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液力傳動(dòng)變速箱
第一章 緒 論1.1 研究的目的和意義
研究本課題的主要目的是為了讓廣大學(xué)生能夠正確且更好的運(yùn)用自己在大學(xué)里所學(xué)的東西，讓我們能夠自己動(dòng)腦筋去考慮問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)并解決自己在設(shè)計(jì)中所遇到的各種問(wèn)題，而且培養(yǎng)了我們自主動(dòng)手的能力，并為以后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（1）最終開發(fā)出一套齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷通用性軟件系統(tǒng)；
（2）避免在軟件開發(fā)方面的很多重復(fù)性工作，可快速組建齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與
故障診斷系統(tǒng)，節(jié)省開發(fā)、應(yīng)用時(shí)間；
（3）降低齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)、應(yīng)用成本；
（4）建立齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)軟件平臺(tái)，在最低成本的前提下實(shí)
現(xiàn)對(duì)各種型號(hào)的齒輪箱的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷；
（5）采用多級(jí)動(dòng)態(tài)庫(kù)技術(shù)，使齒輪箱狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)具有更好的可
升級(jí)性和更低成本的功能擴(kuò)展性；
（6）采用多線程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)離線、在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析可以在同一軟件
系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，具有較好的實(shí)時(shí)性、兼容性和靈活性；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分
析分離，保證了數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，又可以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各種分析（包括精密分析）；
（7）在本軟件平臺(tái)上應(yīng)用對(duì)象可以方便的拓展到其他設(shè)備，以最低成本實(shí)現(xiàn)
更廣泛的應(yīng)用對(duì)象的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷和應(yīng)用領(lǐng)域。
（1）液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的一次比較完整的某類機(jī)械的整體設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的機(jī)械整機(jī)的分析能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。
（2通過(guò)設(shè)計(jì)，把有關(guān)課題（機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、液力傳動(dòng)、汽車構(gòu)造、CAD技術(shù)、Pro/E）中獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以利用，使這些知識(shí)得到鞏固與發(fā)展，使理論知識(shí)與生活密切地結(jié)合起來(lái)。因此，液力傳動(dòng)變速箱的設(shè)計(jì)是有關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課后綜合性的專業(yè)設(shè)計(jì)。
（3）通過(guò)設(shè)計(jì)，熟練的應(yīng)用有關(guān)參考資料，計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖冊(cè)和規(guī)范，熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作與分工合作完成大型設(shè)計(jì)的能力和在機(jī)械整體設(shè)計(jì)方面所必備的基本技能。
（4）本次設(shè)計(jì)的具體要求：進(jìn)行相關(guān)的機(jī)械、液力傳動(dòng)以及液壓控制等方面的理論與技術(shù)研究，開發(fā)基于機(jī)電一體化的高效、簡(jiǎn)易、穩(wěn)定。
（5）隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展,對(duì)液力傳動(dòng)變速箱的需求量將逐年大幅度增加，液力傳動(dòng)變速箱用戶對(duì)性能要求越來(lái)越高。本次設(shè)計(jì)致力于研究出更加實(shí)用、合理的液力傳動(dòng)變速箱。
1.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)的液力傳動(dòng)變速箱是由液力變矩器和具有前進(jìn)二檔、后退二檔共四個(gè)檔位的動(dòng)力換檔變速箱組成的液力傳動(dòng)變速箱。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括總體方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)與零部件設(shè)計(jì)、液壓控制部分設(shè)計(jì)、變速箱的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真。液力傳動(dòng)變速箱采用單級(jí)二相三工作輪綜合式液力變矩器。液力變矩器使該液力傳動(dòng)變速箱具有液力傳動(dòng)輸出的自動(dòng)適應(yīng)性，能隨著外負(fù)載的變化而相應(yīng)改變其輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，而且要求能夠吸收和消除來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和外負(fù)載對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)。所采用的換檔方式要求帶有緩沖閥，使操縱簡(jiǎn)單、方便，起動(dòng)平穩(wěn)，較大地減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度。
除此之外，還要學(xué)會(huì)濕式多片式液力離合器的設(shè)計(jì)方法以及設(shè)計(jì)液壓控制整體的油路。這樣，每個(gè)部分協(xié)調(diào)工作，構(gòu)成完整的液力傳動(dòng)變速箱。并學(xué)會(huì)用AUTOCAD建造部件的結(jié)構(gòu)圖。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)會(huì)查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，并進(jìn)行計(jì)算和繪圖及編寫文本。在解決工程問(wèn)題時(shí)必須有全局觀點(diǎn)、生產(chǎn)觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，并樹立正確的設(shè)計(jì)思路和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，熟悉機(jī)電液一體化技術(shù)工作的一般程序和方法。
