540 352履帶拖拉機－滑動齒輪變速箱設計（有cad圖+中英文翻譯）
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摘要
履帶式拖拉機行駛速度很低，每次切斷動力換擋都會導致拖拉機停車。所以變速器采用直齒滑動齒輪換擋，成本低廉，工作可靠，維修方便。由于拖拉機工作環(huán)境變化較大，要求其變速器傳動比范圍也較大，可采用兩對齒輪相嚙合的三軸式變速器，有利于擴大傳動比。同時，拖拉機要求有動力輸出裝置，可采用中間軸上置兼做動力輸出軸，輸入軸和輸出軸下置。這樣可以省去一根軸，在輸入軸常嚙合齒輪下側布置一常嚙合齒輪用作濺油齒輪。在拖拉機停車工作時濺油潤滑。操縱機構采用傳統(tǒng)的手動直接換擋，省去長距離換擋機構。換擋齒輪布置在上方的中間軸上，有利于縮短換擋拔長度，同時在換擋滑軌上設置自鎖、互鎖裝置，以避免變速器工作時脫擋和同時掛上兩個擋等操縱失誤。一擋、二擋及倒擋扭矩較大，布置在兩端靠近支承點處。一擋、倒擋共用一個滑動齒輪。換擋滑動齒輪做成雙聯(lián)齒輪有利于換擋。該變速器所有齒輪均采用模數(shù)為4的標準直齒齒輪，有利于生產(chǎn)制造。齒輪與軸聯(lián)接均采用花鍵聯(lián)接，由于不受軸向力，采用成本低廉的深溝球軸承。輸出軸受到主減速器小錐齒輪軸向力影響采用一對圓錐滾子軸承支承。該變速器大量采用傳統(tǒng)成熟技術，成本低廉，工作可靠同時又能滿足設計要求。
關鍵詞： 履帶式，拖拉機，變速器，滑動直齒
ABSTRACT
The track type tractor driving very low, and cutting off the motive to change to block and will cause tractor parking each time.So the transmission sadoption glide the wheel gear changes to block, the cost is cheap, work dependable, maintain the convenience.Because the tractor work environment variety compare greatly, request it the spreads to move to compare the scope to also compare greatly, can adopt two rightnesses of wheel gears to spread dynamic three stalk type transmission, be advantageous to extension to spread to move the ratio.At the same time, the tractor requests the power output device, can adopt in the center the stalk places and does the power output stalk up, inputting the stalk and outputting the stalk descend place.Can go to a stalk with the province thus, the side arranges a wheel gear to used to splash the oil wheel gear while input the stalk.At the tractor parking the work splash the oil lubrication.Manipulate the traditional hand of the organization adoption moves to change to block directly, the province goes to the long pull to change to block the organization.Change to block the wheel gear to arrange at above of middle stalk up, be advantageous to shorten to change to block to pull out the length, the constitution locks the device from the lock and with each other in changing to block the slippery track at the same time, taking off to block while toing avoid the transmission work and pin up at the same time two block etc. to manipulate the error.While block, two block and pour to block to is compare by dint greatly, arrange to close to pay to accept some place in the both ends.Block while block, pouring total use a glide wheel gear.Change to block to glide the wheel gear to make into a pair of wheel gearses to be advantageous to change to block.All wheel gears of that transmission all adopt the standard wheel gear that mold counts to 4, being advantageous to producing the manufacturing.The wheel gear and the stalk conjunctions all adopt the slippery key conjunction, because of be free from the stalk toward dint, adoption deep ditch ball bearings that cost is cheap.Output the stalk under the influence of lord decelerate the machine denticle axle toward dint adopt a rightness of roll the sub- bearings to pay to accept.Traditional mature technique of a great deal of adoption of that transmission, the cost is cheap, work credibility at the same time again satisfy the design request.
