新型农用运输车变速器传动齿轮优化设计

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1、万方数据2010年1月农机化研究第1期新型农用运输车变速器传动齿轮优化设计王红伟，徐锐良(河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳471000)摘要：介绍了一种新型自动变速器的结构以及原理，并根据车辆变速器的设计要求和特点，建立了其优化数学模型，在满足相应设计要求的条件下，使变速器传动齿轮的质量最小。根据某车型原变速器设计参数为基础，利用MATLAB优化工具箱对其进行优化设计，并对优化结果进行校核。结果表明：在满足强度要求的条件下，使其质量减轻了13％左右。关键词：农用运输车；变速器；优化设计；强度校核

2、中图分类号：U463．212文献标识码：A文章编号：1003—188X(2010)01—0085—040引言农用运输车作为我国交通运输工具的重要组成部分，为我国农村经济的繁荣和发展起到了积极的推动作用。然而，农村道路条件的不断改善和运输多样化的需求，对农用运输车提出了新的技术要求⋯：一是在原有承载能力不变或提高的条件下，通过优化设计减小整车装备质量；二是通过改进传动结构和传动比，以提高农用运输车的动力性、经济性，减小噪声，减少尾气排放；三是采用现代化的设计手段和生产设备，进行整机优化设计制造，使农用运输

3、车在保证较高离地间隙的同时，降低整车的中心位置，提高行驶平顺性和稳定性。变速器作为农用运输车传动系中最主要的一个部件，它通过改变传动齿轮比，改变发动机曲轴的扭矩，以便适应各种不同的行驶条件下对车轮的牵引力以及改变不同的车速需要，其性能直接影响到农用运输车的动力性、经济性、操纵性和可靠性旧J，因而对农用运输车变速器的优化设计显得尤为重要【1J。1新型电控电执行器式变速器电控电执行器式自动变速器是一种全新的自动变速器形式，其原理是利用电磁离合器取代普通机械式手动定轴轮系齿轮变速箱换挡机构中的同步器及收稿日期

4、：2009—03一18基金项目：河南科技大学科学研究基金项目(2007zy021)作者简介：王红伟(1981一)，男，河南南阳人，硕士研究生，(E—mail)wanghongwl818@163．corn。通讯作者：徐锐良(1966一)。男，河南洛阳人，副教授。硕士生导师，(E—mail)lyxd@163．COITI。换挡拨叉等换挡机构，通过控制电磁离合器的接合与分离来控制变速器动力的传递与中断，故也可省去发动机与变速器之间的主离合器。与常见的电控液压式自动变速器相比，电控电执行器式自动变速器结构简单，可

5、省去液压系统繁多的管路、阀件以及油泵等设施。另外，换挡电磁离合器可以实现集中控制及远距离控制，并能方便地通过调节激磁电流改变离合器的工作转矩或者在连续的滑差下维持恒定的转矩。日本富士重工曾经利用电磁离合器代替液力耦合器从而开发出无级变速传动装置(ECVT)‘3

6、。1．1新型电控电执行器式自动变速器结构以图1Ⅳ挡电控电执行器式自动变速器传动原理示意图为例(不包括倒挡)，双向电磁离合器包括电磁离合器主动部件(图1中4，9)、左右从动部件(图1中2，5，9，11)、工作线圈(图1中未画出)等。电磁离合器主动部

7、件分别与电磁离合器左右从动部件相接触，电磁离合器左右从动部件分别与齿轮变速箱中相应的齿轮联接，主动部分通过花键与变速器第二轴相连，并沿变速器第二轴轴向左右移动。在变速器不传递动力时，电磁离合器处于分离状态。当挂挡时，接通电磁离合器，动力由变速器第一轴一+相应挡位齿轮_+对应电磁离合器_变速器第二轴输出。换挡时，前一挡位电磁离合器逐渐分离的同时，预选挡位电磁离合器逐渐接合，当上一挡位电磁一离合器完全分离时，预选挡位电磁离合器完全接合。在换挡过程中通过对电磁离合器的合理控制，即可实现平稳换挡。、1．2电控电

8、执行器自动变速器原理·85·万方数据2010年1月农机化研究第1期1．2．1挂挡情况挂挡时，电控单元控制相应挡位电磁离合器接合，而其它挡位电磁离合器处于分离状态。挂I挡时，在电控单元的控制下，双向电磁离合器主动部分和从动部分逐渐接合，此时动力由变速器第一轴一第一轴常啮合齿轮一中间轴常啮合齿轮一变速器中间轴-+中间轴I挡齿轮_第二轴I挡齿轮_电磁离合器从动部分_÷电磁离合器主动部分一变速器第二轴输出动力。峭ii幺／：f＼一，I：一么．!、、l——、，_，一—一一【。L一一

9、弋1．变速器第一轴2，5，9，1

10、1．电磁离合器从动部分3．第一轴常啮合齿轮≈4，9．电磁离合器主动部分6．第二轴Ⅱ挡齿轮乃7．第二轴Ⅲ挡齿轮≈10．第二轴I挡齿轮幻12．变速器第二轴13．变速器中间轴14．'扣ful轴I挡齿轮知15．中间轴Ill挡齿轮％16．中M轴11挡齿轮知17．中nq轴常啮合齿轮：2图1电控电执行器自动变速器结构原理示意网Fig．1Thestructureofelectricactuatorautomatictransmission1．2．2连续换挡