HLJIT5H-100五檔二軸式變速器設計開題報告

畢業設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: HLJIT5H-100變速器設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業 班 級: 學 生 姓 名: 導 師 姓 名: 開 題 時 間: 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業設計（論文）開題報告 學生姓名 系部 汽車與交通工程 專業、班級 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業 車輛工程 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設計 一、課題研究現狀、選題目的和意義 1.研究現狀： 現今的汽車變速器發展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產品，但是變速器技術的每次革新都與汽車相關科學的發展密切相關，計算機技術,先進制造技術，機械自動化技術，模擬仿真材料科學等都為變速器的發展提供了有力的保障，同時變速器的發展也為相關科學技術提出了更高的要求。1894年，一個法國工程師給一輛汽車裝上世界上第一個變速器至今，汽車變速器已經經過了一百多年的發展。變速器作為汽車重要的組成部分，是承擔放大發動機扭矩，實現理想動力傳遞，從而適應各種路況實現汽車行駛的主要裝置。從最初采用側鏈傳動到手動變速器，及至液力自動變速器和電控機械式自動變速器，再到現在無級自動變速器的普及，在汽車工業技術不斷前進的同時，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發展。直至雙離合自動變速器的出現，變速器技術又伴隨著速度和夢想，邁向了一個全新的高度?，F代汽車的動力裝置，幾乎都采用往復活塞式內燃機。它具有相當多的優點，如體積小，質量輕，工作可靠，使用方便等。但其性能與汽車的動力性和經濟性之間存在著較大的矛盾。如在坡道上行駛時，所需的牽引力往往是發動機所能提供的牽引力的數倍。而且一般發動機如果直接與車輪相連，其輸出轉速換算到對應的汽車車速上，將達到現代汽車極限速度的數倍。上述發動機牽引力、轉速與汽車牽引力、車速要求之間的矛盾，單靠現代汽車內燃機本身是無法解決的。因此就出現了車用變速箱和主減速器。它們的共同努力使驅動輪的扭矩增大到發動機扭矩的若干倍，同時又可使其轉速減小到發動機轉速的幾分之一。另外，現代汽車的使用條件極為復雜，在不同場合下有不同的要求。往往要受到加載運量、道路坡度、路面好壞及交通是否通暢等條件的影響。這就要求汽車的牽引力和車速能在較大范圍內變化，以適應使用的要求。在條件良好的平直路面上要能以高速行駛，而在路面不平和有較大坡度時能提供較大的扭矩。變速箱的多擋位選擇就能滿足這些需求。此外，發動機在不同工況下，燃油的消耗量也是不一樣的。駕駛員可以根據具體情況，選擇變速箱的某一擋位，來減少燃油的消耗。在某些情況下，汽車還需要能倒向行駛。發動機本身是不可能倒轉的，只有靠變速箱的倒擋齒輪來實現。 變速器的主要功能表現為以下幾點： (1)改變汽車傳動比，增加驅動車輪轉矩和轉速變化的范圍，以適應經常變化的行駛工況，同時應使發動機時刻處于最有利的工況范圍內工作； (2)在發動機旋轉方向不變的前提下，實現汽車的倒退行駛； (3)實現空檔狀態，暫時中斷動力傳遞，以便發動機能夠啟動、怠速等。 變速器作為汽車傳動系的關鍵部件，對汽車的動力性與經濟性，操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩性與效率都有著直接的影響。通過調查發現，傳統機械式的手動變速器仍然是目前使用最為廣泛的汽車變速器。即使它有諸多缺點，如換檔沖擊大，體積大，操縱麻煩等：但同時它也有很多優點，結構簡單緊湊，使用壽命長，瞬時傳動比為常數，傳動效率高達98％，生產和制造工藝成熟以及成本低等，如果能改善手動變速器上述的缺點，它還是有很大發展空間的。所以對手動變速器變速傳動機構進行研究是很必要也是很有意義的。目前，國內變速器主要采用齒輪傳動機構傳遞動力。齒輪是手動變速器的主要傳動部件，由于其具有結構緊湊、效率高、壽命長、工作可靠和維修方便等特點，在運動和動力的傳遞等方面得到了非常普遍的應用，并且有關齒輪的設計方法也已經有了相應的規范和標準。然而隨著對汽車節能環保和輕量化要求的提高，希望變速器在尺寸和質量盡量小的情況下，仍能夠可靠地進行高速、重載的傳遞，同時具有更小的噪聲，這些都對變速器的設計提出了更高的要求。 針對中國變速器市場發展趨勢，Global Insight的亞洲區技術分析師段誠武博士闡述了幾點自己的見解： (一)、在短期內，手動檔變速器仍然占據主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。 (二)、鑒于中國市場情況的復雜性，長期來看變速器不是單一式的發展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。 (三)、在中國市場，從技術支持、目前的市場份額以及設備提供這幾個方面來看AMT與LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合動力以及DCT和柴油都具有相似性。 (四)、從長遠來看，中國本土的企業應該更加關注DCT這個產品，因為它將有非常好的前景。 兩軸式變速器因軸與軸承數少，有結構簡單、尺寸小和容易布置等優點，此外，各中間檔位因只經一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪，發動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也增大，并導致變速器軸產生較大的撓度和轉角，使工作齒輪嚙合狀態變壞，最終表現出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，應該布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應力過高而易造成表面點蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區域較為合理，在該區域因軸的變形而引起的齒輪偏轉較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態，以減少偏載并提高齒輪壽命。