電動機械式選換檔執(zhí)行機構(gòu)方案的設(shè)計【AMT】,AMT,電動機械式選換檔執(zhí)行機構(gòu)方案的設(shè)計【AMT】,電動,機械式,換檔,執(zhí)行機構(gòu),方案,設(shè)計
吉林大學(xué)
本科生畢業(yè)論文電算程序
題目
換檔軸校核及其上的齒輪和軸承的校核計算
學(xué)生姓名 顧名坤
專 業(yè) 車輛工程
班 級 150307班
指導(dǎo)教師 陳偉
l 程序說明
編寫此程序的目的是為了完成對換檔軸及其上的齒輪的強度的校核。程序用C語言編寫。
l 程序框圖（換檔軸的校核計算）
1：換檔軸的校核計算
#include
#define pai 3.1415926
float T1,T2,d;
float tor(float Fa) /*計算換檔軸的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T*/
{float f,beita,n,p,d21,D0,d0,f_1,rou,lan,T;
f=0.07;beita=15*pai/180;n=2;p=2;d21=15;D0=20;d0=11;f_1=0.15;
T1=f_1*Fa*(pow(D0,3)-pow(d0,3))/(3*(D0*D0-d0*d0));
lan=atan(n*p/(pai*d21));
rou=atan(f/cos(beita));
T2=Fa*tan(lan+rou)*d21/2;
T=T1+T2;
return(T);
}
float max(float a,float b) /*比較止推轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小及比較當(dāng)量彎矩的大小*/
{float large;
if(a>b)
{large=a;d=10;}
else
{large=b;d=13.5;}
return(large);
}
main() /*求出計算應(yīng)力并與許用應(yīng)力進行比較*/
{float Fa,d2,arfa,tt,Ft2,Fr2,Mh1,Mh2,Mv1,Mv2,
M1,M2,Tmax,Me1,Me2,Mmax,ca,cab;
d=11;Fa=400;d2=37;arfa=20*pai/180;
tt=tor(Fa);
Ft2=2*tt/d2;
Fr2=Ft2*tan(arfa);
Mh1=10.2*Ft2;
Mh2=2.6*Ft2;
Mv1=12*(69*Fr2-24*Fa)/81;
Mv2=17.5*(12*Fr2+24*Fa)/81;
M1=sqrt(Mh1*Mh1+Mv1*Mv1);
M2=sqrt(Mh2*Mh2+Mv2*Mv2);
Tmax=max(T1,T2);
Me1=sqrt(M1*M1+Tmax*Tmax);
Me2=M2;
Mmax=max(Me1,Me2);
ca=Mmax/(0.1*pow(d,3));
cab=70;
if(ca
float t1,k,b;
float calh(float z1,float z2,float z3) /*計算齒輪的接觸應(yīng)力*/
{float st,u,d1;
u=2.2;d1=17;
st=z1*z2*z3*sqrt((2*k*t1*(u+1))/(b*d1*d1*u));
return(st);
}
float calf(float y1,float y2,float y3) /*計算齒輪的彎曲應(yīng)力*/
{float bst,m,z1;
m=1;z1=17;
bst=y1*y2*y3*2*k*t1/(b*m*m*z1);
return(bst);
}
float pers(float x,float y,float z) /*計算齒輪的許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力*/
{float sig;
sig=x*z/y;
return(sig);
}
main()
{float cah,pcah,pcaf,caf1,caf2;
k=1.25*1.01*1.21*1.1;
t1=433.2;b=10;
cah=calh(189.8,0.91,2.5);
pcah=pers(1150,0.95,1);
if(cah
#define pai 3.1415926
main()
