自动变速器的检测与维修及精锻机上料机械手设计说明书

第二章系统设计方案自动变速器的检测与维修南京工业职业技术机械工程学院[摘要]随着科学技术的进步，汽车已经成为当今世界的主流，汽车的发明给人类带来极大的方便，汽车的操纵性、舒适性也一直在逐渐提高，而手动变速器已经逐渐被自动变速器所取代。自动变速器能进行反复的加速、减速、变速换档等功能，具有变速平滑、驾驶轻便等优点。但是与传统的手动变速器相比，也存在结构复杂、检测、诊断和维修难等问题。本文首先论述了自动变速器的发展情况，然后对自动变速器组成、结构、特点、工作原理进行研究。其次对自动变速器常见故障进行检测诊断研究，主要有汽车不能行驶、自动变速器打滑、自动变速器异响。描述故障具体现象和可能的故障原因，进行详细的故障机理分析，并将自动变速器动态性能试验运用其中，有失速试验和时滞试验，对故障进行检测诊断，准确确定故障部位。进而对故障进行排除，并画出故障诊断流程图。最后通过现场收集实际案例进行分析，证明故障检测诊断分析的正确性。

[关键词]：自动变速器；结构组成；常见故障；检测与维修[Abstract]Withthescientificandtechnologicalprogress,carshavebecomethemainstreamoftheworld,theinventionofcarsbringsmankindgreatconvenience,thehandlingandcomforthasalsobeengraduallyimproving,andthemanualtransmissionhasbeengraduallyreplacedbyautomatictransmission.Automatictransmissioncanberepeatedfortheacceleration,deceleration,speedtransmission,andotherfunctions,thespeedwithsmooth,lightandotheradvantagesofdriving.Butcompanedwiththetraditionalmanualtransmission,thereareissuessuchascomplexstructures,detection,diagnosisanddifficultmaintenance,sothisstudyisoncommon-vehicleautomatictransmissionfailure。Thispaperdiscussesthedevelopmentoftheautomatictransmission,automatictransmissionandthecomposition,structure,character,principleresearch.Thiswasfollowedbytheautomatictransmissiontodetectcommonfaultdiagnosis,themainvehiclecannotbeclosed,slippingautomatictransmission,automatictransmissionabnormalsound.Faultspecificdescriptionofthephenomenonandpossiblecauseofthemalfunction,adetailedanalysisofthefailuremechanism,automatictransmissionanddynamicperformancetestsusethem,stallanddelaytestpilot,thefaultdiagnosistodetectandaccuratelydeterminefaultlocation.Thenthefailuretoruleoutthepossibility,andtodrawfaultdiagnosisflowchart.Finally,thescenetocollecttheactualcaseanalysistoprovethatthefaultdetectionaccuracyofdiagnosisandanalysis.[Keywords]:automatictransmission;mechanismanalysis;commonfault;detectionanddiagnosis。目录绪论 31.自动变速器的概述及分类 41.1自动变速器的分类 41.2自动变速器的组成及基本工作原理 52.自动变速器的常见故障检测与维修 72.1自动变速器油液（ATF）变质 72.2自动变速器打滑 82.3换挡冲击大 82.4升档过迟 92.5不能升挡 102.6升档缓慢 112.7.无前进挡 122.8.无超速档 132.9.无倒档 142.10频繁跳挡 142.11无发动机制动 152.12无锁定 152.13不能强制降挡 163.自动变速器基本检修案例分析 163.1自动变速器检修案例分析 17结论 20致谢 20参考文献 20绪论随着现代产业技术的发展，中国汽车工业正在以前所未有的速度迅速发展。其中由于汽车电子技术的发展变速器又完成了由原来的手动变速器到更为方便的自动变速器的转换。这就要求现代的汽车维修技术人员必须站在机电一体化的角度上分析问题，不仅要熟悉机械修理和电气修理各自的特征，更重要的是要将机和点统一到一起来认识，这正是现代汽车维修的关键所在，自动变速器的维修很好的体现的现代汽车维修工作的关键。下面让我们一起来讨论一下自动变速器的检测与维修。1自动变速器的概述及分类1.1自动变速器的分类汽车自动变速箱常见的有三种型式:分别是液力自动变速箱（简称AT）机械无级自动变速箱（简称CVT)电控机械自动变速箱（简称AMT）。目前轿车普遍使用的是AT，AT：结构与手动波相比，液力自动变速箱（AT）在结构和使用上有很大的不同。手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。液力变矩器的原理：泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统会随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置即手动拨杆，标志P(停泊）、R(后档)、N(空档)、D(前进),另在前进档中还设有“2”和“1”的附加档位,用以起步或上斜坡之用。由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。优缺点AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏，因此许多玩车人士喜欢开手动变速箱车；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。