KEYWORD: The track type, tractor, transmission, the glide wheel gear
目 錄
第一章 前言............................................1
第二章 傳動系概述......................................2
§2.1 傳動系方案.....................................2
§2.2 變速器概述.....................................3
第三章 變速器傳動機構布置方案........................4
§3.1傳動機構布置方案分析...........................4
§3.2 倒擋的布置方案................................5
第四章 變速器主要參數(shù)的確定...........................6
§4.1齒輪形式......................................6
§4.2換擋機構形式..................................6
§4.3 變速器軸承....................................7
§4.4 具體參數(shù)確定..................................8
第五章 變速器校核....................................12
§5.1齒輪校核......................................12
§5.2 軸的校核.....................................15
第六章 結論.........................................21
致謝.................................................22
參考文獻.............................................23
第一章 前言
拖拉機作為一種重要的農(nóng)用工具，在農(nóng)業(yè)的發(fā)展中扮演者重要的角色，它已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)發(fā)展不可缺少的支撐力量，包括拖拉機在內(nèi)的汽車工業(yè)發(fā)展成為一個國家科學技術發(fā)展的在標志之一。
按照獲得牽引力及自身推進的方法，拖拉機可分為：
1、輪式拖拉機
2、履帶式拖拉機
輪式拖拉機：輪式拖拉機是主要的拖拉機類型，特別是在農(nóng)用方面。現(xiàn)在制造的輪式拖拉機有三輪和四輪的。通常的配置是兩個后驅動論及一個或兩個前導向輪。
履帶式拖拉機：履帶式拖拉機的牽引機構實質上由兩條稱為履帶的重型封閉金屬鏈條裝置構成。
按用途分可分為通用型和萬能型，通用型輪式拖拉機最常用，它僅用于來完成一般的拖拉機作業(yè)，包括田間作業(yè)和皮帶作業(yè)，例如耕地、耙地、平路、聯(lián)合收獲、飼料粉碎等等。
拖拉機通常由發(fā)動機，底盤、車身組成。
1、發(fā)動機
發(fā)動機的作用是使供入其中的燃料燃燒而發(fā)出動力。大多數(shù)拖拉機都采用往復式活塞內(nèi)燃機，它一般是由機體、配氣機構、供給系、冷卻系、潤滑系、點火系、起動系等部分組成。
2、 底盤
底盤接受發(fā)動機的動力，使拖拉機產(chǎn)生運動，并保證拖拉機駕駛員的操縱正常行駛。其中變速箱是最主要的組成部分之一。
3、車身
車身是駕駛員的工作場所，也是載貨的場所，車身應為駕駛員提供方便的操作場所，典型的拖拉機包括前板制件、駕駛室、等部件。
我這次畢業(yè)設計的題目是 35 馬力履帶式拖拉機的變速箱部分，我主要參考了東方紅－ 75 拖拉機，并在此基礎上進行了調整和改進。
第二章 傳動系概述
§2.1 傳動系方案
傳動系使拖拉機底盤的重要組成部分。它的具體任務是：增扭減速、變扭變速、切斷動力和平順接合動力、改變動力旋轉方向、改變動力旋轉平面等。拖拉機的傳動系由機械式和液壓式兩大類，目前普遍采用機械式傳動系。
輪式拖拉機的傳動系組成，它包括離合器、變速箱、中央傳動、最終傳動四個部分。通常將中央傳動、最終傳動和位于同一殼體內(nèi)的差速器合稱為后橋。離合器接合時，發(fā)動機動力便從離合器經(jīng)變速箱的掛檔齒輪副傳給中央傳動，然后由中央傳動大錐齒輪將動力經(jīng)差速器分配給兩邊的最終傳動，最后傳給驅動輪。離合器分離時，動力就切斷。
履帶拖拉機的傳動系組成，其傳動線路與輪式拖拉機基本相同。主要差別在于后橋中沒有差速器，而在中央傳動與最終傳動之間裝有左、右兩個轉向機構。如圖2-1所示。
圖2-1 傳動系簡圖
根據(jù)傳動系的功用、生產(chǎn)和使用等方面的情況，對它提出下列基本要求：
1. 零件要有足夠的強度和剛度；
2. 零件工作表面要有足夠的耐磨性，需要潤滑的表面要保證良好潤滑；
3. 要有較高的傳動效率，盡可能減小傳動損失；
4. 結構盡可能簡單，操作、裝拆和維修要方便。
§2.2 變速器概述
變速器用來改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速，目的是在原地起步，爬坡，轉彎，加速等各種行駛工況下，使車輛獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機再最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設有空擋和倒擋。需要時變速器還有動力輸出功能。
變速器由變速傳動機構和操縱機構組成。
對變速器如下基本要求.
