2.5 传动轴的建模 23
4.2.6 总装配 23
5 行星轮系的仿真 24
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
随着社会科学的飞速发展，汽车已经成为了人们使用最为普遍的交通工具之一，汽车变速器也从单一的手动变速器发展到了自动变速器，早在1940年，汽车自动变速器已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上，这是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。时距60多年的今天，汽车自动变速器已经发生了重大的变化。自动变速器的出现，大大推动了汽车产业的发展，也受到了广大汽车爱好者的热烈追捧。如今，使用自动变速器的汽车越来越多，其驾驶舒适，操作简单，驾驶省力，方便快捷等特点使其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
在短时间内已占据汽车市场的半壁江山，因此也成为越来越多的汽车公司所研发的重点车型。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱[1]。
1.1 研究课题的背景与意义
近几十年来，在美、英、法、德、意大利和日本等国相继生产了一批知名的自动变速器专业生产厂家，如德国的采埃孚（ZF）公司、日本的捷达科（JATCO）、日本的艾星（Aisin）公司、英国的波格瓦纳（Borg-warner）公司和美国专门生产商用车和工程机械变速器的阿里逊（Allison）公司等。与此同时，许多著名汽车制造商也通过不断的技术投入形成了自己的自动变速器生产能力，如美国通用（GM）汽车公司、日本的丰田（Toyota）汽车公司和意大利菲亚特（Fiat）汽车公司等，并由此逐步形成了各大汽车公司自己的系列化自动变速器产品[2～6]。
在我国，从60年代起，就在“红旗”770轿车上使用了具有2个前进档的液力自动变速器，1975年又研制出具有3个前进档的CA774液力自动变速器。随着中国的改革开放，大量国外轿车进入我国市场，其中许多中高档轿车是带有自动变速器的，而其类别几乎全部是液力自动变速器[7～9]。使一大批汽车修理企业对液力自动变速器的维修变得十分熟悉。由于对自动变速器良好性能的逐渐认识，用户的需求量越来越大，使国内汽车企业加快了自动变速器的发展步伐[10]。
1998年上海通用汽车公司（SGM）生产的用于别克轿车上的4T65E电子控制自动变速器正式下线，1999年开始批量生产并投放市场，率先在国内将AT作为标准配置装于轿车。1999年中日合资生产的本田雅阁轿车也正式投产，其AT为本田技术PAX型，它弃用行星齿轮，而选择常啮合平行轴式结构，零件少、易制造是其长处，它采用了全电子直控式变速装置，能使变速、燃油喷射以及巡航等控制相结合。与此同时，上海大众的帕萨特B5、一汽大众的捷达都市先锋都装备了自动变速器AG4-95。神龙公司也向市场投放了装备进口的AL4智能型自动变速器的富康988“领导者”以及富康1.6L轿车。它采用了模糊控制理论和动力传动系统综合控制技术，实现了智能化控制，电子控制单元中有10种换挡规律，按需分别调用几种换挡规律或同时或交替工作，共同控制变速器的状态。一汽大众的A6高级轿车上作为选装件的AT为Tiptronic型，在自动变速的基础上可提供手动换挡功能。北京吉普公司在切诺基越野汽车上小批量装备了AW4自动变速器，现已达到1000多台[11～13]。因此，在国产车上选装液力自动变速器已成为必然之势。几乎是100%装用，我国1995年首次在国产公共汽车上装备了Allison自动变速器，遍及深圳、上海、广州、南京等城市，其中深圳已占有40%。
我国国民经济的增长带动了汽车工业的发展，国产轿车装有自动变速器已是一种趋势。辛普森式自动变速器变速机构的研究设计对提高车辆使用性能、改善车辆动力性和经济性，减轻驾驶员的劳动有着十分重大的意义。
2 辛普森式自动变速器的结构与挡位传递
辛普森式自动变速器由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压控制系统、电子控制系统、变速器壳体和油冷却系统等组成。
2.1 液力变矩器