另外，如果汽车因蓄电池缺电不能启动，不能用推车或拖车的方法启动。如果拖运故障车，要注意使驱动轮脱离地面，以保护自动变速箱齿轮不受损害。CVT：采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽肘，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正无级化了，它的优点是重量轻，体积小，零件少，与AT比较具有较高的运行效率，油耗较低。但CVT的缺点也是明显的，就是传动带很容易损坏，不能承受较大的载荷，只能限用于在1升排量左右的低功率和低扭矩汽车，因此在自动变速器占有率约4%以下。AMT：在机械变速器（手动波）原有基础上进行改造，主要改变手动换档操纵部分。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换挡的自动化。液力变矩器安装在变速器的前端，并与发动机飞轮突缘相连接。它的作用与手动变速器的离合器相似，用于传递动力。现代轿车液力变矩器都是由泵轮、涡轮和导轮三个组成，并设有锁定离合器和减震器。变矩器利用夜里传动把发动机的动力传递给变速器的输入轴，而当变速器被锁定时，发动机的动力可直接传递给齿轮变速器。齿轮变速器可以有行星齿轮变速器和普通齿轮变速器两种。现代轿车自动变速器的齿轮变速器系统大多采用行星齿轮变速器，行星齿轮变速器可以三行星排或二行星排机构，而普通齿轮变速器可以是平行轴式普通齿轮变速器。齿轮变速器由换挡执行机构操纵换挡，实现不同档位的传动比。换挡执行机构包括离合器、制动器和单向离合器。离合器为湿式多片离合器，由液压油控制器结合与分离，它通常由交错排列的主从动离合器片组成。制动器有两种结构形式，一种是湿式多片制动器，它与湿式多片离合器相似，只是外表尺寸比离合器大；另一种是带式制动器。离合器与制动器的作用不同的是，离合器用于连接两个转的机构并传递动力，而制动器连接的一个是转动机件，另一个是固定不动的变速器壳体，作用是制动转动机件。在行星齿轮变速器中，制动器是将某一元件如太阳轮、行星架或齿轮圈固定，使其不能转动，组成新的动力传递路线，换入另一个档位，获得新的传动比继续行驶。档位的转换—即行星排的档位改组。=1\*GB2⑴离合器(C)—连接主被动元件，传力用。转鼓随动，为油浴多片式。=2\*GB2⑵制动器(B)—制动某一元件，与外壳连接，不转动，改组换档用，为油浴多片式或带式。

图1一个行星排的档位转换=3\*GB2⑶空档(N)—离合器(C)和制动器(B)不起作用，输入轴空转。=4\*GB2⑷前进一档(D1)--C1接合，太阳轮(Z1)主动，行星架(Zc)被动，齿圈(Z2)被B1制动。输入轴和输出轴转速传感器S1和S2，对B和C的打滑起监控作用，报以“速比不正常”故障代码。=5\*GB2⑸倒档(R)—太阳轮(Z1)主动，齿圈(Z2)被动，行星架制动(Zc)。自动变速器液压控制系统由油泵、阀体和若干控制阀组成。发动机驱动油泵运转，油泵将油以一定的压力输送到控制阀体，在液压阀体中安装许多控制阀，如主油路调压阀、福调压阀、节气门阀、速度阀、手动控制阀、换挡阀、强制降档阀、锁定信号阀、单向阀等。这些控制阀起油路的“开关”作用，控制阀的移动使油路开通或切断，使液压油缸内的活塞移动，从而使离合器结合或分离，制动器制动或释放，达到档位交换的目的。1-换挡阀；2-弹簧；3-主油路进油孔；4-至低档换挡执行元件；5-至高档执行元件；6、7-泄油口；P1-速控阀油压；P2-节气门阀油压；F-弹簧力图2换档阀工作原理示意图电子控制系统由传感器、电控单元和执行器组成。传感器包括车速传感器、节气门位置传感器、水温传感器等。传感器把检测到的车速、节气门开度、冷却水温度及一些状态以电信号的形式输入电控单元，电控单元通过信号确定换挡点和锁定离合器的时间发出信号控制执行器，使其动作。电磁阀的动作结果是改变作用的在控制阀上的力，使控制阀动作实现换挡和锁定离合器结合或分离。2自动变速器的常见故障检测与维修2.1自动变速器油液（ATF）变质2.1.1故障现象=1\*GB2⑴液压油更换后很快变质。=2\*GB2⑵自动变速器油温过高，从加油口往外冒烟。2.1.2故障原因=1\*GB2⑴汽车经常超负荷行驶。=2\*GB2⑵ATF散热器管路堵塞。=3\*GB2⑶通往散热器液压油管路限压阀卡滞。=4\*GB2⑷离合器或者制动器自由间隙太小。=5\*GB2⑸主油路油压低、离合器或制动器工作时打滑。2.1.3故障排除=1\*GB2⑴路试后，若液压油散热器温度低，说明油路堵塞，或通往散热器的限压阀卡滞。=2\*GB2⑵若液压油散热器温度过高，说明离合器或制动器自由间隙太小，这时应拆卸自动变速器进行调整。=3\*GB2⑶若液压油温度正常，应测量主油路油压。若油压太低，则应检查节气门拉索带或节气门位置传感器，检查油泵是否磨损过度，检查主油路调节阀和节气门阀（在阀体内）有无卡滞、主油路是否漏油。=4\*GB2⑷检查ATF油液品质是否符合规定，若不符合规定应把油液全部放掉，重新加注规定品牌油液。2.2自动变速器打滑2.2.1故障现象=1\*GB2⑴换挡手柄在D、R或L、S挡位，汽车都不能行使。=2\*GB2⑵冷机起动行使一段路程，又不能行使。2.2.2故障原因=1\*GB2⑴自动变速器损坏、发生漏油严重=2\*GB2⑵换挡手柄和手动阀摇臂之间的拉索松脱，手动阀保持在P或N挡位置。=3\*GB2⑶油泵滤网堵塞。=4\*GB2⑷主油路漏油或油泵损坏。2.2.3故障排除=1\*GB2⑴检查自动变速器油液液面高度，检查油底是否有损坏，若有漏处则应修复，重新加注新油。=2\*GB2⑵检查、调整换挡手柄与手动阀摇臂之间的拉索松紧，并重新校调换挡手柄的位置。=3\*GB2⑶拆下注油路测压孔上的螺塞，启动发动机，把换挡手柄置于前进挡或倒档位置，检查测压孔内有无油液流出。=4\*GB2⑷若没有油液流出，应拆下油底壳，检查手动阀摇臂轴与摇臂有无松脱，手动阀有无损坏。若手动阀正常，则应检查油泵是否损坏，若油泵损坏，则应更换油泵。=5\*GB2⑸若主油路测压孔有少量油流出来，说明油压很低，应检查油泵进油滤网有无堵塞。=6\*GB2⑹检查油泵，若磨损严重则应更换。=7\*GB2⑺若主油路测压孔有大量油流出，汽车不能行驶的原因变速器输入轴、行星排或输出轴，这时应拆检变速器进行修理。2.3换挡冲击大2.3.1故障现象=1\*GB2⑴在起步时，换挡手柄从P或N挡挂入前进挡或倒档时汽车振动较大。=2\*GB2⑵在行驶中，自动变速器升挡瞬间产生振动。2.3.2故障原因=1\*GB2⑴发动机怠速过高。=2\*GB2⑵节气门拉索或节气门位置传感器调整不当，主油路油压高。=3\*GB2⑶升挡过迟。=4\*GB2⑷真空式节气门阀真空软管破损。