1）保證車輛有必要的動力性和經(jīng)濟性。
2）設置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅動輪的傳輸。
3）設置倒檔，使汽車能倒退行駛。
4）設置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。
5）換擋迅速，省力，方便。
6）工作可靠。車輛行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。
7）變速器應當有高的工作效率。
8）變速器的工作噪聲低。
除此以外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質量小，制造成本低，維修方便等要求。
滿足車輛有必要的動力性和經(jīng)濟性指標，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關。車輛工作的道路條件越復雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。
在原變速傳動機構基礎上，再附加一個副箱體，這就在結構變化不大的基礎上，達到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機構有向自動操縱方向發(fā)展的趨勢。
第三章 變速器傳動機構布置方案
機械式變速器因具有結構簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，故在不同形式的車輛上得到廣泛應用
§3.1 傳動機構布置方案分析
中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅動汽車和發(fā)動機后置后輪驅動的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動機飛輪上，第一軸上的花鍵用來裝設離合器的從動盤，而第二軸的末端花鍵與萬向節(jié)連接。根據(jù)本次設計的要求我選擇了中間軸式傳動機構布置方案。
圖3-1 中間軸式五擋變速器傳動方案
圖3-1所示為中間軸式五擋變速器傳動方示例。圖3-1a所示方案中，除一、倒擋用直齒滑動齒輪換檔外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖3－1b、c、d所示方案的各前進擋，均采用常嚙合齒輪傳動。根據(jù)本次設計的要求，由于拖拉機要求有動力輸出裝置，故中間軸布置在上方，同時做為動力輸出軸使用，這樣可以省下一根軸。輸入軸和輸出軸設在下方。根據(jù)設計要求采用直齒滑動齒輪換擋，滑動齒輪設在上方的中間軸上，這樣可以縮短撥叉的長度，有利于換擋。同時在輸入軸常嚙合齒輪下方設一濺油常嚙合齒輪，用于濺油潤滑。
§3.2 倒擋的布置方案
因為變速器在一擋和倒擋傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也增大，并導致變速器產(chǎn)生較大的撓度和轉角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出齒輪摩擦加快和工作噪聲增加。所以，無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應當布置在靠近軸的支承處，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然于一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)本次設計方案把
一擋布置在靠近軸的支撐處，然后再布置倒擋。
倒擋設置在變速器的左側或右側，在結構上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時設有一個掛倒擋時需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。綜合考慮這些情況本設計采用的方案如圖3－2所示。
圖3－2 變速箱結構簡圖
第四章 變速器主要參數(shù)的確定
§4.1 齒輪形式
變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。
與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪有時采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。本次設計全部采用直齒齒輪，以滿足設計要求。
§4.2 換檔機構形式
變速器換擋機構有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。車輛行駛時各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術（如兩腳離合器），時齒輪換擋時無沖擊，才能克服上述缺點。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結構簡單，但除一擋，倒擋外已很少使用，但出于成本考慮，拖拉機上應用較多。
由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這時，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多。而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術。此外，因增設了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉部分的總慣性矩增大。
因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應用。采用嚙合套換擋，與同步器換擋比較有結構簡單、制造容易、能夠降低制造成本及及減小變速器長度等優(yōu)點。
使用同步器能保證迅速、沖擊、噪聲換擋，而與操作技術熟練程度無關，從而提高了汽車的加速性、油經(jīng)濟性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結構復雜、制造曾成本要求高、向尺寸大等缺點，但仍然等到廣泛應用。本次設計全部使用直齒滑動齒輪換擋。
使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣，利用同步器或嚙合套換擋，就能很容易實現(xiàn)這一點。
自動脫檔是變速器的主要故障之一。為解決這個問題，除工藝上采取措施外，目前在結構上采取措施比較有效的方案有以下幾種：
圖4-1方案一 圖4-2方案二 圖4-3方案三
1）將兩接合齒的嚙合位置錯開，見圖4-1。這樣在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒約1～3mm。接觸部分擠壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，用來阻止接合齒自動脫檔。
2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?.3～0.6mm ），這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫檔，見圖4-2。
3）將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜2°～3°），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力，見圖4-3。這種方案比較有效，應用較多。
§4.3 變速器軸承
變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動軸套等。至于何處應當采用何種軸承，是受結構限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。
汽車變速器結構緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結構受限制，常在布置上有困難。如變速器的輸出軸前端支承在輸入軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，由于本次設計空間不足則采用滾針軸承。變速器輸入軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間常采用球軸承來承受向力。作用在輸入軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)輸入軸后部軸承傳給變速器殼體，此處常用軸承外圈有擋圈的球軸承。輸出軸后端常采用圓錐軸承，以承受軸向力和徑向力。中間軸上齒輪工作時不產(chǎn)生軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以；但當在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用深溝球軸承來承受徑向力，而后端采用外圈有擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。
圓錐滾子軸承因有直徑小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負荷和通過對軸承預緊能消除軸向間隙及軸向竄動等優(yōu)點。
變速器輸入軸，輸出軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般選用中系列軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6～20mm。
滾針軸承，滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。滾針軸承有滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑向配合間隙小，定位及運轉精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點?；瑒虞S套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運轉精度并使工作噪聲增加?；瑒虞S套的優(yōu)點是制造容易，成本低。本次設計全部采用滾針軸承。
§4.4 具體參數(shù)確定
根據(jù)設計任務書，擋數(shù)可確定為5前進擋，1倒擋。根據(jù)總傳動比變速器確定一擋傳動比為 i1＝6.741，i5＝1.333。
按等比級數(shù)分配
q＝ ＝1.5
計算各擋傳動比：
i1=6.741
i2=4.494
i3=2.996
i4=1.995
i5=1.333
iR=6.741
齒輪選用直齒圓柱齒輪，模數(shù)m＝4。
齒寬系數(shù)kc=6,齒寬b＝mkc=4×6=24mm.