主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)：
型號(hào)：JCMFVD60T
相配發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率KW：64~81
相配發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min：2000~2400
傳動(dòng)比：前進(jìn)一檔：1.621 前進(jìn)二檔：0.526
后退一檔：1.621 后退二檔：0.526
主油壓力Mpa:1.2~1.5
變矩器進(jìn)油壓力Mpa:0.5~0.7
變矩器型號(hào)：YJH315
有效直徑mm：315
零速工況變矩系數(shù)：3.15+/-0.15
最高效率：>0.79
零速工況泵輪公稱力矩N.m：71+/-4
最高效率工況泵輪公稱力矩N.m：60+/-3
旋轉(zhuǎn)方向（面向輸入端）：順時(shí)針
工作油液：6號(hào)或8號(hào)液力傳動(dòng)油
工作油溫（度）：70~95
最高工作油溫（度）：120（不超過(guò)5min）
外形尺寸（長(zhǎng)x寬x高）：740x580x620
凈質(zhì)量kg：320
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成實(shí)際工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力。通過(guò)液力傳動(dòng)變速箱設(shè)計(jì)的應(yīng)用，進(jìn)一步掌握變速箱的基本知識(shí)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，提高工程應(yīng)用能力。
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 發(fā)展概述
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，液力傳動(dòng)變速箱逐漸取代了機(jī)械式的變速箱。據(jù)調(diào)查，美國(guó)Allison等液力傳動(dòng)變速箱市場(chǎng)用量很大，但其價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)發(fā)雜、修理技術(shù)含量高、故障判斷難度大，而且還需要檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)帶動(dòng)，檢測(cè)液力傳動(dòng)變速箱的油壓、轉(zhuǎn)速、溫度等，錄取各種技術(shù)參數(shù)，判斷排除故障。
20世紀(jì)80年代中期，液力傳動(dòng)變速箱在國(guó)外得以迅速發(fā)展，普及率愈來(lái)愈高，除了大排量發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)裝備液力傳動(dòng)變速箱之外，發(fā)動(dòng)機(jī)排量在ZL以下的轎車也大量裝備液力傳動(dòng)變速箱，而且不少車型都把它作為標(biāo)準(zhǔn)配置推出。液力傳動(dòng)變速箱在我國(guó)一直是處于十分落后狀態(tài)，除了70年代長(zhǎng)春第一汽車制造廠曾為紅旗牌轎車配置了液力傳動(dòng)變速箱之后，將近二十多年來(lái)，國(guó)產(chǎn)轎車從未出現(xiàn)過(guò)液力傳動(dòng)變速箱總成。自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)外大量的現(xiàn)代轎車進(jìn)人我國(guó)市場(chǎng)，特別在一些國(guó)際化大都市，裝備有液力傳動(dòng)變速箱的進(jìn)口轎車迅速增長(zhǎng)。隨著我國(guó)改革開放的進(jìn)一步深入，國(guó)家對(duì)汽車工業(yè)的投資規(guī)模日益擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)對(duì)高質(zhì)量、高水平、高效率的液力傳動(dòng)變速箱的需求越來(lái)越迫切。
液力傳動(dòng)變速箱故障診斷在設(shè)備故障診斷中的作用和意義，作為機(jī)械設(shè)備中一種必不可少的傳遞動(dòng)力的通用零部件，在金屬切削機(jī)床、航空、電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械等現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。但由于其本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣等原因，齒輪箱容易出現(xiàn)損壞和故障。
液力傳動(dòng)變速箱的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)是建立在多個(gè)學(xué)科基礎(chǔ)之上的交叉學(xué)科，它綜合了機(jī)械、電子、力學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)的精華，具有工程應(yīng)用性強(qiáng)、技術(shù)基礎(chǔ)可靠、與高技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的特點(diǎn)。采用這一先進(jìn)技術(shù)對(duì)齒輪箱進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，可實(shí)現(xiàn)齒輪箱由事后維修、定期維修到視情維修的根本轉(zhuǎn)變，減少一些不必要的經(jīng)濟(jì)損失，具有重大意義。
1.3.2液力傳動(dòng)變速箱的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng)，液力傳動(dòng)變速箱產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化，產(chǎn)品的針對(duì)性越來(lái)越強(qiáng)，因此在保證現(xiàn)有液力傳動(dòng)變速箱生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)到加入WTO后良好的合作開發(fā)機(jī)遇，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)更應(yīng)認(rèn)識(shí)到供方、買方、替代者、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)者的巨大壓力。要緊跟重型商用車行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)，要緊跟客車低地板化、綠色環(huán)保化、城市公交大型化的發(fā)展方向，開發(fā)和生產(chǎn)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的重型車用液力傳動(dòng)變速箱。
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