=5\*GB2⑸主油路调压阀故障，使主油路油压过高。=6\*GB2⑹蓄压器活塞卡住，不起减震作用。=7\*GB2⑺单向阀球漏装，制动器或离合器接合过快。=8\*GB2⑻换挡元件打滑。=9\*GB2⑼油压电磁阀故障。=10\*GB2⑽电控组件故障。2.3.3故障排除=1\*GB2⑴检查发动机怠速。=2\*GB2⑵检查、调节节气门拉索或节气门位置传感器。=3\*GB2⑶检查真空式节气门阀的真空软管是否破损。=4\*GB2⑷路试检查自动变速器升档是否过迟，如果升档过迟是换档冲击大的原因。=5\*GB2⑸检测主油路油压。如果怠速时主油路油压高，说明主油路调压阀或节气门阀存在故障；如果怠速油压正常，但起步时冲击大，说明前进离合器或倒档及高档离合器的进油单向阀损坏或漏装所致。=6\*GB2⑹检测换档时的主油路油压。正常情况下，换档时主油路油压瞬时应有下降。如果没有下降，说明蓄压器活塞卡滞，这时应拆检阀体和蓄压器。=7\*GB2⑺检查油压电磁阀的工作是否正常，检查电控组件在换档的瞬间是否向油压电磁阀发出控制信号。如果电磁阀车身问题，则应更换油压电磁阀；如果线路存在问题则应修复。2.4升档过迟2.4.1故障现象=1\*GB2⑴起步时踏下加速踏板、发动机转速上升很快但车速升高缓慢。=1\*GB2⑴上坡时无力，发动机转速上升很高。2.4.2故障原因=1\*GB2⑴液压油油面太低。=2\*GB2⑵离合器或制动器磨损严重。=3\*GB2⑶油泵磨损严重，主油路漏油，造成主油路油压低。=4\*GB2⑷单向离合器打滑。=5\*GB2⑸离合器或制动器密封圈损坏、导致漏油。=6\*GB2⑹蓄压器活塞密封圈损坏、导致漏油。2.4.3故障排除=1\*GB2⑴检查液压油油面高度和油的品质=2\*GB2⑵若液压油变色或有烧焦味，说明离合器或制动器的摩擦片烧焦，这时应拆检自动变速器。=3\*GB2⑶做路试检查，若在所有挡都打滑，原因出自前进离合器。=4\*GB2⑷若换档手柄在D位的1挡打滑，而在L挡位或1挡位时不打滑，说明前进单向离合器打滑。若不论换档手柄在D、L或1挡位时，1挡都有打滑现象，则为低档及倒档制动器打滑。=5\*GB2⑸若换档手柄在D位的2挡打滑，而在S挡位的2挡不打滑，说明2挡单向离合器打滑。若不论在D、S或2挡位时，2挡都打滑，原因出自2挡制动器。=6\*GB2⑹若在3挡时打滑，原因出自倒档及高档离合器。=7\*GB2⑺若在超速挡时打滑，则为超速制动器的故障。=8\*GB2⑻若在倒档和高档时打滑，则为倒档和高挡离合器故障。=9\*GB2⑼若在倒档和1挡时打滑，则为低档及倒档制动器打滑。=10\*GB2⑽自动变速器在前进挡或倒档都打滑，说明主油路油压低。这时应对油泵和阀体进行检修。若主油路油压正常，原因可能是离合器或制动器摩擦片磨损过度或烧焦，跟换摩擦片即可。2.5不能升挡2.5.1故障现象=1\*GB2⑴行驶途中自动变速器只能在1挡，不能升入2挡及高速挡。=2\*GB2⑵行驶途中自动变速器可以升入2挡但不能升入3挡或高速挡。2.5.2故障原因=1\*GB2⑴节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。=2\*GB2⑵调速器存在故障。=3\*GB2⑶调速器油路漏油=4\*GB2⑷车速传感器故障=5\*GB2⑸2挡制动器或高档离合器存在故障。=6\*GB2⑹换档阀卡滞或挡位开关故障2.5.3故障排除=1\*GB2⑴对电控自动变速器应先进行故障诊断。=2\*GB2⑵检查重新调整节气门拉索和节气门位置传感器。=3\*GB2⑶检查车速传感器。=4\*GB2⑷检查挡位开关信号。=5\*GB2⑸测量调速器油压。如果车速升高后调速器油压为0或很低，说明调速器有故障或者漏油，应进行修理。=6\*GB2⑹如果控制系统无故障，则应拆检自动变速器，检查换档执行元件是否打滑，用压缩空气检查各离合器、制动器油路或活塞有无泄漏。2.6升档缓慢2.6.1故障现象=1\*GB2⑴汽车行驶中，升档车速较高，发动机转速也偏高。=2\*GB2⑵升档前必须先松开油门才能使自动变速器升入高档。2.6.2故障原因=1\*GB2⑴节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。=2\*GB2⑵调整器故障。=3\*GB2⑶输入轴上调速器进出油孔的密封圈损坏。=4\*GB2⑷真空式节气门阀推杆调整不当。=5\*GB2⑸真空式节气门阀的真空软管损坏或者真空膜片室漏气。=6\*GB2⑹主油路油压或节气门油压太高。=7\*GB2⑺强制降挡开关短路。=8\*GB2⑻传感器故障。2.6.3故障排除=1\*GB2⑴电控自动变速器应进行故障诊断。=2\*GB2⑵检查、调整节气门拉索或节气门位置传感器，测量节气门位置传感器电阻，如不符合标准，则应更换。=3\*GB2⑶采用真空式节气门阀的自动变速器，应检查真空软管是否漏气，如果软管破损应更换。=4\*GB2⑷强制降挡开关是否短路，如果短路则应修复。=5\*GB2⑸测量怠速时主油路油压，若油压太高，应通过节气门拉索或节气门位置传感器予以调整。使用真空或节气门阀的自动变速器，应用减少节气门阀推杆的方法进行调整。若以上调整无效，应拆检主油路调压阀或节气门阀。=6\*GB2⑹测量调速器油压，调速器油压应能随车速的升高而增大。将不同转速下测得的调速器油压与该变速器规定值比较，若油压低于标准值，说明调速器存在故障或调速器油路存在泄漏。这时应拆检自动变速器，检查调速器搞定螺栓是否松动，调速器油路密封环是否损坏，阀心是否卡滞或磨损过度。=7\*GB2⑺如果调速器油压正常，升档缓慢的原因可能是换档阀工作不良。这时应拆卸阀体检查，必要时要更换。2.7无前进挡2.7.1故障现象=1\*GB2⑴汽车倒档时正常，挂入前进D挡时不能行驶。=2\*GB2⑵换挡手阀在D挡位时汽车不能起步，在S、L挡位（或2、1挡位）时可以起步。2.7.2故障原因=1\*GB2⑴前进离合器打滑。=2\*GB2⑵前进单向离合器打滑。=3\*GB2⑶前进离合器油路泄露。=4\*GB2⑷换挡手柄调整不当。2.7.3故障排除=1\*GB2⑴检查调整换挡手柄位置。=2\*GB2⑵测量前进挡主油路油压。若油压低（说明主油路油压低），应拆检自动变速器，更换前进挡油路上各处密封圈。=3\*GB2⑶检查前进离合器，如果摩擦片烧坏或磨损过度，则应更换。=4\*GB2⑷若主油路油压和前进离合器均正常，这时应拆检前进单向离合器，如存在问题应予以更换。2.8无超速档2.8.1故障现象=1\*GB2⑴自动变速器不能从3挡升至超速挡=2\*GB2⑵在车速到达超速挡工作范围后，采用松油门几秒钟在踩油门的方法，自动变速器也不能升至超速挡。2.8.2故障原因=1\*GB2⑴超速挡开关故障。=2\*GB2⑵超速电磁阀故障。=3\*GB2⑶超速制动器打滑。=4\*GB2⑷超速行星排上的直接离合器或直接单向离合器故障。