各擋齒數(shù)分配
根據(jù)圖2－2所示：
1擋：初定齒輪1齒數(shù)為19，齒輪2為49。
中心距 A＝=136mm.
＝＝2.579
齒輪11、12傳動比為
＝2.614
所以齒輪11齒數(shù)＝18.816；取19，則齒輪12齒數(shù)為49。
i1＝＝6.651
2擋： i3、4＝=1.743
所以齒輪3齒數(shù)＝24.790取25
則齒輪4齒數(shù)為43
i2＝＝4.436
3擋： i5、6＝＝1.162
齒輪6齒數(shù)為＝31.452取31。
則齒輪5齒數(shù)為37。
i3＝＝3.078
4擋： i7、8＝＝0.775
齒輪7齒數(shù)為＝38.309取39。
則齒輪8齒數(shù)為29。
i4＝＝1.918
5擋： i9、10＝＝0.517
齒輪10齒數(shù)＝44.825取45
則齒輪9齒數(shù)為23
i5＝＝1.318
R擋： 確定齒輪13、14齒數(shù)為19
iR＝＝6.651
濺油齒輪15取齒數(shù)19，僅用于濺油潤滑。
各擋齒數(shù)確定后實際傳動比如下：
i1=6.651
i2=4.436
i3=3.078
i4=1.918
i5=1.318
iR=6.651
變速器各齒輪參數(shù)如表4-1所示。
表4-1 各齒輪參數(shù)
參
數(shù)
齒
輪
模數(shù)
齒數(shù)
分度圓直徑
壓力角
變位系數(shù)
齒寬
1
4
19
76
20
0
24
2
4
49
196
20
0
24
3
4
25
100
20
0
24
4
4
43
172
20
0
24
5
4
37
148
20
0
24
6
4
31
124
20
0
24
7
4
39
156
20
0
24
8
4
29
116
20
0
24
9
4
23
92
20
0
24
10
4
45
180
20
0
24
11
4
19
76
20
0
24
12
4
49
196
20
0
24
13
4
19
76
20
0
24
14
4
19
76
20
0
24
15
4
19
76
20
0
24
第五章 變速器校核
§5.1 齒輪校核
常嚙合齒輪1、2校核：
齒輪1：查?汽車設計?p17圖3－19 y＝0.124
彎曲應力 σ1＝
＝
＝157.4MPa < 850MPa
所以滿足要求。
齒輪2：彎曲應力
σ2 ＝
＝
＝103MPa <850MPa
所以滿足要求。
接觸應力：
σj1、2＝
＝
＝
＝732.99MPa < 1400MPa
所以滿足要求。
齒輪3、4校核：
齒輪3：彎曲應力：
σ3 ＝
＝
＝283.381MPa <850MPa
所以滿足要求。
齒輪4：彎曲應力：
σ4 ＝
＝
＝208.678MPa < 850MPa
所以滿足要求。
接觸應力：
σj3、4＝
＝
＝
＝951.546MPa < 1400MPa
所以齒輪3、4滿足要求。
齒輪5、6：
齒輪5：彎曲應力：
σ5 ＝
＝
＝171.709MPa < 850MPa
所以滿足要求。
齒輪6：彎曲應力：
σ6 ＝
＝
＝ 218.808MPa < 850MPa
所以滿足要求。
接觸應力：
σj5、6＝
＝
＝
=830.969MPa < 1400MPa
所以齒輪5、6滿足要求。
齒輪7、8：彎曲應力：=
=
=164.586<850
=
=
=146.998<850
接觸應力： =
=
=
=740.855<1400
齒輪7、8滿足要求。
齒輪9、10：彎曲應力：=
=
=131.721<850
=
=
=139.826<850
接觸應力： =
=
=
=724.495<1400
齒輪9、10滿足要求。
§5.2 軸的校核
第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點近，負荷又小，通常撓度不大，故可以不必計算。如圖5－1所示。
圖5－1 軸受力簡圖
軸在垂直面內(nèi)撓度：
軸在水平面內(nèi)撓度
轉角
圓周力
徑向力
：小齒輪傳遞的轉矩。單位為Nmm
：小齒輪的節(jié)圓直徑。單位mm
：嚙合角，標準齒輪＝
所以：
：齒輪齒寬中間平面上的徑向力N
