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1、ODT汽车自动变速器结构设计1、本课题的项目背景及研究意义现代汽车上广泛采用活塞式内燃发动机，由于发动机的转矩变化范围较小，不能适应汽车在各种道路条件下行使的要求，常常要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，因此在汽车传动系当中采用了可以改变转速比和传递扭矩比的装置，即变速器。变速器有自动变速器和手动变速器之分。自动变速器与手动变速器相比：优点是：（1）自动变速器具备优异的驾驶性能，通过控制系统采集信号自动换档，能够获得最佳的燃料经济性和动力特性；（2）自动变速器有良好的行使性能，换档快而稳，延长零部件的使用寿命；（3）高度的行车安全性；（4）低污染的废气排放。缺点是：（1）结构比较复杂
2、；（2）效率比较低。在1939年第一次被美国克莱斯勒汽车公司用在轿车Oldsmobile上，当时的自动变速器主要由液力耦合器和行星齿轮变速器组成。随着新技术的不断发展，自动变速器结构不断改进，逐步走向成熟。现在的自动变速器主要由液力变矩器器和行星齿轮变速器组成，这种液力自动变速器被世界各国广泛采用。我国应用液力传动装置始于与20世纪50年代，自行研制红旗三排座高级轿车的液力传动系统。目前我国生产的捷达、富康、别克等部分型号的轿车已装备液力自动变速器。自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速器、和换档操纵系统组成。其中变速的核心是齿轮变速器。由于行星齿轮传动结构紧凑、容易实现自动化等特点，因此被广泛
3、使用在自动变速器当中。目前市场上的自动变速器当中常用的变速机构主要有：辛普森（Simpson）、拉维娜式、CR-CR式和Willson式。其中辛普森（Simpson）和拉维娜式被广泛使用。 图1 辛普森式机构 图2 拉维娜机构 图3 CR-CR机构 图4 Willson机构汽车自动变速器发展到今天，虽然出现一些非常出色的传动机构，但是仍然无法避免自身的缺点：结构复杂、换档需操纵件较多、效率低等。因此设计一种能够避免上述缺点的变速器将会为汽车传动带来新的发展，将其产业化，也将会有非常大的市场。2、本课题研究的理论依据、主要内容及研究方法作者于2005年12月受吉林某台资企业委托做ODT汽车直接变
4、速器的运动学分析，该变速器将定轴轮系和旋转轴轮系（行星轮系）组合设计，利用单向轴承和类弹簧作为连接附件，充分利用单向轴承和累弹簧的自身特性设计出一种新的变速机构。该机构预想可以实现8个前进档和一个倒档。通过分析发现其有重大原理性的错误，即不能实现倒档功能，同时操纵机构比较繁琐而且可靠性较低。但与此同时ODT汽车直接变速器在某些关键部分有非常明显的创新点：（1）单向轴承的使用；（2）类弹簧的使用；（3）使用一个换档操纵电机，利用凸轮机构实现自动换档。本课题以此为基础，充分借鉴其优点，对其进行重新设计。通过分析与齿轮传动相关的理论和现有自动变速器的结构，在ODT汽车直接变速器的基础上提出一种新的传
5、动方案，使其能够充分满足汽车行驶时改变速度和动力两方面的要求。2.1、理论依据通过对目前市场上使用的自动变速器的研究发现，都是辛普森（Simpson）、拉维娜式、CR-CR式和Willson式四种基本原理的应用。而这四种基本原理都是单排行星齿轮机构的组合应用。单排行星齿轮机构的基本原理如下：图单排行星齿轮机构（太阳轮齿圈行星架行星齿轮）表单排行星齿轮机构工作状态工作状态太阳轮行星架齿 圈速度状态旋转方向主动被动固定减速同向固定被动主动减速同向主动固定被动减速反向被动固定主动增速反向固定主动被动增速同向被动主动固定增速同向（注：若将其中两个基本元件相固连，第三个元件必与前两个基本元件转速相同）本
