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SY-025-BY-3 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 楊德龍 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-9班 指導教師姓名 石美玉 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 9噸中型載貨汽車三軸式五檔變速器設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 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(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)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(nèi)工作，對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性有重要的影響。因此，根據(jù)整車的主要技術(shù)指標、發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件，變速器的結(jié)構(gòu)型式選擇、設計參數(shù)選取及設計計算對汽車的整車設計極其重要。設計一臺匹配性好的變速器，就成為了汽車設計的一項重要工作。 早在1889年，法國標致研制成功世界上第一臺手動機械式4擋齒輪傳動汽車變速器。在現(xiàn)在汽車中，變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器與主減速器及發(fā)動機的參數(shù)作優(yōu)化匹配,可得到良好的動力性與經(jīng)濟性;采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自動脫檔和誤掛倒檔;采用同步器可使換檔輕便，無沖擊及噪聲;采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低，降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設計、工藝水平的關(guān)鍵。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，增力式同步器，雙中間軸變速器，后置常嚙合傳動齒輪、短第二軸的變速器，各種自動、半自動以及電子控制的自動換檔機構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。 變速器的設計系列按輸出轉(zhuǎn)矩分級，供各種車型選用。傳動比應按動力一傳動系參數(shù)的匹配要求調(diào)整、更換。也可根據(jù)具體車型的使用壽命要求進行設計。可根據(jù)同類車型在典型路段上實測的隨機載荷，用統(tǒng)計分析法組成載荷譜，進行變速器的疲勞壽命計算。這種可靠性設計方法比較符合實際，如果再以優(yōu)化設計方法選擇有關(guān)設計參數(shù)及與發(fā)動機參數(shù)作最佳匹配，則可得到以最小零部件尺寸滿足設計所要求的壽命和性能的設計方案。有時亦可輔以有限元分析。 對汽車變速器進行了多日標可靠性優(yōu)化設計。從優(yōu)化結(jié)果與原值的對比看到，該方法對提高設計效率、減小變速器體積、改善傳動平穩(wěn)性、降低成本和保證傳動可靠性等都具有重要意義。材質(zhì)上選取優(yōu)良的齒輪鋼20 CrMnTi,同時兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)緊湊、工藝完善、材質(zhì)優(yōu)良、操縱方便、換擋平穩(wěn)準確、使用可靠、壽命長等特點。 目前為止，變速器經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段，主要為： （1）手動變速器 手動變速器主要采用齒輪傳動的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋工作，也就是通過操縱機構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變矩的目的[3]。手動變速器的換擋操作可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡單、故障率相對較低、價廉物美。 （2）自動變速器 自動變速器是根據(jù)車速和負荷（油門踏板的行程）來進行雙參數(shù)控制，擋位根據(jù)上面的兩個參數(shù)來自動升降。自動變速器與手動變速器的共同點，就是二者都屬于有級式變速器，只不過自動變速器可以根據(jù)車速的快慢來自動實現(xiàn)換擋，可以消除手動變速器“頓挫”的換擋感覺。 自動變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機構(gòu)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩的目的。 （3）無級變速器 無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器。這種變速器與一般齒輪式自動變速器的最大區(qū)別，是它省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進行變速傳動。無級變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復雜的行星齒輪組，主要靠主動輪、從動輪和傳動帶來實現(xiàn)速比的無級變化。 （4）無限變速式機械無級變速器（IVT） 無限變速式機械無級變速器與其它自動變速器的差別之一是不使用變矩器。變矩器的作用是通過油液介質(zhì)將發(fā)動機動力傳遞給變速器，它的傳遞效率通常只有80%。