：齒輪齒寬中間平面上的圓周力N
E：彈性模量,
I:慣性矩，對于實心軸
d 為軸的直徑mm,花鍵處按平均直徑計算。
a 、b 為齒輪上的作用力距支座A、B的距離mm
L 為支座間的距離mm
軸的全撓度
[]=0.05—0.10mm
[]=0.10—0.15mm
[]0.002rad
一擋時：
中間軸剛度：
d =40mm
a＝360mm
b＝55mm
L＝415mm
＝0.0998<[]
=0.036<[]
轉角：
=
=0.00056<0.002rad
中間軸強度：
垂直面：
＝
＝3042.85N
＝
＝403.27N
2639.58N
水平面：
＝8360.168N
＝1107.97N
＝
＝92.83<[]=400
所以中間軸滿足要求。
輸出軸剛度：
＝0.0278<[]
=0.029<0.2mm
=0.00017<0.002rad
輸出軸強度：
＝1179.88N
＝3241.69N
＝
＝96.48<[]=400
所以輸出軸滿足要求。
第六章 結 論
在本次設計中，我設計的是變速器。
變速器要有適當范圍的傳動比，以滿足不同使用工況。同時保證拖拉機的動力性和經(jīng)濟性。齒輪要具有較高的支承剛度，以保證在全齒寬上較好的嚙合。另外動力輸出裝置也滿足要求。通過認真準確的計算，本次設計的變速器符合任務書的要求，滿足工作條件，同時達到強度要求。變速器有多種方案可供選擇，本次選用傳統(tǒng)的三軸式變速器。在以后的設計和運用中將要廣泛的應用新技術新知識。
這次設計到現(xiàn)在基本是結束了，但是對于拖拉機傳動系統(tǒng)的認識還有待提高，由于過去的理論中缺乏這方面知識的培養(yǎng)，所以對于很多機構的原理認識不是很透徹，這就給設計本身帶來了困難，所以設計的變速器系統(tǒng)可能在某些方面有漏洞和不足，但是它是對我自身能力的一種鍛煉，從中得到理論知識以外的實踐經(jīng)驗，覺得畢業(yè)設計收獲頗豐。
致謝
十幾周的畢業(yè)設計在緊張而忙碌的氣氛中很快就過去了，回想這一段時間的生活我頗有感慨。畢業(yè)設計任務是相當艱巨的，我們在設計的過程中也付出了很大努力。
作為一個將要畢業(yè)的大學生，忙點累點沒關系。只要能將四年所學的知識應用于實際，我們也就知足了。細想一下我們就會發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設計是非常重要的，經(jīng)過這樣一次練兵，我們會發(fā)現(xiàn)自己自身存在的許多不足之處以及相互合作在工作中的重要性。
在此我要特別提到我的指導老師陳鳳濤老師。陳老師在整個設計過程中，孜孜不倦地為我們答疑解惑，耐心地輔導我們，糾正我們設計中的錯誤。他對我們要求都很嚴格，這是我們畢業(yè)設計能夠順利完成的保證。他治學嚴謹?shù)淖鲲L令我終身難忘。同時我還感謝同組的同學，多謝他們的積極配合。還要感謝那些給予我?guī)椭完P心的老師和同學。
設計結束了，但由于經(jīng)驗不足，加之能力有限，設計中一定存在很多不足之處，懇請各位指導老師給予指正。
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更快、更順暢的變速器
變速箱通常不得不在舒適性和效率之間做出選擇，但一種新型的“犬牙嚙合式”（dog engagement）變速箱可以同時改善這兩種性能
隨著排放法規(guī)的日趨嚴格，汽車制造商為降低排放的努力已不再局限于改善燃燒過程和后期處理。許多公司認為，現(xiàn)代發(fā)動機技術已經(jīng)發(fā)展到這樣一個階段：與投入巨額開發(fā)成本相比，技術進步帶來的收效卻很小。
因此為了改善排放,最重要的是要著眼于整車的性能。作為車上第二昂貴的部件，變速箱理所當然地成為第二步改善的目標。
所有變速箱技術中，手動變速箱的效率最高，輸出功率可達輸入功率的96％。但并不是所有人都能駕馭手動變速箱，也不是所有人都愿意用它。因為用手動變速箱需要踩離合器，這在交通繁忙的時候很不舒服。駕駛員容易疲勞。而由扭矩中斷導致的“點頭”效應也會使乘客很難受。