機械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括傳遞動力時處于工作狀態的輪對數、每分鐘轉速、傳遞的功率、潤滑系統的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。。 由于兩軸式變速器結構簡單，機械零件設計與制造精度不十分高，裝配精度也較低，所以工人裝配與修理均比較容易。手動變速器換擋操作完全遵從駕駛者的意志，且結構簡單，故障率相對較低，占據大部分市場份額。大部分微型轎車都是裝備兩軸式變速器，在汽車向節能方向發展的今天，兩軸式變速器將是新時代的寵兒。 2.目的及意義： 隨著經濟和科學技術的不斷的發展，汽車工業也漸漸成為我國支柱產業，汽車的使用已經遍布全國。而隨著我國加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車、轎車等高級消費品已進入平常家庭。 在我國，汽車工業起步較晚。入世后，我國的汽車工業面臨的是機遇和挑戰。隨著我國汽車工業不斷的壯大，以及汽車行業持續快速的發展，如何設計出經濟實惠，工作可靠，性能優良，且符合中國國情的汽車已經是當前汽車設計者的緊迫問題。在面臨著前所未有的機遇同時，不得不承認在許多技術上，我國與發達國家還一定的差距，所以我們要努力為我國的汽車工業做出應有的貢獻。 發動機的輸出轉速非常高，最大功率及最大扭矩僅在一定的轉速區出現，為了發揮發動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置。變速器可以在汽車行駛過程中，在發動機和車輪之間產生不同的變速比，通過換擋可以使發動機工作在其最佳的動力性和經濟性狀態下。變速器是汽車傳動系的重要組成部分，其發展無疑代表著汽車工業的發展，它的設計也是汽車設計的一個重要部分。而發動機前置前輪驅動的轎車，若變速器傳動比小，則常用兩軸式變速器。兩軸變速器有其結構簡單，體積較小，制造成本低，傳動效率高等特點在變速器發展中屹立不倒，雖然現在的自動變速器操作簡單，但是效率很低，所以市場的大部分份額被機械式變速器占據著，汽車發展要向節能，舒適，操作方便方向發展， 兩軸機械變速器更是符合條件的。 經過這幾年的刻苦學習，我掌握了多門基礎知識和專業知識。在大學畢業，即將走向工作崗位之際，按國家教委和學校的要求，進行了對轎車五檔兩軸式變速器的設計。畢業設計是對每個大學生進行知識掌握與實際運用的一次大檢閱，充分體現了一個設計者的知識掌握程度和創新思想。通過本次設計，我將進一步鞏固所學的知識，提高實際運用能力，并為以后參加工作打下良好的基礎。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內容 （1）研究汽車機械變速器的組成、結構與設計； （2）建立有限元計算模型； （3）研究汽車機械變速器的載荷； （4）加載進行應力分析與結果分析； （5）對汽車機械變速器的結構參數進行優化設計。 2、擬解決的主要問題 （1）傳動機構布置方案 （2）參數的確定 （3）主要零部件設計及校核 （4）AutoCAD繪制裝配圖及零件圖 三、技術路線（研究方法） 收集資料，知識準備 選擇車型，確定基本性能參數 變速器傳動機構布置方案 擋數及各擋傳動比的確定 同步器和操縱機構的設計選用 主要零部件的設計及計算 齒輪參數確定及各擋齒輪齒數分配 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 變速器基本參數的確定 有限元分析軟件的輸出軸靜力學分析 變速器箱體的設計 CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設計說明書 四、進度安排 （1）知識準備、調研、收集資料、完成開題報告 第1、2周 （2）整理資料、提出問題、撰寫設計說明書草稿、繪制裝配草圖 第3～5周 （3）理論聯系實際分析問題、解決問題，完成各擋傳動比等參數確定；各擋齒輪的設計及校核；傳動軸的設計及校核；軸承的選擇及校核；同步器和操縱機構的設計選用；變速器箱體設計；CAD繪圖等大部分設計內容，中期檢查 第6～9周 （4）改進完成設計，改進完成設計說明書，指導教師審核，學生修改 第10～13周 （5）畢業設計審核、修改 第14、15周 （6）畢業設計答辯準備及答辯 第16周 五、參考文獻 [1]劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.7 [2]臧杰，閻巖.汽車構造[M].北京：機械工業出版社，2006.7 [3]王望予.汽車設計（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2007.9 [4]余志生.汽車理論（第4版）[M].北京：機械工業出版社，2008.1 [5]王寶璽，賈慶祥.汽車制造工藝學（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2008.1 [6]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [7]殷玉楓.機械設計課程設計[M].北京：機械工業出版社，2006.6 [8]蔡春源.簡明機械零件手冊[M].北京：冶金工業出版社，1996.3 [9]徐灝.機械設計手冊（3）[M].機械工業出版社，1991 [10]劉品.機械精度設計與檢測基礎（第5版）[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2007.9 [11]蔡炳炎，徐勇，林寧.機械式汽車變速器的速比配置分析[J].機械研究與應用 2005-04 [12]向立明.汽車變速器的發展歷史及未來趨勢[J].公路與汽運，2007.1（1）：21～41 [13]寧斌.474汽車變速器倒檔錐度環的結構改進[J].裝備制造技術，2007（1）：77～82 [14]Liu Weixin,Ge Ping,Li Wei.Study of Optimal Matching Between Automobile Transmission Parameters and Engine,Transportation Systems-1990-,AMD-Vol.108.The Winter Annual Meeting of The ASME,Dallas,Texas,Nov.25～30，1990 [15]John Fenton.Hand Book of Vehicle Design Analysis.Warrendale,PA.,USA:Society of Automotive Engineer,Inc.65～71，1996 [16] 宋廣輝. 乘用車兩軸式機械變速器的可靠性優化設計 [D]. 2008. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日