液力变矩器是液力自动变速器的重要部件，它的前端与发动机起动齿圈轮相连接，输出部件与行星齿轮变速器的输入轴相连。发动机的动力经液力变矩器传入行星齿轮变速器，实现发动机与变速器的“软”连接，从而大大减少传动机构的动载荷，延长发动机和变速器的使用寿命。同时，在一定范围内实现无级变速和变扭。液力变矩器有可拆式和不可拆式两种。可拆式液力变矩器，虽维修方便，但平衡精度不高，一般只允许以脚低转速运转。目前，小汽车和轿车上大都配用高转速发动机，故采用的都是不可拆的液力变矩器。
2.2 行星齿轮变速器
1-输入轴 4-前传动轴 7-前排齿圈
2-超速排太阳轮 5-后传动轴 8-后排齿圈
3-超速排齿圈 6-太阳轮 9-输出轴
10-后排行星架 B1-1号制动器 C1-1号离合器
11-前排行星架 B2-2号制动器 C2-2号离合器
12-超速排行星架 B3-3号制动器 F0-超速单向离合器
B0-超速制动器 C0-超速离合器 F1-1号单向离合器
图 2.1 辛普森式齿轮变速机构组成
行星齿轮变速器（如图2.1所示）是液力变速器的变速机构，它由行星机构及其必要的操纵元件组成。行星排的多少因挡数的多少而异，一般3挡位有二个行星排，而4挡位有三个行星排。辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于轿车自动变速器的行星齿轮系统，以其设计者霍华德?辛普森 的名字而命名。辛普森式行星齿轮变速器是由辛普森式行星齿轮机构和相应的换档执行元件组成的，目前大部分轿车自动变速器都采用这种行星齿轮变速器。辛普森行星齿轮机构是一种十分著名的双排行星齿轮机构，根据这两排在变速器中的位置，分别称之为前行星齿轮机构和后行星齿轮机构，这两组齿轮机构由共用的太阳轮相连接。前后行星轮机构有两种连接方式，一种是前行星齿轮机构的齿圈和后行星齿轮机构的行星架相连，称为前齿圈和后行星架组件，输出轴通常与前齿圈和后行星架组件连接。另一种是前行星齿轮机构的行星架和后行星齿轮机构的齿圈相连，称为前行星架和后齿圈组件，输出轴通常与前行星架和后齿圈组件连接。经过上述组合，该机构成为一种具有四个独立元件的行星齿轮机构[14]。根据前进档的档数不同，可将辛普森式行星齿轮变速器分为三速和四速两种。
1 引言 1
1.1 研究课题的背景与意义 1
2 辛普森式自动变速器的结构与挡位传递 2
3 CAD/CAM技术介绍 5
3.1 CAD技术 5
3.2 CAM技术 6
3.3 CAD/CAM系统构成 7
3.4 CATIA技术介绍 8
3.4.1 CATIA的产品及服务 8
3.4.2 CATIA核心技术 8
3.5 CATIA的主要功能和模块 9
4 辛普森自动变速器变速机构模型建立 10
4.1 测量数据 10
4.2 建模过程 10
4.2.1 行星架的建模 10
4.2.2 行星轮、太阳轮的建模 11
4.2.3 齿圈的建模 21
4.2.4 行星轮系的装配 22
4.2.5 传动轴的建模 23
4.2.6 总装配 23
5 行星轮系的仿真 24
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 引言
随着社会科学的飞速发展，汽车已经成为了人们使用最为普遍的交通工具之一，汽车变速器也从单一的手动变速器发展到了自动变速器，早在1940年，汽车自动变速器已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上，这是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。时距60多年的今天，汽车自动变速器已经发生了重大的变化。自动变速器的出现，大大推动了汽车产业的发展，也受到了广大汽车爱好者的热烈追捧。如今，使用自动变速器的汽车越来越多，其驾驶舒适，操作简单，驾驶省力，方便快捷等特点使其 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
在短时间内已占据汽车市场的半壁江山，因此也成为越来越多的汽车公司所研发的重点车型。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱[1]。
1.1 研究课题的背景与意义