6、课题以单排行星齿轮机构的知识为基础，充分理解上述四种变速机构，结合ODT汽车直接变速器的设计思想，充分利用大学所学知识，设计一种新的自动变速器。2.2、主要内容 设计出一种新的传动方案，要求具备5个前进档和一个后退档；本课题主要完成自动变速器当中液力变矩器与后轮差速器之间的齿轮变速器部分。具体内容：（1）设计新的传动路线；（2）变速器当中齿轮的配比；（3）齿轮及其连接附件的结构设计；（4）换档执行机构的设计；（5）整体空间布置。 详细设计传动机构，并用三维软件PRO/E构造出其数字化模型； 对其关键部件作刚度、强度分析，使其满足工程化需求； 对整套传动机构作运动学分析，模拟整个变速过程。2.3
7、、研究方法（1）对现有文献分析，查阅现有国内外有关变速器的文献资料，深刻理解现有变速器的传动原理以及实现方式，设计过程中充分借鉴现有的优良结构，在此基础上进行创新性设计。（2）重视理论分析，认真学习与齿轮传动相关的理论，对基本的齿轮传动（定轴传动和旋转轴传动）有十分的了解，熟悉各种轮系的传动特点。掌握基本的机械设计理论机械设计和机械制造。（3）提出并论证新的变速机构，该机构要满足五个前进档和一个后退档，这个阶段非常重要，直接影响到最终设计结果，需花较大精力和较长的时间与指导教师及其他老师共同探讨。（4）在前期充分论证的基础上对其进行详细设计，主要对该机构中的创新点及相关附件进行设计，充分利用现
8、有成形的机构，不做无用功。（5）设计时充分使用指导教师以及身边其他技术人员的人力资源，不盲目设计。（6）理论与实际相结合，力求设计满足经济行和工艺性要求，使设计真正满足工程化的要求。3、研究条件和可能存在的问题本人大学期间曾经协助老师多次完成科研项目，主要攻关方向是结构设计和虚拟样机仿真，主要应用软件是三维造型软件PRO/E和动力学仿真软件ADAMS，在这方面积累了大量经验。曾经和小组其他人员完成“吊臂式高压输电线检测机器人”和“多功能电动康复床”等项目，为本次毕业设计打下了坚实的基础。另外，由于在机电集成技术研究所这个特殊的环境里做毕业设计，可以充分借用研究所其他科研助理和老师的实力以及研究
9、所的大量参考资料，从而保证设计的顺利进行。由于本课题设计到大量的汽车专业知识，与本人所学专业有较大出入，这可能为设计的进行带来诸多不便。同时，本课题直接与实际相关，设计的经济性、可靠性、实用性都要做系统的考虑，与平时做的课程设计有本质的区别。这些都将会影响设计的进度和设计质量。4、预期成果本课题最终以该变速器的三维数字化模型、该模型的动态仿真和一份书面报告结题。该变速器具有五个前进档和一个后退档，并且对关键部件进行强度分析，对整体进行虚拟样机仿真。5、进度安排（1）开题阶段（第一周）：收集并整理设计所需的相关资料，撰写开题报告；（2）方案论证阶段（第二周）：系统方案设计及方案论证；（3）详细设
10、计阶段（第三周第十周）：详细设计，绘制图纸；（4）改进设计阶段（第十一周第十二周）：工艺审查、改进设计；（5）答辩阶段（第十三周第十四周）：撰写说明书，毕业答辩。参考文献1 邓定瀛主编.自动变速器原理与应用.重庆：重庆大学出版社，20022 冯晋祥，吴际璋主编.自动变速器结构原理.北京，机械工业出版社，20023 葛安林.自动变速器（四）液力自动变速器（AT）的典型结构和发展趋势（上）.汽车技术，2001（8）4 葛安林.自动变速器（五）液力自动变速器（AT）的典型结构和发展趋势（下）.汽车技术，2001（9）5 Sun Yi-ze,Xiong Wei,Yao Yu-feng. Methods
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