畢業(yè)設計 論文 開題報告 學生姓名 劉佳良 系部 汽車與交通 工程學院 專業(yè) 班級 車輛工程 BW07 9 指導教師姓名 崔宏耀 職稱 副教授 從事專業(yè) 車輛工程 是否外聘 是 否 題目名稱 HLJIT4H 10 變速器設計 一 課題研究現(xiàn)狀 選題目的和意義 1 課題研究現(xiàn)狀 汽車工業(yè)已經成為我國國民經濟的支柱產業(yè)之一 根據最新的統(tǒng)計資料顯示 我國已經成 為世界第四大汽車生產國 伴隨著我國現(xiàn)代化進程 汽車工業(yè)的發(fā)展將會有著更為強勁的勢頭 隨著社會的快速發(fā)展和人們生活水平的迅速提高 汽車 尤其是轎車 作為一種必不可少的交 通工具已走進千家萬戶 改革開放 30 年來 我國汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的快速發(fā)展而發(fā)展壯大 形成了一批 頗具規(guī)模的變速器企業(yè) 大多數(shù)本土變速器企業(yè)在引進消化吸收國外先進技術方面取得了突出 的成績 并不斷堅持自主創(chuàng)新 在手動變速器領域 尤其是在重型車用和微型車用手動變速器 上 涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產片 另外 一些跨國公司或合資的變速器企業(yè)開始陸續(xù)在中國設 廠 為滿足持續(xù)高速增長的中國汽車市場需求作出了非常大的貢獻 汽車變速器是汽車的重要部件之一 變速器可以在汽車行駛過程中 在發(fā)動機和車輪之間 產生不同的變速比 通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下 通過改變發(fā)動機 傳到驅動輪上的轉矩和轉速 目的是在原地起步 爬坡 轉彎 加速等各種行使工況下 使汽 車獲得不同的牽引力和速度 同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內工作 變速器設有空擋 可 在起動發(fā)動機 汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅動輪傳輸 變速器設有倒擋 使汽 車獲得倒退行使能力 傳統(tǒng)的變速器設計方法一般是根據性能要求利用經驗公式取初值 然后計算取其強度 傳 動質量指標等 通過畢業(yè)設計 可綜合運用所學知識設計方案 與實踐直接接觸 從而可以提 高解決實際問題的能力 綜合提高自身的設計和制造水平 在中國 手動變速器仍然是車用變速器的主流 具體有兩個原因 首先 目前國內企業(yè)已 經基本掌握對手動變速器的開發(fā) 所以在一定程度上加大了手動變速器的價格優(yōu)勢 另外 絕 大多數(shù)中國駕駛者在學車時就用的是手動車 他們更加享受手動車帶來的駕駛樂趣 在自動變 速器方面 除吉利汽車開發(fā)出有自主知識產權的液壓控制的三速自動變速器外 其他企業(yè)尚沒 SY 025 BY 3 有一家具有自主知識產權 悉數(shù)依賴國外技術和進口 從技術 節(jié)能和基礎設施角度 對各種變速器在中國和國外的發(fā)展情況作以下簡要分 析 1 手動變速器 MT 亦稱手排變速器 是汽車變速器中最基本的一種類型 其作用是 改變傳動比 亦稱齒輪比 是引擎扭力被變速器齒輪放大的倍數(shù) 車輛靜止剛起步時 由于本 身質量較大 慣性也較大 使其運動將使用較大的力 根據杠桿原理用半徑最長扭力最大的低 速檔大直徑齒輪把引擎扭力放大 協(xié)助車輛開始向前行駛 車輛開始行駛后 由于慣性將保持 向前方移動 用較小的扭力即可讓車輛繼續(xù)向前行駛 所以改換入齒輪半徑較小齒輪比小 扭 力放大倍數(shù)較小但旋轉轉速較快的小齒輪高速檔 即可用較少的引擎轉速達到相同的車速來省 油 或讓車速更快 齒輪比小于一的省油檔稱為 overdrive 超比檔 密齒輪比是指各檔位齒輪比 落差小 代表各檔扭力落差小 有利于車輛加速 并提供倒檔和空檔 通常 駕駛員通過踩離 合器踏板和操縱換擋桿可以在任何檔位間進行選擇 也有少數(shù)手動變速器 如摩托車變速器 某些賽車變速器 只允許順序換擋 這些變速器被稱為順序換擋變速器 近年來隨著電子控制 元件耐用度的改善 由電腦控制自動切換離合器自動換檔的自動手排變速箱在歐洲車上也愈來 愈普及 福斯賽車與福特汽車則在市售車上提供更新一代的雙離合器自動手排 變速箱同時具 有兩組離合器 每次換檔時自動切換到另一組未使用的離合器迅速嚙合 不需如傳統(tǒng)手排變速 箱得等唯一一組離合器分開后再重新嚙合 換檔速度更快 換檔震動也更小 手動變速器應 該說是最為節(jié)能的變速方式 另外由于中國企業(yè)已經掌握該技術 