=5\*GB2⑸挡位开关故障。=6\*GB2⑹液压油温度传感器故障。=7\*GB2⑺节气门位置传感器故障。=8\*GB2⑻3—4换档阀卡滞。2.8.3故障排除=1\*GB2⑴对电控系统进行故障诊断，检查有无故障码输出。有故障码输出，根据故障码内容寻找原因。=2\*GB2⑵检查液压油温度传感器电阻值，如有异常，则应更换液压油温度传感器。=3\*GB2⑶检查挡位开关和节气门位置传感器的输出信号。挡位开关信号应与挡位手柄位置相符。节气门位置传感器输出电压应与节气门的开度成正比，如有异常，则应调整。如调整无效，则应更换。=4\*GB2⑷检查超速挡开关。在“ON”时，超速挡开关触点应断开，指示灯不亮；在“OFF”时，超速挡开关触点应闭合，指示灯亮起。如有异常，则应检查OD电路或更换超速挡开关。=5\*GB2⑸检查超速挡电磁阀的工作情况。打开点火开关，不起动发动机，按下OD开关，超速挡电磁阀应有工作声音。如果超速挡电磁阀没有接合声音，则应检查控制电路或更换超速挡电磁阀。=6\*GB2⑹用举升器把车举起，使四轮悬空。起动发动机，使自动变速器在前进挡工作，检查在无负荷状态下自动变速器的升档情况。如果能升入超速挡，并且车速正常，说明控制系统工作正常。如果不能升档是因为超速制动器打滑，所以在有负载的情况下不能升入超速挡。如果能升入超速挡，但升档后车速提不高，发动机转速下降，说明超速行星排中直接离合器或直接单向离合器故障。如果在无负荷情况下不能升入超速挡，说明控制系统存在故障。这时应拆检阀体，检查3—4换档阀。2.9无倒档2.9.1故障现象=1\*GB2⑴汽车在前进挡时能行驶，但是倒档时不能行驶。2.9.2故障原因=1\*GB2⑴换档手柄调整不当。=2\*GB2⑵倒档油路泄漏。=3\*GB2⑶倒档及高档离合器或低挡及倒挡制动器打滑。2.9.3故障排除=1\*GB2⑴检查并调查换档手柄的位置。=2\*GB2⑵检查倒档油路油压。油压低说明倒挡油路泄漏。这时，应拆检变速器进行修理。=3\*GB2⑶如果倒挡油路油压正常，应拆检变速器，更换损坏的离合器、制动器摩擦片或制动带。2.10频繁跳挡2.10.1故障现象汽车行驶时，自动变速器出现突然降挡现象，降挡后发动机转速升高，并产生换挡冲击。2.10.2故障原因=1\*GB2⑴节气门位置传感器故障。=2\*GB2⑵ 车速传感器故障。=3\*GB2⑶ 换挡电磁阀接触不良。=4\*GB2⑷ 控制系统电路故障。=5\*GB2⑸ 电控组件故障。2.10.3故障排除=1\*GB2⑴对电控自动变速器进行故障诊断。根据显示的故障码内容寻找故障原因。⑵测量节气门位置传感器。如有异常，则应更换。=3\*GB2⑶测量车速传感器。如有异常，则应更换。=4\*GB2⑷拆下自动变速器油底，检查电磁阀连接线路接头情况。=5\*GB2⑸检查控制系统电脑各接线端子的电压。如有异常，则应修复。2.11无发动机制动2.11.1故障现象=1\*GB2⑴在汽车行驶途中，当换挡手柄位于S、L挡或2、1挡位置时，松开油门踏板，发动机转速降至怠速，但汽车减速不明显。=2\*GB2⑵下坡时，自动变速器在前进低挡，但不能产生发动机制动作用。2.11.2故障原因=1\*GB2⑴换挡手柄位置不当。=2\*GB2⑵挡位开关调整不当。=3\*GB2⑶2挡强制制动器打滑或低挡及倒挡制动器打滑。=4\*GB2⑷控制发动机制动的电磁阀故障。=5\*GB2⑸阀体故障。=6\*GB2⑹自动变速器故障。2.11.3故障排除=1\*GB2⑴对电控自动变速器进行故障诊断，根据显示的故障码内容寻找故障原因。=2\*GB2⑵路试检查自动变速器有无打滑现象。如打滑，则应拆检变速器。=3\*GB2⑶如果换挡手柄在S挡位时没有发动机制动作用，但在L挡位时有发动机制动作用，说明2挡强制制动器打滑，应进行修理。=4\*GB2⑷如果换挡手柄在L挡位时没有发动机制动作用，但在S挡位有制动作用，说明低挡及倒挡制动器打滑，这时应进行修理。=5\*GB2⑸检查控制发动机制动作用的电磁阀是否存在故障，若有故障，应修复或更换。=6\*GB2⑹拆检阀体，清洗所有的控制阀。=7\*GB2⑺检查电脑各接线端子电压，如果正常，再检查各个传感器电压；如有异常，再做进一步检查。=8\*GB2⑻更换新电脑重新实验，如果故障消失，说明电脑损坏。2.12无锁定2.12.1故障现象=1\*GB2⑴汽车行驶中，其车速、挡位已经满足离合器锁定条件，但锁定离合器仍没有锁定作用。=2\*GB2⑵油耗增大。2.12.2故障原因=1\*GB2⑴锁定电磁阀故障。=2\*GB2⑵锁定控制阀故障。=3\*GB2⑶变矩器中锁定离合器损坏。2.12.3故障排除=1\*GB2⑴检查锁定电磁阀，如果电路正常，则应更换锁定电磁阀。=2\*GB2⑵检查清洗锁定控制阀。若有问题，不能修复，则应更换阀体。=3\*GB2⑶若控制系统无故障，则应更换变矩器。2.13不能强制降挡2.13.1故障现象汽车以3挡或超速挡行驶时，突然把油门踏板踩到底，自动变速器不能立即降低一个挡位，使汽车加速无力。2.13.2故障原因=1\*GB2⑴节气门拉索或节气门位置传感器调整不当。=2\*GB2⑵强制降挡开关损坏。=3\*GB2⑶强制降挡电磁阀短路或短路。=4\*GB2⑷强制降挡阀卡滞。2.13.3故障排除=1\*GB2⑴检查节气门拉索或节气门位置传感器的安装情况。如有异常，则应重新调整。=2\*GB2⑵检查强制降挡开关。在油门踩到底时，强制降挡开关触点应闭合；松开油门，强制降挡开关触点应断开。如果油门踩到底时，强制降挡开关触点没有闭合，可用手触动开关。如果按下开关后触点能闭合，说明开关安装不适应，应重新调整；如果按下开关触点不闭合，说明开关损坏，应更换。=3\*GB2⑶检查强制降挡电磁阀工作情况，如有异常，应进行更换。=4\*GB2⑷拆卸阀体，分解清洗强制降挡控制阀，阀心若有问题，则应更换阀体总成。3自动变速器基本检修案例分析3.1自动变速器检修案例分析3.1.1案例一：雷诺商务车自动变速器故障检测与维修03款雷诺风景商务车，搭载法国雪铁龙公司生产的AL4型4速电子控制自动变速器，在行使时，换挡点时好时坏（有时发动机转速2000转/分钟换挡,有时发动机转速3000转/分钟换挡）故障分析，首先根据上述故障特点，汽车变速器能正常工作，只是换挡点不对，说明自动变速器内部本身没有故障，也就是说自动变速器机械部分没有故障，只有自动变速器电路和油压控制系统会出现这样的故障。自动变速器和油压控制系统相比较，根据故障排除方法，由简单到复杂的顺序，电路检查比油压控制系统检查简单，所以应先检查电路，用解码器检测，读取故障码，电脑储存没有故障。读取数据流，发现节气门位置传感器信号时有时无。打开节气门位置传感器（滑动触点式），发现滑动触点脱落，用电烙铁把滑动触点焊接好装上，故障就排除了。4.3曲轴箱强行通风（PCV）系统。