由于駕駛員操縱離合器而產(chǎn)生的扭矩中斷是手動變速箱的主要缺點。在換檔加速時，每升高一檔，駕駛員都必須通過松開油門并踩下離合器來使扭矩暫時中斷。完成整個過程大概只需一秒鐘，但在這段時間里車輛會暫時停止加速，速度也會降低。
與此截然相反的是傳統(tǒng)的自動變速箱。由于采用了變矩器，這種變速箱的換檔質量不錯但效率相對較差——即使最近有所改進。因此，最近進行了許多研究，試圖發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)自動變速箱的有效替代方案。
主要的技術仍是無級變速（CVT）、雙離合器變速（DCT）和手自一體（AMT）變速器。它們在不同的方面優(yōu)于傳統(tǒng)的行星齒輪式自動變速器。
無級變速器采用帶鏈或錐盤滾輪來產(chǎn)生無限多種變速比。與傳統(tǒng)自動變速器相比，其效率和成本都有所改善。之所以有這些優(yōu)點，是因為它結構簡單。這種變速器的零部件很少，通常只有一根橡膠或金屬傳動帶、一個液壓作用的驅動帶輪、一個機械扭矩感應式驅動帶輪、一些微處理器和傳感器等。
這種變速器的工作原理是改變兩個帶輪表面之間的距離。帶輪上掛傳動帶的地方開了V形的槽。一側的帶輪沿軸向固定，另一側的帶輪可在液壓的作用下移動。
在驅動后，液壓缸可增加或減少帶輪兩側之間的距離。這樣會使傳動帶在帶輪側壁上的位置上下變動，變動的方式取決于駕駛情況。這樣會使變速比發(fā)生變化。錐盤滾輪型變速箱的工作原理與此類似但用的是驅動盤和動力滾輪。
CVT變速器“無級”的特點對技術人員最有吸引力。因為沒有檔位，CVT可以使發(fā)動機保持在最佳的功率范圍內(nèi)，這樣可以使效率提高并在相同的油耗下增加行駛里程。CVT可將發(fā)動機工作曲線上的每一點轉換為其本身工作曲線上相應的點。
這種變速器最受日本汽車制造商的青睞，并且日本變速器生產(chǎn)商JATCO是主要的生產(chǎn)者。但在歐美國家，情況有所不同。盡管奧迪和其他一些制造商在一些車型上推出了CVT，但在這方面他們追趕的步伐仍然很緩慢。
DCT實際上是將兩臺手動變速箱合在一起。換檔過程是通過在兩臺變速箱的離合器之間相互切換實現(xiàn)的。這種變速器的換檔質量和傳統(tǒng)自動變速箱相同，但由于系統(tǒng)會發(fā)生滑動、流體阻力和液壓損失，其效率和加速性能只比傳統(tǒng)行星齒輪自動變速器稍有提高。開發(fā)控制系統(tǒng)的成本也很高。
“最近在傳統(tǒng)自動變速器技術上取得的進展，使開發(fā)和生產(chǎn)CVT或DCT的呼聲有所降低?！弊兯傧渖a(chǎn)企業(yè)Zeroshift公司的執(zhí)行總裁Bill Martin說?！坝捎诔杀具^高，有些汽車廠已經(jīng)取消了DCT項目?！?
AMT是成本最低的自動變速器技術。AMT用執(zhí)行器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離合器跳板和換檔桿。這種變速器保留了手動變速器的高效率和加速性能，但某些型號的變速器的換檔質量不高。扭矩中斷和“點頭”效應仍是主要的缺點。
那么什么是最好的替代方案？變速器方面的新技術是曾出不窮的，但Zeroshift公司聲稱其變速器的效率優(yōu)于手動變速器，能提高市區(qū)駕駛的燃油經(jīng)濟性。同時，其換檔效率可以和改進后的自動變速器相媲美。
Zerosift公司采用的是一種改進版的AMT技術。這種技術用先進的犬牙嚙合（dog engagement）系統(tǒng)代替同步器。
犬牙嚙合技術許多年前就已在賽車運動中采用，目的是為了加快換檔速度。傳統(tǒng)的犬牙式變速箱并不適合用在公路上，因為驅動環(huán)或犬牙之間的空間很大，會產(chǎn)生后坐——由扭矩突然變向而產(chǎn)生的一種不舒適的竄動。
Zeroshift公司通過增加第二套驅動犬牙來解決這一問題。這種技術還使每組犬牙只能傳遞兩種相反方向扭矩中的一種?！巴ㄟ^對兩套犬牙的嚙合和分離，可在上一個檔位沒有分離的情況下?lián)Q入新的檔位。”Martin說?！皳Q檔質量超過采用現(xiàn)代化的6檔變速器的豪華轎車?！?