近几十年来，在美、英、法、德、意大利和日本等国相继生产了一批知名的自动变速器专业生产厂家，如德国的采埃孚（ZF）公司、日本的捷达科（JATCO）、日本的艾星（Aisin）公司、英国的波格瓦纳（Borg-warner）公司和美国专门生产商用车和工程机械变速器的阿里逊（Allison）公司等。与此同时，许多著名汽车制造商也通过不断的技术投入形成了自己的自动变速器生产能力，如美国通用（GM）汽车公司、日本的丰田（Toyota）汽车公司和意大利菲亚特（Fiat）汽车公司等，并由此逐步形成了各大汽车公司自己的系列化自动变速器产品[2～6]。
在我国，从60年代起，就在“红旗”770轿车上使用了具有2个前进档的液力自动变速器，1975年又研制出具有3个前进档的CA774液力自动变速器。随着中国的改革开放，大量国外轿车进入我国市场，其中许多中高档轿车是带有自动变速器的，而其类别几乎全部是液力自动变速器[7～9]。使一大批汽车修理企业对液力自动变速器的维修变得十分熟悉。由于对自动变速器良好性能的逐渐认识，用户的需求量越来越大，使国内汽车企业加快了自动变速器的发展步伐[10]。
1998年上海通用汽车公司（SGM）生产的用于别克轿车上的4T65E电子控制自动变速器正式下线，1999年开始批量生产并投放市场，率先在国内将AT作为标准配置装于轿车。1999年中日合资生产的本田雅阁轿车也正式投产，其AT为本田技术PAX型，它弃用行星齿轮，而选择常啮合平行轴式结构，零件少、易制造是其长处，它采用了全电子直控式变速装置，能使变速、燃油喷射以及巡航等控制相结合。与此同时，上海大众的帕萨特B5、一汽大众的捷达都市先锋都装备了自动变速器AG4-95。神龙公司也向市场投放了装备进口的AL4智能型自动变速器的富康988“领导者”以及富康1.6L轿车。它采用了模糊控制理论和动力传动系统综合控制技术，实现了智能化控制，电子控制单元中有10种换挡规律，按需分别调用几种换挡规律或同时或交替工作，共同控制变速器的状态。一汽大众的A6高级轿车上作为选装件的AT为Tiptronic型，在自动变速的基础上可提供手动换挡功能。北京吉普公司在切诺基越野汽车上小批量装备了AW4自动变速器，现已达到1000多台[11～13]。因此，在国产车上选装液力自动变速器已成为必然之势。几乎是100%装用，我国1995年首次在国产公共汽车上装备了Allison自动变速器，遍及深圳、上海、广州、南京等城市，其中深圳已占有40%。
我国国民经济的增长带动了汽车工业的发展，国产轿车装有自动变速器已是一种趋势。辛普森式自动变速器变速机构的研究设计对提高车辆使用性能、改善车辆动力性和经济性，减轻驾驶员的劳动有着十分重大的意义。
2 辛普森式自动变速器的结构与挡位传递
辛普森式自动变速器由液力变矩器、行星齿轮变速器、液压控制系统、电子控制系统、变速器壳体和油冷却系统等组成。
2.1 液力变矩器
液力变矩器是液力自动变速器的重要部件，它的前端与发动机起动齿圈轮相连接，输出部件与行星齿轮变速器的输入轴相连。发动机的动力经液力变矩器传入行星齿轮变速器，实现发动机与变速器的“软”连接，从而大大减少传动机构的动载荷，延长发动机和变速器的使用寿命。同时，在一定范围内实现无级变速和变扭。液力变矩器有可拆式和不可拆式两种。可拆式液力变矩器，虽维修方便，但平衡精度不高，一般只允许以脚低转速运转。目前，小汽车和轿车上大都配用高转速发动机，故采用的都是不可拆的液力变矩器。
2.2 行星齿轮变速器
1-输入轴 4-前传动轴 7-前排齿圈
2-超速排太阳轮 5-后传动轴 8-后排齿圈
3-超速排齿圈 6-太阳轮 9-输出轴
10-后排行星架 B1-1号制动器 C1-1号离合器
11-前排行星架 B2-2号制动器 C2-2号离合器
12-超速排行星架 B3-3号制动器 F0-超速单向离合器
B0-超速制动器 C0-超速离合器 F1-1号单向离合器
图 2.1 辛普森式齿轮变速机构组成
行星齿轮变速器（如图2.1所示）是液力变速器的变速机构，它由行星机构及其必要的操纵元件组成。行星排的多少因挡数的多少而异，一般3挡位有二个行星排，而4挡位有三个行星排。辛普森行星齿轮系统是举世闻名的应用于轿车自动变速器
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1775.html