3.1.2案例二捷达自动变速器故障维修案例故障现象：换挡杆锁止电磁铁响一辆2000年捷达都市先锋AT轿车，装用AHP型发动机和01M型4挡自动变速器。行驶里程为1.5万km，车主反映当换挡杆拨到R挡时，换挡杆锁止电磁铁“咔嗒、咔嗒”响。故障检测：试车发现当锁止电磁铁“咔嗒、咔嗒”响时，手摸换挡杆有振动感，试将换挡杆推到其他挡位，则没有异常。换挡杆锁止电磁铁位于换挡杆的下部，其作用是在接通点火开关且踩下制动踏板时，电磁铁解除P挡位的锁止功能，允许换挡杆可以挂入其他挡位；否则，电磁铁处于锁止状态，防止换挡杆从P挡位滑到其他挡位。由此可知，锁止电磁铁“咔嗒、咔嗒”响与变速器控制单元有关.连接汽车故障电脑诊断仪V.A.G1551，输入01（选择快速数据传输功能）-02（自动变速器地址码），按“Q”键确认后，结果显示“电控单元无应答”。电控单元不能被访问，应首先检查其供电是否正常。电控单元共有68个脚，其1脚接地，45脚接30号线，23脚接15号线，60脚经14号熔丝接15号线。经检查上述各路供电都正常，怀疑电控单元损坏。更换电控单元后，将换挡杆拨到R挡，换挡杆锁止电磁铁不再“咔嗒、咔嗒”响，用V.A.G1551检查也能被访问，至此故障排除。提示：由于该车控制单元出现故障，换挡杆锁止电磁铁将会在R挡时不受约束地处于紊乱地动作状态，产生异响。同时，系统进入应急状态，当换挡杆位于D位时，系统只能以3挡实现应急起动。这种情况下一般驾驶员不会觉察到明显的挡位异常感觉，所以用户凭直觉认为是R挡有异响，将车开到服务站进行维修。故障现象：车辆起步困难，加速不良且燃油消耗高一辆2001年产捷达都市先锋AT轿车，行驶里程为5.1万km。车主反映该车起步困难，发动机加速不良，而且燃油消耗较大。故障检测：对该车进行路试，将换挡杆分别置于2、3和D位，踩下加速踏板，发现车速表与发动机转速表上升速度不对应。在换挡杆置于1和R位时，汽车起步时要加大油门才能正常起步。凭直觉，笔者认为该车故障原因是液力变矩器中固定导轮的单向离合器打滑。为了进一步确定故障原因，对自动变速器进行失速试验。拉紧驻车制动器，将制动踏板踩到底，为了保证安全，可用木楔块将四个车轮的前后卡住。在发动机运转的情况下，分别将换挡杆置于1、2、3、D和R挡，使变速器油温升至50～80℃正常范围。猛踩加速踏板至节气门全开，迅速读出发动机失速时的转速（试验时应注意，每次试验的持续时间不能超过5s，而且两次试验间隔时间至少为15s，以防止自动变速器油液温度过高），在3挡和D挡，失速时的发动机转速分别为800～900r/min，1200～1300r/min，维修手册上的标准数值一般为2000r/min左右，看来失速状态下的转速明显偏低。为了验证发动机的加速性能，把换挡杆置于N位，发动机运转至正常温度后，迅速踩下加速踏板，发动机转速上升迅速，声音宏亮，说明发动机加速性能良好。至此，可以确定故障原因为液力变矩器中支承导轮的单向离合器打滑。由于没有维修液力变矩器的设备，所以只能更换液力变矩器。更换液力变矩器后试车，故障排除。3.1.3案例三.奔驰300E轿车自动变速器检测与维修故障现象：一辆奔驰300E轿车前进行驶车速近45km/h时，发动机突然空转，动力明显与后桥传动脱节。检查变器油位，在油尺上已观察不到。放出油底壳变矩器里的油，只有5L左右，而且油质严重变黑并伴有焦糊味。初步判断为K1离合器(Ⅲ、Ⅳ档)摩擦片烧坏。故障检修首先，在不动变速器的情况下，更换变速器油及其滤清器，然后用压力表测量压力正常，路试时故障依旧，所以必须拆下变速器修理。拆开变速器检查，K1合器摩擦片全部烧毁，漏出钢片，压板因与钢片摩擦接触而拉出沟痕，离合器活塞油封也因摩擦过热而被烧坏。在发现故障之后，车辆又行驶了几个小时，造成液压控制系统严重脏污，使控制阀和活塞环也有不同程度的拉伤和磨损。故障分析

经分析确认，这起故障产生的原因是自动变速箱缺油。因此，离合器在接合时，由于压力不足而处于半接合状态。加速时摩擦片高速旋转，与压板摩擦产生高温使之损坏。

通过这起机械故障所应吸取的教训是：=1\*GB2⑴要经常检查变速器的油位。=2\*GB2⑵行驶里程到保养期时，一定要吏换自动变速箱油及其滤清器。=3\*GB2⑶遇到自动变速箱有异常现象时应立即送修，不得勉强行驶，以防造成不必要的损失。结论通过本论文细致的研究，了解了自动变速器的基本组成结构，自动变速器的工作状态以及相关部件的工作原理及组成。总结出自动变速器的基本检修思路。检修自动变速器与检修传统变速器方法是不一样的，有很多修理工在接到自动变速器车辆时，像检修传统变速器一样，直接拆下打开，把摩擦片、油封、润滑油换掉，装上后，故障依然存在，其实很多情况下也许不需要打开自动变速器故障即可排除。所以在检修自动变速器时，必须要有目的地进行检修。通常接到一辆自动变速器的车，要做到以下8项检查，即基本检查、道路试验、失速试验、时滞实验、油压检查、故障码分析、数据流分析和电脑电路分析，以上8项检查基本上包括了自动变速各个部位的检查与诊断。=1\*GB2⑴基本检查包括：发动机怠速检查，节气门位置检查，自动变速器油压检查，P/N启动开关检查，换档杆位置检查等。=2\*GB2⑵道路试验主要检查自动变速器换档点是否正确。=3\*GB2⑶失速试验检查包括：发动机输出功率、变矩器性能和离合器打滑情况等。=4\*GB2⑷自动变速器时滞试验检测（有些车型能做，有些车型不能做，看说明书而定）。=5\*GB2⑸自动变速器油压检查，可用油压表进行。=6\*GB2⑹故障码分析、数据流分析和电脑电路分析。电控发动机故障诊断方法大同小异，要使用解码器进行自动变速器电路分析。本论文细致而又全面的介绍了自动变速器常见的故障现象以及故障原因，并从工作原理的角度对各种故障进行的解析。此后又对自动变速器的检修方法做了一次简单的概述，介绍变速器检修的入手及基本策略。最后又列举出3种自动变速器的故障检测与维修，对变速器的检测有给予了一定的补充，相信这会对自动变速器的修理起到不错的辅助作用。致谢本论文是在宋老师的精心指导下完成的。感谢宋老师耐心的指导，细心的纠正论文中的错误，宋老师从最简单的论文格式，题材等许多方面教会了我们如何撰写一个合格的毕业论文，在论文的初期又给我们很多的建议和纠正指导，在此对宋老师的指导表示诚挚的谢意。另外也要感谢伟大的母校给了我们这么大的资料库，让我们可以在里面尽情的查阅自己想要的资料图书，感谢她对我们的培养，我们永远不会忘记我们永远是你的学生。参考文献[1]曹振峰主编《怎样维修自动变速器》北京机械工业出版社[2]杨柳青主编《汽车检测与诊断技术》同济大学出版社2009年2月[3]一汽丰田培训资料2007[4]李东江：<<国产自动变速器的检修手册》[5]宋福昌，<<自动变速器的结构与检修图解》2005[6]李春明：<<汽车电器设备与维修》2007[7]蔡广新：<<汽车机械基础》2008[8]张广辉：<<汽车故障诊断技术》[9]岱伟：<<自动变速器的检测与维修》[10]工程机械概论\张洪、贾志询主编.