換檔可在瞬間完成，而扭矩不會發(fā)生中斷。而且這種方法既可用于升檔也可用于降檔。
“在使用傳統(tǒng)的AMT變速器時，由于需要關閉并重新打開油門，換檔過程中排放會達到高峰，而通過這種無過渡的換檔方式則可以消除這種現(xiàn)象?！盡artin說，“這樣還能降低燃油消耗?！?
盡管該技術在變速器領域還比較新，但該公司稱已經(jīng)引起了歐美各大汽車制造商的注意。最大的吸引力在于其成本比DCT低，Martin說。
由于可以保留大部分手動變速箱的結構，這種變速箱的成本和復雜性都不會高于傳統(tǒng)的AMT變速箱。控制系統(tǒng)的開發(fā)成本也會大大降低。這對試圖減少排放和削減成本的工程師來說是個好消息。
“大部分汽車制造商都來參觀過。”Martin說?！坝行┕抉R上就和我們簽合同，另一些未作決定，拒絕的一個都沒有?！边@再清楚不過地表明了汽車制造商現(xiàn)在正在將動力系統(tǒng)開發(fā)的重點轉移到變速箱上。
Zeroshift變速系統(tǒng)的工作原理
硬件部分包括兩套犬牙，安裝在兩個獨立的犬牙環(huán)上并受其驅動。兩套犬牙有一個共同的轂蓋，轂蓋和一個帶花鍵的軸相連。
每個犬牙具有特殊的輪廓。在一側是用于嚙合的直角面。這些直角面是沿對角線相對的，這樣犬牙在對某一個檔位具有驅動功能的同時，對另一個檔位具有超越傳動（overrun)功能。嚙合面有輕微的后向錐度，以保證犬牙能在加載時鎖定在嚙合的齒輪上。
相對角上有一個斜坡，可在新檔位接合后將犬牙從前一個檔位上推離。
在空檔時，兩個犬牙環(huán)處于變速比的中間位置。選一檔時，犬牙會發(fā)生移動并和犬牙嚙合面發(fā)生嚙合。犬牙通過與換檔執(zhí)行器相邊的換檔拔叉驅動。
驅動犬牙將一檔齒輪與輸出軸鎖定在一起，將扭矩從齒輪傳遞到輸出軸。一檔的超越傳動犬牙也會移動并將齒輪以相反的方向和輸出軸鎖定。這樣可在油門關閉且發(fā)動機倒拖時將扭矩從齒輪傳遞到輸出軸。這樣就消除了犬牙嚙合式變速箱常見的后坐現(xiàn)象。
在加大油門換高檔時，一檔齒輪的超越傳動犬牙卸載后和二檔齒輪嚙合。然后在換入二檔時，前一個驅動環(huán)卸載。
如果犬牙之間不能完全嚙合，即實現(xiàn)兩個犬牙面之間的嚙合，由于相對速度差的存在，二檔嚙合會打開一個嚙合缺口。在犬牙抵住犬牙嚙合面后，在撥叉和執(zhí)行器的共同作用下，儲存的能量會將犬牙送入缺口內(nèi)。
此時一檔超載傳動犬牙成為二檔的驅動犬牙。在換入二檔后，一檔的驅動犬牙隨即卸載。這時候，這些犬牙不再受其固定面的固定，可以被執(zhí)行器或犬牙上的斜面推離檔位。
然后一檔齒輪的驅動犬牙會移動到和二檔齒輪發(fā)生嚙合的位置。在二檔時，犬牙的作用正好相反。
中文譯文：
奧迪 Roadjet
在2006年1月的底特律車展上首次亮相的Roadjet概念車向我們展示了奧迪公司下一年的技術方向。該公司把重點放在內(nèi)飾設計、動力系統(tǒng)、底盤、電子系統(tǒng)和安全系統(tǒng)方面的技術創(chuàng)新上。
這些新的發(fā)展方向將進一步鞏固奧迪公司在準豪華車市場的地位。為了在美國市場吸引新的消費者，奧迪公司采取了兩種市場戰(zhàn)術。一方面，該公司正在努力進入運動型多用途車輛（SUV）和緊湊型多用途車輛（CUV）的市場。
另一方面，該公司在美國市場引進了新的豪華車和生活用車，以鞏固其在美國的市場地位。目前，該公司在美國的銷售額仍落后于BMW、Lexus和Mercedes-Benz；不久前剛推出的豪華型越野車Q7也未能趕上SUV潮流。
在歐洲，奧迪公司在鋁制車身、四輪驅動和新型動力系統(tǒng)方面的技術創(chuàng)新相當成功。然而，如果它想要在美國增加市場份額，就必須在美國顧客所重視的領域有所創(chuàng)新，那就是：舒適性、豪華性和實用性。