{float cr,t1,d1,fp,p,arf,n1,fr1,ft1,fr,L10h;
t1=433.2;d1=17;arf=20*pai/180;
cr=2.1e3;fp=1.1;n1=792;
ft1=2*t1/d1;
fr1=ft1*tan(arf);
fr=sqrt(ft1*ft1+fr1*fr1);
p=fp*fr;
L10h=1e6/(60*n1)*pow(cr/p,3);
if(L10h>5e4)printf("life is enough\nL10h=%.1e",L10h);
else printf("selection is wrong");
}
運行結(jié)果
4：換檔軸上兩個滑動軸承的計算
#include
float pa(float f,float b) /*壓強計算*/
{float p,d;
d=10;
p=f/(b*d);
return(p);
}
main()
{float pv1,pv2,v, per,pev,p1,p2, ft2,fr2,fh1,fh2,
fa,fv1,fv2,f1,f2,b1,b2;
ft2=51.52;fr2=18.72;fa=400;
fh1=0.85*ft2;fh2=0.15*ft2;
fv1=(69*fr2-24*fa)/81;
fv2=(12*fr2+24*fa)/81;
f1=sqrt(fh1*fh1+fv1*fv1); /*軸承1的徑向載荷*/
b1=12;b2=10;
p1=pa(f1,b1);
v=0.1884;
pv1=p1*v;
per=27;pev=1.6;
if(p1,所以截面Ⅰ安全。
（3）截面Ⅱ安全系數(shù)校核
抗彎截面系數(shù)
合成彎矩，轉(zhuǎn)矩
彎曲應(yīng)力幅（按對稱循環(huán)變應(yīng)力計算）
彎曲平均應(yīng)力
由，查機械設(shè)計附圖得尺寸系數(shù)
由軸表面
螺紋傳動查得其應(yīng)力集中系數(shù)為，
則綜合影響系數(shù)軸材料為40Cr,查表取彎曲等效系數(shù)
則彎矩作用的安全系數(shù)即計算安全系數(shù)
取，顯然>,所以截面Ⅱ也安全。
4.2 齒輪1和齒輪2的校核
4.2.1 接觸疲勞強度的校核
接觸應(yīng)力
其中，，
又，查表得，；
齒寬系數(shù)：
齒間載荷分配系數(shù)，由七級精度，表面淬火查表得
彈性系數(shù)，查表得；
端面重合度
接觸強度重合度系數(shù)；節(jié)點區(qū)域系數(shù)
許用接觸應(yīng)力
查表得，，
若，則接觸強度滿足。（此部分計算由程序完成）
4.2.2 齒根彎曲疲勞強度校核
彎曲應(yīng)力
其中
許用彎曲應(yīng)力，
查表得
根據(jù)
根據(jù)
若，則彎曲疲勞強度滿足。（此部分計算由程序完成）
4.3 懸臂軸1上的深溝球軸承61802壽命計算
由本部分第Ⅰ節(jié)，求得轉(zhuǎn)矩，
則齒輪1所受的圓周力，其中
則軸承所受的徑向力
由機械設(shè)計手冊查得，基本額定動載荷
當(dāng)量動載荷；查機械設(shè)計課本表得
則軸承的工作壽命，其中，
若，則壽命滿足使用要求
4.4 換檔軸兩端滑動軸承的校核
由換檔軸的力學(xué)模型求得：
，
其中
求得左端軸承1的徑向載荷
4.4.1 驗算軸承的平均壓強p
為保證潤滑油不被過大的壓力擠出，從而避免軸套產(chǎn)生過度的磨損，須滿足
其中F－軸承的徑向載荷，N；B－軸承的工作寬度,mm;
d－軸徑直徑，；－軸瓦材料的許用壓強，MPa；＝27MPa
4.4.2 驗算軸承的值
為了限制軸承的摩擦功耗與溫升，避免引起邊界油膜破裂而產(chǎn)生膠合，須滿足
，查表得
4.4.3 驗算滑動速度
為了防止劇烈磨損，須滿足；其中－許用滑動速度，；
；滑動速度滿足要求
5 加工工藝及裝配工藝
5.1 選檔軸機械加工工藝的確定
將選檔軸上的設(shè)計尺寸標注改為最終加工工序的工序尺寸標注，即入體尺寸標注：
圖9 零件設(shè)計尺寸轉(zhuǎn)為工序尺寸標注
5.1.1毛坯的選擇
毛坯選擇為型材，毛坯圖為
圖10 選檔軸毛坯圖
5.1.2 選擇定位基準
先選精基準，后選粗基準。
精基準的選擇：此換檔軸的表面加工選用軸端的兩個頂尖孔作為精基準。這樣遵循統(tǒng)一基準的原則，可以用兩個頂尖孔定位加工選檔軸的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面的同軸度和端面對軸心線的垂直度。此外采用統(tǒng)一基準還可以減少夾具種類，降低夾具設(shè)計制造費用的作用。