-北京：治金工业出版社2006.9[11]机械员\张凤山，静永臣编.-北京：机械工业出版社2007.2专业课程设计任务书一、目的与要求《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。二．主要内容表1精锻机上料机械手主要技术参数手臂运动形式（圆柱坐标式抓取重量60kgf自由度4个手手臂运动行程和速度水平伸缩500mm设定点2升降600mm设定点2左右旋转200度设定点3手腕回转和速度180度设定点2手指夹持范围四种规格90-120定位方式和定位精度机械挡块+-1mm控制方式点位程控，开关板预选驱动方式液压kgf/cm2（1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设（2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1总体方案设计第2天2绘制部件及总体设计草图第5天3绘制零件图第8天4绘制液压原理图第9天5绘制电器原理图第10天6绘制正式图第12天7编写专业课程设计报告第13天8答辩第14天四、课程设计成果要求1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）；2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）；3．液压原理图和电器控制原理图各一张；4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。五、考核方式专业课程设计的成绩评定采用四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。学生姓名：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊指导教师：杨晓红、花广如、杨化动2011年12月30日一机械手动作过程和主要设计参数介绍1.1任务概述本次专业课程设计的任务是设计精锻机上料机械手。本机械手是为精锻机服务的，具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，可大大减少工人的劳动强度，并且大大提高上料的效率。工业机械手是一种新型的自动化装置，它可根据作业的要求，按照预先确定的程序搬运物体，装卸零件以及操持喷枪、焊把等工具区完成一定的任务，因此它可在繁重、高温和多粉尘等劳动条件较差的作业中，部分地代替人工操作。1.2精锻机上料机械手的动作过程当旋钮打向回原点时，系统自动地回到左上角位置待命。当旋钮打向自动时，系统自动完成各工步操作，且循环动作。当旋钮打向手动时，每一工步都要按下该工步按钮才能实现。1.3精锻机上料机械手的总体设计简图由动作要求和实际生产检验的综合考虑，初步拟定机械手结构简图如下：精锻机上料机械手结构示意图1.4精锻机上料机械手的结构设计由结构示意图得，该上料机械手有4个自由度：1、腕部的回转运动。2、臂部的水平移动。3、腰部的上下移动。4、机身的回转运动。1.5精锻机上料机械手主要技术参数,见下表手臂运动形式（圆柱坐标式抓取重量60kgf自由度4个手手臂运动行程和速度水平伸缩500mm设定点2升降600mm设定点2左右旋转200度设定点3手腕回转和速度180度设定点2手指夹持范围四种规格90-120定位方式和定位精度机械挡块+-1,mm控制方式点位程控，开关板预选驱动方式液压kgf/cm2二整体方案设计2.1机械手的设计参数抓重：60kg；自由度数：4个；坐标形式：圆柱坐标；最大工作半径：1700毫米；手臂最大中心高：2300毫米；手臂运动参数；手臂伸缩范围：0~500毫米手臂伸缩速度：伸出176毫米每秒；缩回233毫米每秒；手臂升降范围：0~600毫米；手臂升降速度：上升102毫米每秒；下降152毫米每秒；手臂回转范围：00~2000(实际使用为950)；手臂回转速度：630每秒；手腕运动参数：手腕回转范围:00~1800；手腕回转速度：2010每秒；手指夹持范围：Φ90-Φ120毫米；缓冲方式及定位方式：手臂伸缩：伸出时由行程开关适时切断油路，手臂缓冲，缩回时由行程开关控制返回终了位置。手臂升降：上升时是靠可调碰铁触动行程开关而发信，使电液换向阀变为“o”型滑阀机能，切断油路而实现缓冲定位，下降时靠油缸端部节流缓冲，由行程开关控制终了位置。手臂回转：采用行程节流阀（双向使用）减速缓冲，用定位油缸驱动定位销而定位。手腕回转：采用行程开关发信，切断油路滑行缓冲，死挡块定位。驱动方式：液压控制方式：点位程序控制2.2机械手实现的动作机械手原位→机械手前伸→机械手上升→机械手抓取并夹紧→机械手后退机械手左转→机械手前伸→机械手松开→机械手下降→机械手右转→退至原位2.3机械手的结构组成本机械手系统由执行系统、驱动系统和控制系统组成。执行系统包括手部、手臂、手腕。驱动系统包括动力源、控制调节装置和辅助装置组成。控制系统由程序控制系统和电气系统组成。

2.4机械手的工作过程立式精锻机和自动上料机械手等的配置如图2-4-1所示。被加热的坯料由运输车2送到上料位置后，自动上料机械手3将热坯料搬运到立式精锻机1上锻打，其成品锻件由下料机械手4送立式精锻机上取下并送到转换机械手5上，转换机械手先把锻件翻转90°成水平位置，由丙烷切割装置6将两端切齐，切割完毕，转换机械手5的手臂再水平回转87°，将锻件水平放置到下料运输装置7上，运送到车间外面的料仓处进行冷却。自动上料机械手3在此精锻生产线上可以完成取料、喂料和变换工位等动作。2.5机械手的座标型式与自由度选择按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度。2.6机械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部。2.7机械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转液压缸。2.8机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由液压缸来实现。2.9机械手的驱动方案设计由于液压压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用液压压传动方式。2.10机械手的控制方案设计考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。三机械手具体结构设计各机构设计3.1手部抓紧机构设计计算3.1.1对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。