奧迪公司的設計師在進行內(nèi)飾設計時對這些方面予以了重視。他們發(fā)明了新型環(huán)繞式儀表板來代替現(xiàn)有車型偏于功能化的設計。他們對用于巡航控制、懸掛、環(huán)境控制和娛樂設施設定的多媒體界面（MMI）控制系統(tǒng)進行了改進，使乘客和駕駛員可以分別進行控制。將這種技術與改進的環(huán)境控制系統(tǒng)相結合，乘員可以各自進行個性化的設定。
Roadjet采用柔和的暖色調－－土黃色作為內(nèi)飾的基色，以制造一種舒適的氛圍。該概念車采用了優(yōu)質的功能性材料；內(nèi)飾采用優(yōu)質的真皮，地板則采用氯丁橡膠材料。后座之間可安裝各種行裝設備：比如參展車上附帶的“espresso”咖啡機，或更實際一些的儲藏箱、嬰兒搖籃等。
為了增加實用性，后座椅的前后移動是斜向的，這樣可以增加肩部、腰部、腿部的空間和后部的載貨空間。當后排座椅被推至最前方位置時，就可以使用斜放在后面的嬰兒座椅。
Roadjet的貨箱帶有電動伸縮的貨箱板，使裝載更方便、上面還有許多系結點，可用來固定行李。這種滑動的座椅和可伸出的貨箱板很可能將在奧迪Q5和A4車上采用。
為了增加豪華感，該概念車上還采用了昂貴的14喇叭Bang&Olufsen音響系統(tǒng)，功率高達1000W。音響系統(tǒng)還加入了“數(shù)字語音支持”功能，即用麥克風和車上的揚聲器記錄并放大乘客的說話聲，以保證即使是在高速行駛時也能清楚地進行交談。
為了改善道路安全性、便利性和交通管理，汽車制造商正在制定統(tǒng)一的標準，以開發(fā)新型的、能與其它車輛和路邊的本地無線通信網(wǎng)絡建立聯(lián)系的車內(nèi)系統(tǒng)。這種車輛能在發(fā)生交通堵塞、或遭遇惡劣天氣和事故等情況時向緊急服務部門、其它車輛或交通電腦發(fā)出信號。在Roadjet概念車上，你可以看到這種先進系統(tǒng)的雛形。
各種新電子設備和豪華裝備的增加使車體重量不斷增大，再加上顧客對功率的要求不斷增加，這些都給豪華車排放和燃油消耗控制帶來了負面的影響。奧迪正在研究更先進的技術，以實現(xiàn)豪華性和排放性的平衡。
Roadjet車的3.2升汽油直噴發(fā)動機基本上沿用了已有的尋機，不過為了增加功率輸出，采用了新型的、帶整體式真空罐的固定進氣歧管。這種進氣管設計結合了兩級凸輪作用的可變氣門升程技術，增大了發(fā)動機的功率。
盡管具有運動型轎車的性能，Roadjet的總體燃油消耗比現(xiàn)有的A4 Quattro車上的3.2升FSI發(fā)動機略低一些，這種將于2006年下半年投入生產(chǎn)的氣門機構技術能使發(fā)動機在正常駕駛情況下滿足省油和平順性的要求，并能按照駕駛員的要求自動切換為高反應速度和大功率狀態(tài)。
Roadjet概念車是第一款安裝了受車速控制的可變轉向比動態(tài)轉向系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可實現(xiàn)高速公路駕駛的平順性，又能增加在野外彎道行駛時的操縱性。電子控制的可變彈性減震器可自動將轉向系統(tǒng)由柔軟舒適型轉變?yōu)檫\動型，以增加安全性和操縱性。
奧迪的工程師將所有這些系統(tǒng)通過電子技術連接在一起，為駕駛員提供了3種可選擇的模式：動態(tài)、舒適和運動。每種模式都對減震器、轉向系、變速箱和發(fā)動機的電子裝置進行調整，以提供不同的駕駛體驗。
Roadjet車的車身造型體現(xiàn)了奧迪公司新的設計方向。這款高1.55米、軸距4.7米、寬2.85米的概念車的車內(nèi)空間相當寬敞。該公司采用棱角分明的輪廓線和精心設計的下陷的車門來掩蓋車身的高度。概念車上標志性的LED尾燈很可能會保持原樣，而LED大燈可能在正式生產(chǎn)時換成可旋轉的氙氣放電燈。
大約在2007年底，奧迪公司將在下一代A4平臺的基礎上推出Q5型CUV。該車比Q7更輕更小，在利潤很高的美國CUV市場上將很有競爭力。Roadjet體現(xiàn)了該車的一些內(nèi)飾和外部造型方面的特點。
Q5必須更為結實，以符合CUV類
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