粗基準的選擇：根據(jù)粗基準一般不得重復(fù)使用的原則，選擇φ14加工右端面的頂尖孔，選擇φ16外圓面加工左端面頂尖孔
5.1.3 加工工序的安排
機械加工工序的安排，依照下列幾個原則進行：
a：先加工定位基面，再加工其他表面。
b：先加工主要表面，后加工次要表面。
c：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
d：先加工平面，后加工孔。
（1）分別以外圓面定位，加工出兩頂尖孔，即加工出精基準。
（2）加工齒輪段外圓面及其端面
以兩頂尖孔定位，加工齒輪段外圓面及其端面，采用粗車－半精車的加工方案，使得外圓表面粗糙度達到，保證其端面和頂圓對軸線的圓跳動要求
圖11 選檔軸加工齒輪段外圓面時的工序圖
（3）軸上齒的加工
滾齒，剃齒，齒面表面淬火，磨齒。磨齒安排再淬火后是因為淬火后工件會有較大的變形產(chǎn)生，為了修正淬火處理產(chǎn)生的變形。
以兩頂尖孔定位加工，夾緊方式與1相同
（4）加工φ12外圓面及其鍵槽
加工φ12外圓面時兩頂尖孔定位，加工鍵槽時以左頂尖孔和φ12外圓面定位。
粗車，半精車外圓面，插鍵槽，磨外圓面以達到設(shè)計圖樣上的各項要求
其中插鍵槽的尺寸的確定，需用尺寸鏈進行計算確定。
a：粗車，半精車外圓面至A1=
b：插鍵槽至尺寸A
c：磨外圓，同時保證尺寸
圖12 選檔軸上鍵槽加工的尺寸鏈圖
尺寸A的計算方法為：
關(guān)于尺寸A的尺寸鏈如圖12所示
在圖所示的尺寸鏈中尺寸為封閉環(huán)，尺寸為減環(huán)；
尺寸和A增環(huán)。
根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課本上關(guān)于尺寸鏈計算的公式得：
所以工序尺寸
（5）加工出的軸環(huán)，分為粗車，半精車兩個階段
（6）粗車，半精車加工出軸的兩端端直徑為與滑動軸承接觸的軸徑表面。然后車出的砂輪越程槽。接著用外圓磨床粗磨，精磨兩軸徑表面及軸環(huán)的端面。以兩頂尖孔定位。
（7）對軸的兩端面及齒輪端面進行倒角。以兩頂尖孔定位。
5.2 總成裝配工藝過程
5.2.1 編排裝配順序的原則是：
先下后上，先內(nèi)后外，先難后易，先精密后一般。
5.2.2 總成裝配工藝系統(tǒng)圖見圖14
5.2.3 選檔軸總成裝配工藝系統(tǒng)圖見圖13
圖13 選檔軸總成裝配工藝系統(tǒng)圖
5.2.4 裝配后的調(diào)整
為了使得選換擋機構(gòu)正常選換檔，及使得傳感器正常工作；裝配后要求換檔螺母的中心線距離殼體內(nèi)壁的距離為31.5mm；要求換檔傳感器連接構(gòu)件距離換檔軸絲杠外端的距離為10mm；要求選檔傳感器連接構(gòu)件距離選檔絲杠外端的距離為5m；（以上距離在裝配圖中均有標注）
圖14 AMT選換檔執(zhí)行機構(gòu)裝配工藝系統(tǒng)圖
結(jié)論
為期三個多月的畢業(yè)設(shè)計很快就結(jié)束了，通過這緊張的三個月，我學(xué)習(xí)了很多，提高了很多。
第一：對AMT有了更為深刻的認識。變速器是汽車上不可或缺的一個動力傳動部件。它能夠?qū)崿F(xiàn)減速增矩，增大了發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的范圍，進而提高了發(fā)動機對行使工況的適應(yīng)能力，從而提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟型。借助于變速器，汽車能夠?qū)崿F(xiàn)倒駛。借助于變速器的空擋，能夠在必要時切斷動力傳遞，實現(xiàn)發(fā)動機的怠速運轉(zhuǎn)。而AMT作為一個現(xiàn)代的高科技產(chǎn)品，在實現(xiàn)上述功能的同時，還能夠為駕駛員提供方便的駕駛操縱，因為它省去了離合器和換檔桿。AMT集成了電子，機械，控制等學(xué)科的知識。通過精確的控制，能夠按最佳經(jīng)濟型換檔規(guī)律和最佳動力性換檔規(guī)律進行準確的換檔。與市場上普及的AT相比，它沒有液力損失，從而傳動效率更高。但是AMT為切斷動力換檔，故不可避免的有換檔沖擊，但是如果對離合器的分離結(jié)合規(guī)律加以深刻的認識和研究，實現(xiàn)對離合器的精確控制的話，可以大大減小換檔沖擊。成本上來說AMT更具有競爭力。