图2.1机械手开闭示例简图3、力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。4、手指应有一定的强度和刚度5、其它要求因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。3.1.2拉紧装置原理油缸右腔停止进油时，液压力夹紧工件，油缸右腔进油时松开1、右腔推力为FP=（π／4）D²P（2.1）=（π／4）0.5²2510³=4908.7N2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：F1=（2b／a）（cosα′）²N′（2.2）其中N′=498N=392N，带入公式2.2得：F1=（2b／a）（cosα′）²N′=(2150/50)（cos30º）²392=1764N则实际加紧力为F1实际=PK1K2/η（2.3）=17641.51.1/0.85=3424N经圆整F1=3500N3、计算手部活塞杆行程长L,即L=（D/2）tgψ（2.4）=25×tg30º=23.1mm经圆整取l=25mm4、确定“V”型钳爪的L、β。取L/Rcp=3（2.5）式中：Rcp=P/4=200/4=50（2.6）由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150取“V”型钳口的夹角2α=120º，则偏转角β按最佳偏转角来确定，查表得：β=22º39′5、机械运动范围（速度）【1】（1）伸缩运动Vmax=500mm/sVmin=50mm/s（2）上升运动Vmax=500mm/sVmin=40mm/s（3）下降Vmax=800mm/sVmin=80mm/s（4）回转Wmax=90º/sWmin=30º/s所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s6、手部右腔流量Q=sv（2.7）=60πr²=60×3.14×25²=1177.5mm³/s7、手部工作压强P=F1/S（2.8）=3500/1962.5=1.78Mpa3.1.3手部液压缸尺寸计算手部受力计算手臂的行程为100mm.速度为400mm/s,起动和制动的时间为0.2s水平伸缩直线运动油缸驱动力P的计算根据受力平衡有：G参与运动的零部件的总重量（包括工件）200N当量摩擦系数0.18导向杆的摩擦阻力分别为a,b杆的摩擦阻力Ra，Rb分别为导向套左右端的受力a导向套的长度200mmL工件重心距离导向套的长度100mm水平移动油缸受力状态手部油缸驱动力计算活塞杆，缸盖，缸壁，伸缩油管之间的摩擦阻力0.05P密封装置处的摩擦阻力0.05P油缸回油腔低压油造成的阻力，取为0.05P手臂起动或制动时活塞杆上受到的平均惯性力从静止加速到工作速度的速度变化量起动的时间取为0.2s油缸驱动力844N油缸的尺寸：当油进入无杆腔有：（工作压力），取根据标准油缸外径(JB1068-67)取80mm,所以壁厚为10mm活塞杆的计算计算得d=44mm手臂的伸缩行程为200mm,根据其它零部件的安装所需间隙，总长取活塞杆l=240mm。材料选择缸筒工程机械、锻压机械等工作压力较高的场合，常用20、35、45号钢的无缝钢管。其中，20号钢用的较少，因为其较软，机械强度也低，加工粗糙度不宜保证。须与缸盖、管接头、耳轴等零件焊接的缸筒用35号钢，并在粗加工后调质。不与其它零件焊接的缸筒，常用45号钢调质，调制处理的目的是保证强度高、加工性好，一般调质到HB241～HB285。这里液压缸筒选用45号钢调质.缸筒内径采用H7配合。内孔表面的粗糙度，当活塞采用橡胶密封圈时，取R0.4～R0.1。活塞活塞材料常用耐磨铸铁、铝合金或钢外面覆盖一层青铜、黄铜和尼龙等耐磨套。本方案活塞材料选用45号钢。缸盖及活塞杆导向套缸盖采用35号钢或45号钢锻件，或ZG35、ZG45及HT250、HT300、HT350等铸铁材料。活塞杆导向套可以是缸盖本身，但最好在内表面堆焊黄铜、青铜或其它耐磨材料。活塞杆导向套也可另外压入，采用铸铁、黄铜、青铜、或尼龙。这里材料选取45号钢。活塞杆活塞杆有实心和空心两种。实心的用35或45号钢，要求高的可用40Gr钢。空心的用35号、45号无缝钢管、并要求活塞杆的一端留出焊接和热处理的通气孔d。缸的活塞杆也选45号钢。液压缸的缓冲、排气与密封以上设计液压缸负载不是很大，而且运行速度慢，所以不设置制动机构。这两个液压缸直径和行程不是很大，不再专门设置排气装置，安装时一次将气排空。关于密封，活塞与缸筒间、缸筒与活塞杆导套间采用O型密封圈,活塞杆与活塞杆导套间采取Y型密封圈，Y型密封圈的唇边面向高压区。为防止大臂安装后会出现偏心，在安装现场调配平衡重。手部活塞杆的稳定性校核因为l>15d，所以活塞杆需要稳定性校核油缸安装属于两端固定，长度折算系数弹性模量特定柔度值活塞杆横截面的惯性半径i=d/4=44/4=11mm安全系数活塞杆的面积F=3.14*d*d/4=2160mm活塞杆的计算柔度属于大柔度杆其临界力,活塞杆稳定性符合要求手部缸体的螺栓链接计算确定油缸缸筒与缸盖采用螺栓连接，此种方式能够使液压缸紧凑牢固。在这种链接中，每个螺栓在危险剖面上承受的拉力为工作载荷Q和剩余预紧力之和，即：Q：工作载荷（N）P：缸盖受到的合成液压力，即驱动力（N）Z：螺栓数目：剩余预紧力，则螺栓取螺栓公称直径为6数目4安全系数2k=1.8所以，满足强度条件。3.2腕部回转机构设计计算腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转±90º角速度W=45º/s以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，长度l=650mm。3.2.1计算扭矩M1设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：M1=F×S（3.9）=10×9.8×0.2=19.6（N·M）工件FSFSF图3-3腕部受力简图油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M2F=5kgS=10cm带入公式3.9得M2=F×S=5×9.8×0.1=4.9（N·M）摆动缸的摩擦力矩M摩F摩=300（N）（估算值）S=20mm（估算值）M摩=F摩×S=6（N·M）4、摆动缸的总摩擦力矩MM=M1+M2+M摩=30.5（N·M）（3.10）5.由公式（4.2）T=P×b（ΦA1²-Φmm²）×106/8（3.11）其中：b—叶片密度，这里取b=3cm；ΦA1———摆动缸内径,这里取ΦA1=10cm；Φmm———转轴直径,这里取Φmm=3cm。