而且在生產方面也積累了長 期經驗 從而在價格和質量方面會有較大優(yōu)勢 所以在短期內仍將是變速器主流 其不足在于 操控上的不便 尤其是在城市工況 2 自動手動變速器 AMT 自動手動變速器實際上是由一個機器系統(tǒng)來完成操作離合 器和選擋這兩個動作 AMT 的汽車駕駛簡單 省去了離合器踏板 駕駛者只要踩油門 選速器 系統(tǒng)會自動選擇換擋的最佳時機 從而消除了發(fā)動機 離合器和變速器的錯誤使用 以避免錯 換擋位 這一點對新手和整車的可靠性都非常重要 選速器大大簡化了駕駛的復雜性 令 AMT 汽車駕駛更加簡便 省心 且能夠保證最低的動力損耗 由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的 動作 選擇的換擋時機要比駕駛者完成得更準確 因此 在能源日益緊缺和 CO2排放壓力越來 越大這一背景下 AMT 順應了 節(jié)能減排 這一趨勢 是一項非常適合中國市場的先進技術 AMT 的制造成本遠低于電液控自動變速器 國內的很多車型都準備采用這一領先技術 即有可 能隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展 將有更多車型采用 AMT 中國也將會取代歐洲和美洲 成為 世界上最大的 AMT 的應用市場 3 電子控制液力自動變速器 AT 電子控制液力自動變速器近些年新技術也不斷在 使用 它正朝著多擋位 數(shù)字化控制等方面發(fā)展 日本最大的自動變速器生產商 AISIN AW 公司 2006 年成功推出型號為 AA80E 型 8 前速自動 變速器 目前被使用在雷克薩斯 LS460 車上 這就形成了更大的總傳動比范圍 同時各個傳動 比之間也比 5 速變速器更加接近 因此 駕駛員幾乎在各種行駛條件中都可以選擇最佳傳動比 電子控制模塊可以選擇更多的傳動比 傳動比取決于行駛條件 從而降低了油耗并提高了換擋 平順性 發(fā)動機轉速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動機提高了動力 燃油經濟性并降低了 運行噪聲 4 無級變速器 CVT 無級變速器則只需兩組可移動錐輪以及傳動帶或傳動鏈 即可 實現(xiàn)無數(shù)個前進擋的變速過程 CVT 采用傳動帶 傳動鏈和可變槽寬的錐輪進行動力傳遞及傳 動比的選擇 即當錐輪變化槽寬時 相應改變主動輪與從動輪上傳動帶的接觸半徑進行變速 CVT 是真正無級化了 與 AT 相比具有較高的運行效率 油耗較低 通過近幾年市場上的應用看 其發(fā)展勢頭也比較迅猛 目前在我國應用的車型已迅速發(fā)展到 5 6 種以上 目前 全世界各大汽車廠商為了提高產品的競爭力都在大力進行 CVT 的研發(fā)工作 NISSAN TOYOTA FORD GM AUDI 等著名汽車品牌中都配備 CVT 的轎車銷售 全世界 CVT 轎車 的年產量已達到近 50 萬輛 值得注意的一點是 裝備有 CVT 的汽車市場 由最初的日本 歐洲 已經滲透到北美市場 CVT 汽車已經成為當今汽車發(fā)展的主要趨勢 5 雙離合器變速器 DCT 雙離合器變速器最早是德國大眾技術 因此在大眾車系里 又稱 DSG 變速器 它可以說是目前世界上最先進的 具有革命性的變速器系統(tǒng) 大眾汽車在 2002 年于德國沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術創(chuàng)新 2 意義 21 世紀 汽車工業(yè)成為中國經濟發(fā)展的支柱產業(yè)之一 汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設計需求 旺盛 可以說 變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產物 是汽車上的必需品 在完成了最基 本的傳動功能之外 我們對變速器的要求也是越來越高 這是變速箱演變過程的首要催產素 由此可見 對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義 設計一臺匹配性好的變速器 是汽車設計的一項重要工作 在設計過程中可以詳細了解 掌握變速器中齒輪 軸的設計方法 不同條件下軸承的選取方法 操縱機構的設計和分析方法 以及箱體的設計方法 汽車變速器是汽車傳動系的重要組成 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速 使汽車獲得不同的牽引力和速度 同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內工作 對汽車的動力性 燃油經濟性有重要的影響 因此 依據整車的主要技術指標 