AMT的發(fā)展前景：我國制造的各類車輛絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)定軸機械式變速器，而自動變速器在國內(nèi)有著廣泛的市場需求，AMT可以實現(xiàn)國產(chǎn)車輛的自動化改造，提高國產(chǎn)車的市場競爭力。AMT比較適合我國國情，八五期間，電控機械式自動變速器被列為國家火炬預(yù)備計劃，九五期間，它的研究開發(fā)被列為國家九五科技攻關(guān)項目；去年，國家發(fā)改委把它列入汽車電子“十一五”產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展項目。
今后AMT產(chǎn)品的發(fā)展方向為：（1）先進的電子元器件將被越來越多的應(yīng)用倒自動操縱機構(gòu)中，執(zhí)行機構(gòu)中電動執(zhí)行器將被越來越多的采用。（2）在控制方法和策略中，越來越多的應(yīng)用了模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。（3）傳動與發(fā)動機聯(lián)合控制技術(shù)將是發(fā)展方向，實施動力傳動一體化可有效控制發(fā)動機輸出力矩，并實現(xiàn)傳統(tǒng)機械傳動系統(tǒng)的無離合器換檔。（4）通過改進軟件降低對電控系統(tǒng)硬件的需求，利用總線技術(shù)降低系統(tǒng)連線數(shù)目，從而提供系統(tǒng)可靠性、降低系統(tǒng)成本。
第二：整合了大學(xué)四年來學(xué)習(xí)的各科知識，并初步運用于實踐。通過AMT選換檔執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計，認識到設(shè)計產(chǎn)品所需要的一些基本思想，即在保證產(chǎn)品使用性能的前提下，盡量使產(chǎn)品簡單化，零部件標準化，系列化，容易制造，裝配，調(diào)整，維修方便。深刻的體會到一個好的設(shè)計師首先必須是一個好的工藝師，因為在設(shè)計產(chǎn)品的同時要考慮到產(chǎn)品的加工方法的實現(xiàn)，和裝配方法的實現(xiàn)。設(shè)計的過程中，對機械設(shè)計，機械制造有了更為深刻的感受。通過四張A0圖的繪制，系統(tǒng)掌握了工程制圖的相關(guān)知識，補充了極限與配合等的關(guān)于機械精度設(shè)計的知識，掌握了CAD制圖的基本技能。通過編程計算和校核，對C程序設(shè)計的內(nèi)容有了進一步的實踐運用，進一步認識到程序設(shè)計對于工程計算有著很大的作用。通過對機械設(shè)計手冊的查閱等，掌握了關(guān)于標準機械零件的設(shè)計方法，初步認識到機械設(shè)計是一個龐大而復(fù)雜的工程，需要工程技術(shù)人員的耐心和細心。通過選擇各個零件的材料，提高了對工程材料的掌握程度。通過力學(xué)模型的建立，復(fù)習(xí)了理論力學(xué)，材料力學(xué)等學(xué)科的知識，并且認識到其重要性。
第三：提高了個人機械設(shè)計的能力。設(shè)計產(chǎn)品是一個綜合各個學(xué)科，發(fā)揮想象力的一個復(fù)雜的工程。通過設(shè)計，頭腦中的機械思維能力有了很大的提高。
第四：提高了專業(yè)英語的翻譯能力。通過五千多字的外文翻譯，初步認識到英語知識的重要性，初步掌握了翻譯汽車方面外文的專業(yè)術(shù)語。是對英語能力和專業(yè)能力的一次提高。
致謝
在畢業(yè)設(shè)計的過程中陳偉老師給予了最大的幫助，在此表示真誠的感謝。為期三個月的畢業(yè)設(shè)計，陳老師耐心細致的講解，給了我很大的幫助，特別是關(guān)于一些機械產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗，機械設(shè)計簡單化，實用化的思想，使我在以后的工作學(xué)習(xí)中將不斷的深化和運用。
