1、 MASTERARBEIT zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science ber das Thema Konstruktion und Simulation f r ein Hydrauliksystem eines elektrischangetriebenen 3-Gang-Automatikgetriebes Thema: Konstruktion und Simulation f r ein Hydrauliksystem eines elektrischangetriebenen 3-Gang-Automatikget
2、riebes Aufgabenstellung: Ein elektrischangetriebenes 3-Gang-Automatikgetriebe, wird als drei miteinander verkoppelte Einfachplanetenrads tze konstruiert. Der Gangwechsel wurde durch die, ber ein Hydrauliksystem angesteuerte Bet tigung der drei am Geh use angeordneten Lamellenbremsen nach Schaltlogik
3、 realisiert. Ziel dieser Arbeit ist es, das Hydrauliksystem des elektrischangetriebenen Automatikgetriebes zu konstruieren. Die Konstruktion schlie t die Auslegung des Druckbegrenzungsventils, des Sicherheitsventils, des Hydrauliksteuerblocks, der Zahnringpumpe, des Schmierungssystems, sowie der lve
4、rsorgung an. Mit Hilfe der Software Mathcad werden Druckbegrezungsvetil, Sicherheitsventil und Schmierungssystem berechnet. Alle Bauteile werden mit dem 3D-CAD-Programm Creo Parametric 2.0 nach 3D-Modellen entworfen. Dabei wird das Hydrauliksystem mit der Simulationssoftware ITI SimulationX in den S
5、imulationsmodellen modelliert und anschlie end, um die Realisierbarkeit dieser Konstruktion nachzuweisen, in unterschiedlichen Temperaturen simuliert. Bochum, den 22.10.2013 Prof. Dr-Ing. P. Tenberge Selbstst ndigkeitserkl rung Hiermit versichere ich, dass ich die Arbeit selbstst ndig angefertigt, a
6、u er den im Quellen- und Literaturverzeichnis sowie in den Anmerkungen genannten Hilfsmitteln keine weiteren benutzt und alle Stellen der Arbeit, die anderen Werken dem Wortlaut oder dem Sinn nach entnommen sind , unter Angabe der Quellen als Entlehnung kenntlich gemacht habe. _ Unterschrift Inhalts
7、verzeichnis I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis . I Abbildungsverzeichnis . V Tabellenverzeichnis . VIII Nomenklatur . X 1 Einleitung . 1 1.1 Stand der Technik . 1 1.2 Ziel der Arbeit . 2 2 Grundlagen der Konstruktion f r das Hydrauliksystem . 4 2.1 Grundlagen des 3-Gang-Automatikgetriebes. 4 2.
8、2 Funktionsbeschreibung der Schaltelemente . 5 2.3 Funktionsbeschreibung des Hydrauliksystems . 6 3 Rechnerische Konstruktion des Hydrauliksystems . 9 3.1 Rechnerische Auslegung des Schmierungssystems . 9 3.1.1 Bestimmung des Volumenstroms einzelner Komponenten f r die K hlung . 9 3.1.2 Berechnung d
9、er hydraulischen Blenden . 10 3.2 Rechnerische Auslegung der lpumpe . 15 3.2.1 Grundlagen der Zahnringpumpe . 16 3.2.2 Auslegung des Innen- und Au enrotors. 18 3.2.3 Auslegung des Saug- und Druckbereichs . 21 3.2.4 Festigkeitsnachweis an den kritischen Querschnitten der Welle . 23 Inhaltsverzeichnis
10、 II 3.3 Berechnung des Druckbegrenzungsventils . 24 3.3.1 Funktionsbeschreibung . 24 3.3.2 Auslegung des Druckbegrenzungsventils und Auswahl der Druckfeder . 26 3.4 Berechnung des Sicherheitsventils . 29 3.4.1 Funktionsbeschreibung . 29 3.4.2 Auslegung des Sicherheitsventils und Auswahl der Druckfed
11、er . 30 4 Modellierte Konstruktion der Hydraulikeinheit . 34 4.1 Modellierte Konstruktion der lpumpe . 35 4.1.1 Modellierung des Laufradsatzes der Zahnringpumpe . 36 4.1.2 Modellierung des Vordeckels . 37 4.1.3 Auswahl des Radialwellendichtrings . 37 4.2 Modellierte Konstruktion des Hydrauliksteuerb
12、locks . 38 4.2.1 Modellierung der Magnetventile . 40 4.2.2 Auswahl der O-Ringe . 41 4.2.3 Modellierung des Druck- und Temperatursensors . 42 4.3 Modellierte Konstruktion der lversorgung . 42 4.3.1 Modellierte Konstruktion der lversorgung f r Getriebeh lle und Deckel . 45 4.3.2 Modellierte Konstrukti