發(fā)動機功率 轉速和車輛行駛條 件 來確定變速器的結構型式的選擇 設計參數(shù)的選取及各大零部件的設計計算 通過設計可以掌握汽車變速器結構設計原則和方法 使本科階段所學習的汽車理論方面知 識得到系統(tǒng)的應用 提高理論聯(lián)系實際的能力 3 選課目的 通過對變速器的了解 確定變速器的傳動路線 整體布置以及變速器的各項參數(shù) 依據經 驗公式進行設計 運用有限元分析軟件進行有限元靜力學分析 重點進行彎曲強度分析 為了縮短設計周期和降低開發(fā)成本 通過 CAD 軟件平臺實現(xiàn)汽車變速器的輔助設計 使產品 的設計階段以較少的時間和精力進行虛擬裝配并對裝配結果進行驗證 得到了可靠的裝配檢驗結果 減少建模時間 增加模型可信度 提高產品質量 加快產品上市的時間 二 設計 論文 的基本內容 擬解決的主要問題 1 本設計的主要內容 1 本田 W125 6 摩托車發(fā)動機 變速器結構的總體布置及工作原理 2 變速器的結構方案設置 各檔齒輪的設計及其校核 確定各檔傳動比 3 確定零部件結構尺寸 4 使用 AutoCAD 完成工程圖紙 利用 CAD 建立體圖 5 有限元分析 整體優(yōu)化設計 2 擬解決的主要問題 1 掌握汽車發(fā)動機 變速器的結構 2 掌握汽車變速器各零件的設計方法 3 變速器各檔齒輪的校核 有限元分析 4 對變速器內部 合理布局 5 掌握 CAD Pro E 等軟件的操作方法 并進行零件圖測繪 實體圖裝配等 三 技術路線 研究方法 齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配 輪齒強度計算 軸的設計及校核 軸承的選擇及校核 軸向尺寸的確定 變速器中心距的確定變速器基本參數(shù)的確定 確定基本性能參數(shù) 收集資料及其相關信息 變速器傳動機構布置方案 擋數(shù)及各擋傳動比的確定 主要零部件的設計及計算 同步器和操縱機構的設計選用 變速器箱體的設計 CAD 繪制裝配圖 零件圖 完成設計說明書 有限元分析 四 進度安排 1 資料收集 調研 完成開題報告 第 1 2 周 2 月 28 3 月 13 2 熟悉車輛及變速器各參數(shù) 掌握設計方法及過程 第 3 周 3 月 14 3 月 20 3 變速器方案確定 第 4 5 周 3 月 21 4 月 3 日 4 變速器參數(shù)的選擇 設計 計算 第 6 10 周 4 月 4 日 5 月 8 日 5 設計說明書定稿 完成圖紙繪制 第 11 14 周 5 月 9 日 6 月 5 日 6 設計審核 修改 第 15 16 周 6 月 6 日 6 月 19 日 7 畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第 17 周 6 月 20 月 6 月 27 日 五 參考文獻 1 劉惟信 汽車設計 M 北京 清華大學出版社 2001 2 王望予 汽車設計 M 第 3 版 北京 機械工業(yè)出版社 2000 3 成大先 機械設計手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2004 4 余志生 汽車理論 M 第 3 版 北京 機械工業(yè)出版社 2000 5 王寶璽 賈慶祥 汽車制造工藝學 第 3 版 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 6 劉選 變速器鎖銷式同步器的設計計算 J 機械工程與自動化 2006 10 7 張 毅 離合器及機械變速器 北京 化學工業(yè)出版社 2005 8 石允國 汽車變速器的現(xiàn)狀與前景 J 機械研究與應用 2007 4 9 韋志林 汽車變速器軸承壽命的校核計算 J 廣西工學院學報 2000 6 10 林紹義 一種汽車變速器設計 J 機電技術 2004 1 11 丁華 汽車變速器齒輪的強度分析 J 機械研究與應用 2001 12 12 羅春香 汽車變速器設計中速比分配問題的研究 J 西南民族大學學報 2004 6 13 劉法順 乘用車兩軸式機械變速器的設計 J 交通科技與經濟 2008 4 14 程乃士 減速器和變速器設計與選用手冊 機械工業(yè)出版社 2006 15 Leitermann Modern manual transmissions innovative solutions for a mature technology VDI Berichte Nr 1943 2006 Germany 16 Volker Schindler Immo Sievers Forschung fuer das Auto von morger Springer 2008 六 備注 指導教師意見 簽字 年 月 日