同時感謝汽車工程系給予的幫助。汽車系的老師們給予安排此次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，使我對四年的知識有了一個系統(tǒng)化的過程，是對以后學(xué)習(xí)和工作的一個很好的銜接過渡階段。
此外，還要感謝我的同學(xué)及室友給我的支持和鼓勵。設(shè)計期間是他們給我了設(shè)計的環(huán)境和精神上的支持。
此次設(shè)計時間有限，個人能力有限，不免有疏漏之處，請各位老師和朋友給予批評指正，我將十分感激。
參考文獻
1 譚慶昌，趙洪志主編. 機械設(shè)計. 北京：高等教育出版社，2004.7
2 于駿一，鄒青主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 北京：機械工業(yè)出版社，2004.1
3 候洪生主編. 機械工程圖學(xué). 北京：科學(xué)出版社，2001
4 秦榮榮，崔可維主編. 機械原理. 長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2000.5
5 譚浩強著. C程序設(shè)計. 北京：清華大學(xué)出版社，1999.12
6 聶毓琴，孟廣偉主編. 材料力學(xué). 北京：機械工業(yè)出版社，2004.2
7 機械設(shè)計手冊編委會編著. 機械設(shè)計手冊.第2卷. 3版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8
8 機械設(shè)計手冊編委會編著. 機械設(shè)計手冊.第3卷. 3版.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8
9 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造.下冊.2版. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.1
10 劉寶廷，程樹康等編著. 步進電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997.11
11 寇尊權(quán)主編. 機械設(shè)計課程設(shè)計. 長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1999.1
12 鄒青主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.8
13 甘永立，陳曉華主編. 機械精度設(shè)計基礎(chǔ).
14 席軍強，丁華榮，陳慧巖. ASCS與AMT的歷史、現(xiàn)狀及其在中國的發(fā)展. 汽車工程，2002（2）
15 張建浚. AMT車輛變速系統(tǒng)及控制過程的研究. 設(shè)計·計算·研究.
16 李曉靜，羅永革，劉成武，劉珂路，馮櫻. 汽車機械自動變速器系統(tǒng)的組成及其發(fā)展. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2006.3
17 盧新田，侯國政. AMT控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及國外主要AMT產(chǎn)品介紹.
設(shè)計·計算·研究.
18 任玉平，葛安林. 全電式AMT選換擋系統(tǒng)模糊控制方法. 設(shè)計·計算·研究.
19 A.J.Turner and K.Ramsay. Review and Development of Electromechanical Actuators for Improved Transmission Control and Efficiency. SAE TECHNICAL PAPER SERIES,2004.1
20 葛安林. 自動變速器（六）—電控機械式自動變速器（AMT）.特約專題.
21 葛安林. 自動變速器（一）—自動變速器綜述.特約專題.
22 Li Chen. Real-time Analysis for Electronically Controlled Unit of Vehicle Automatic Mechanical Transimission. SAE TECHNICAL PAPER SERIES,2005.1
附錄（英文原文）