13、on der lversorgung im Hydrauliksteuerblock . 46 4.4 Modellierung der lwanne und des lfilters . 48 5 Simulation f r das Hydrauliksystem . 50 5.1 Modellierung f r die Simulation des Hydrauliksystems . 50 5.1.1 Simulationsmodell der lpumpe . 52 5.1.2 Simulationsmodell des Druckbegrenzungsventils . 54 5
14、.1.3 Simulationsmodell des Sicherheitsventils . 57 Inhaltsverzeichnis III 5.1.4 Simulationsmodell des Schmierungssystems . 58 5.1.5 Simulationsmodelle der Magnetventile . 59 5.1.5.1 Simulationsmodell des Magnetventils A . 60 5.1.5.2 Simulationsmodelle f r Magnetventil B und Magnetventil C. 63 5.1.6
15、Simulationsmodelle der Schaltelemente . 67 5.1.6.1 Simulationsmodell f r Schaltelement A . 67 5.1.6.2 Simulationsmodell f r Schaltelement B und C . 69 5.2 Analyse der Volumenstr me des Hydrauliksystems . 70 5.2.1 Analyse der Volumenstr me des Schmierungssystems . 71 5.2.1.1 Analyse der Volumenstr me
16、 des Schmierungssystems unter . 71 5.2.1.2 Analyse der V olumenstr me des Schmierungssystems unter , und . 72 5.2.2 Analyse der Volumenstr me des Schaltelements A, B und C . 73 5.2.2.1 Analyse der Volumenstr me des Schaltelements A, B und C unter . 73 5.2.2.2 Analyse der Volumenstr me des Schaltelem
17、ents A, B und C unter , und . 75 5.3 Analyse der ldrucke des Hydrauliksystems . 76 5.3.1 Analyse f r den, von der lpumpe erzeugten ldruck . 76 5.3.1.1 Analyse f r den, von der lpumpe erzeugten ldruck unter . 76 5.3.1.2 Analyse f r den, von der lpumpe erzeugten ldruck unter , und . 78 5.3.2 Analyse f
18、 r den Druckabfall der Blenden im Schmierungssystem . 79 5.3.2.1 Analyse f r den Druckabfall der Blenden im Schmierungssystem unter 79 Inhaltsverzeichnis IV 5.3.2.2 Analyse f r den Druckabfall der Blenden im Schmierungssystem unter , und . 80 5.3.3 Analyse f r die ldrucke in den Schaltelementen . 81
19、 5.3.3.1 Analyse f r die ldrucke in den Schaltelementen unter . 81 5.3.3.2 Analyse f r die ldrucke in den Schaltelementen unter , und . 83 5.4 Simulation des Sicherheitsventils unter Blockade des K hlsystems . 84 6 Fazit und Ausblick . 86 Literaturverzeichnis . 88 Anhang . 90 MathCAD-Protokoll-Druck
20、begrenzungsventil . 90 MathCAD-Protokoll-Sicherheitsventil . 97 MathCAD-Protokoll-lversorgung . 104 KISSsoft-Protokoll-Welle der Zahnringpumpe .118 KISSsoft-Protokoll-Schraubenverbindungen f r den Hydrauliksteuerblock. 130 Abbildungsverzeichnis V Abbildungsverzeichnis Abbildung 2-1 Schema des 3-Gang
21、-Getriebes 1 . 4 Abbildung 2-2 Schema des Hydrauliksystems . 7 Abbildung 3-1 Dichte und kinematische Viskosit t des Hydraulik ls HLP 46 . 12 Abbildung 3-2 Struktur der Blende 5 . 13 Abbildung 3-3 Vereinfachte Darstellung einer Zahnringpumpe. . 16 Abbildung 3-4 Struktur des Innen- und Au enrotors . 1
22、9 Abbildung 3-5 Geh use f r Ansaugung und Verdr ngung. 21 Abbildung 3-6 Berechnung der Ma e des Druck-und Saugbereichs . 22 Abbildung 3-7 Modell der Welle und kritische Querschnitte . 23 Abbildung 3-8 Struktur des Druckbegrenzungsventils . 24 Abbildung 3-9 Arbeitsgang des Druckbegrenzungsventils . 2
23、5 Abbildung 3-10 Geometrie des Schiebers und der H lse des Druckbegrenzungsventils . 26 Abbildung 3-11 Struktur des Sicherheitsventils . 29 Abbildung 3-12 Arbeitsgang des Sicherheitsventils . 30 Abbildung 3-13 Geometrie des Schiebers und der H lse des Sicherheitsventils . 31 Abbildung 4-1 Ausblick d
24、er kompletten Hydraulikeinheit . 34 Abbildung 4-2 Ausblick der lpumpe . 35 Abbildung 4-3 Struktur der lpumpe. . 36 Abbildung 4-4 Innen-und Au enrotor der Zahnringpumpe. . 36 Abbildung 4-5 Vordeckel der lpumpe . 37 Abbildungsverzeichnis VI Abbildung 4-6 bersicht f r Simrit BAB1SL 14 X 24 X 7 X 7,50 72 NBR 902 . 38 Abbildung 4-7 Struktur des Hydrauliksteuerblocks (1). . 39 Abbildung 4-8 Struktur des Hydrauliksteuerblocks (2). . 40 Abbildung 4-9 Darstellung des Magnetventils . 41 Abbildung 4-10 Darstellung des Druck-und Temperatursensors .