所以代入（3.11）公式P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）×106=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106=0.89Mpa又因为W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b所以Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8φA1=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8=0.27×10-4m³/s=27ml/s3.2.2螺旋摆动液压缸尺寸设计计算1来复螺旋牙形的设计1、梯形牙形梯形牙形的来复副是国内应用较多一种牙形,在此所用来复油缸的牙形中,取平均半r=20-40mm，取半径r=20mm，取牙形高h=4mm,来复母和来复杆的内外径之差均为h，根据运动副的特点,，其牙形为齿侧定心，如图，端面牙宽B=2r*sin(3.14/Z)(Z为来复螺旋的头数，通常Z=6)图8端面牙型端面牙隙Z1=0.5-1(mm)根据端面牙型各参数，利用螺旋角可算出法面牙型各参数。2、油缸活塞的设计从来复螺旋运动副的讨论，可得到计算压力和流量的关系式：当油缸的来复螺旋副结构和所需转动的负载确定后，K1和K是定值，因此从二式可得，这样,可根据整个液压回路要求,合理选用升角和活塞面积。一般的来复油缸把升角选得小一些,(约50度左右)，而活塞面积大一些，如为细长油缸，则升角选为60度左右，塞面积则小一些。计算得，螺旋杆直径R1=20mm长度L1=110mm螺旋套筒内径R2=25mm外径R3=30mm长度L2=140mm缸体内径R4=30mm外径R5=40mm长度L3=120mm外法兰直径R5=50mm材料选择来复油缸的活塞上总有来复螺旋和花键或双来复螺旋二个运动副,故需用较高强度的材料,而对活塞与缸体的运动副,则要求活塞耐磨而不咬死,故活塞常常采用二种材料组合起来，而对活塞主体45钢或40铬，而活塞部分采用HT或ZQAL9-4.。为了便于加工,活塞可采用同一材料,但在活塞上需用鼓形密封圈和尼龙环的组合结构与缸体配合。轴承的选用活塞在单来复油缸缸体中作旋转运动又作直线运动,在双来复油缸缸体中则处于二个升角不同的旋转运动副中,因此主轴不但承受径向力且又承受轴向力,油缸结构中既有能承受轴向推力的滚动轴承,还有滑动轴承。按静载荷选用滚动轴承：C>1.5W式中C轴承额定静载荷（kgf）W载荷引起的轴向载荷（kgf）经计算，选用轴承型号为30143.3臂部伸缩机构设计计算手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。手臂的伸缩速度为200m/s行程L=500mm1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】Q=sv=200×π×40²=1004800mm³/s=0.1/10²m³/s=1000ml/s2、手臂右腔工作压力，公式（2.8）得：〖4〗P=F/S（2.12）式中：F——取工件重和手臂活动部件总重，估算F=10+20=30kg，F摩=1000N。所以代入公式（2.12）得：P=（F+F摩）/S=（30×9.8+1000）/π×40²=0.26Mpa3、绘制机构工作参数表如图2.4所示：图2.4机构工作参数表4、由初步计算选液压泵〖4〗所需液压最高压力P=1.78Mpa所需液压最大流量Q=1000ml/s选取CB-D型液压泵（齿轮泵）此泵工作压力为10Mpa，转速为1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之间，可以满足需要。5、验算腕部摆动缸：T=PD（ΦA1²-Φmm²）ηm×106/8（2.13）W=8θηv/（ΦA1²-Φmm²）b（2.14）式中：Ηm—机械效率取：0.85～0.9Ηv—容积效率取：0.7～0.95所以代入公式（2.13）得：T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8=25.8（N·M）T<M=30.5（N·M）代入公式（2.14）得：W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03=0.673rad/sW<π/4≈0.785rad/s因此，取腕部回转油缸工作压力P=1Mpa流量Q=35ml/s圆整其他缸的数值：手部抓取缸工作压力PⅠ=2Mpa流量QⅠ=120ml/s小臂伸缩缸工作压力PⅠ=0.25Mpa流量QⅠ=1000ml/s臂部液压缸尺寸设计计算臂部的伸缩油缸采用单作用式直线油缸工作载荷的计算油缸提升的工作载荷为F,则F＝K(G+Fa)/η其中K——安全系数，取K＝1.5G——运动部件所受的重力，若取m＝200kg，则G＝mg＝200×9.8＝1920NFa——惯性载荷，Fa＝G·a/g,取起动时油缸活塞加速度a＝14m/s,则Fa＝G·a/g＝980×14/9.8＝4200Nη——液压缸的机械效率，取η＝0.9∴F＝K(G+Fa)/η＝1.5×(1920+4200)/0.9＝8700N主要尺寸的确定D＝其中，φ——活塞杆直径d与D的比值，即φ＝d/D,这里取φ＝0.52。F——工作载荷，前已计算过，为8700N.——工件提升时有杆腔的压强，取＝2MPa——工件提升时无杆腔的压强，取＝0MPa最后得液压缸内径也即活塞直径D＝＝＝55.31mm若按标准取D＝60mm,则取d＝D＝60×0.52＝31mm∴取D＝60mm,d＝31mm。(3)液压缸行程的制定升降液压缸的行程在总体方案中根据工艺要求已给出，这里为500mm.材料选择缸筒工程机械、锻压机械等工作压力较高的场合，常用20、35、45号钢的无缝钢管。其中，20号钢用的较少，因为其较软，机械强度也低，加工粗糙度不宜保证。须与缸盖、管接头、耳轴等零件焊接的缸筒用35号钢，并在粗加工后调质。不与其它零件焊接的缸筒，常用45号钢调质，调制处理的目的是保证强度高、加工性好，一般调质到HB241～HB285。这里液压缸筒选用45号钢调质.缸筒内径采用H7配合。内孔表面的粗糙度，当活塞采用橡胶密封圈时，取R0.4～R0.1。活塞活塞材料常用耐磨铸铁、铝合金或钢外面覆盖一层青铜、黄铜和尼龙等耐磨套。本方案活塞材料选用45号钢。缸盖及活塞杆导向套缸盖采用35号钢或45号钢锻件，或ZG35、ZG45及HT250、HT300、HT350等铸铁材料。活塞杆导向套可以是缸盖本身，但最好在内表面堆焊黄铜、青铜或其它耐磨材料。活塞杆导向套也可另外压入，采用铸铁、黄铜、青铜、或尼龙。这里材料选取45号钢。活塞杆活塞杆有实心和空心两种。实心的用35或45号钢，要求高的可用40Gr钢。空心的用35号、45号无缝钢管、