IVT由于不使用變矩器，與其它變矩器比較，IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復雜造價高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等一系列優(yōu)點，加上傳遞扭矩大，長時間使用也不會過度發(fā)熱，不但使用于轎車，也使用于越野車，是一種新型變速器。 回顧汽車變速器的發(fā)展可以清楚的知道，變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一個重要依據(jù)。現(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展趨勢，是向著可調(diào)自動變速器或無級變速器的方向發(fā)展。 自動變速器多擋化雖能擴大自動變速的范圍，但它并非安全迅速。理想的無級變速器是在整個傳動范圍內(nèi)能連續(xù)的、無擋比的切換變速比，是變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動變速。無級化是對自動變速器的理想追求。 現(xiàn)代無級變速器傳動效率提高，變速反應快、油耗低。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變速器的自動控制進一步完善，在各種使用工況下能實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價格比大大提高。無級變速器裝有自動控制裝置，行車中可以根據(jù)車速自動調(diào)整擋位，無需人工操作，省去了換擋及踩踏離合器踏板的操作。其不足之處在于價格昂貴、維修費用很高，而且使用起來比手動擋車費油，尤其是低速行駛或堵車中走走停停時，更會增大油耗。 按照我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)劃,到2010年我國轎車產(chǎn)量將達400萬輛,不過這個目標可能過于樂觀。筆者認為,屆時年產(chǎn)200萬輛轎車是完全有可能的,而由于大量非職業(yè)駕駛?cè)藛T的出現(xiàn)和對汽車性能要求的提高,裝備自動變速器的至少占10%,再加上部分大客車也采用自動變速器,對自動變速器的需求量將在20萬臺以上,這對于我國的汽車工業(yè)而言,將是一個極好的機遇,同時也是一場新的挑戰(zhàn)。 2、選題目的和意義 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(gòu)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(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)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(nèi)工作，對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性有重要的影響。因此，依據(jù)整車的主要技術(shù)指標、發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件，來確定變速器的結(jié)構(gòu)型式的選擇、設計參數(shù)的選取及各大零部件的設計計算。 變速器的設計對汽車性能至關(guān)重要。變速器組成零件較多，零件之間的裝配關(guān)系相當復雜。對于車輛工程專業(yè)的本科學生，通過本畢業(yè)設計可以充分復習所學知識，并能提高計算機及軟件使用水平，為以后的工作打下堅實基礎。 二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）變速器傳動機構(gòu)布置方案確定； （2）變速器各檔傳動比的分配確定； （3）變速器齒輪參數(shù)的選擇； （4）變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配； （5）變速器齒輪的設計計算； （6）變速器軸和軸承的設計計算； （7）利用CAD畫裝配圖、零件圖。 2、擬解決的主要問題 （1）變速器各參數(shù)的確定； （2）變速器齒輪的設計、計算及校核； （3）變速器軸的設計、計算及校核和軸承的設計計算； （4）同步器和操縱機構(gòu)的設計； （5）利用CAD畫裝配圖、零件圖。 三、技術(shù)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(shù) 變速器傳動機構(gòu)布置方案 擋數(shù)及各擋傳動比的確定 同步器和操縱機構(gòu)的設計選用 主要零部件的設計及計算 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 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(diào)研、收集資料、完成開題報告 第1～2周（2.28-3.11） （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（3.14-4.1） （3）理論聯(lián)系實際分析問題、解決問題，完成各擋傳動比等參數(shù)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(gòu)的設計選用； CAD繪圖部分圖紙等內(nèi)容，中期檢查 第6～8周（4.4-4.22） （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9～12周（4.25-5.20） （5）評閱教師評閱、學生修改 第13周 （5.30-6.3） （6）畢業(yè)設計預答辯 第14周（5.30-6.3） （7）畢業(yè)設計修改 第15～16周（6.6-6.17） （8）畢業(yè)設計答辯 第17周（6.20-6.24） 五、參考文獻 [1] 王望予.汽車設計（第四版）北京：機械工業(yè)出版社，2004，5 [2] 臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造（下冊） 北京：機械工業(yè)出版社，2005,3 [3] 成大先．機械設計手冊[M]．北京:化學工業(yè)出版社，2004,5 [4] 余志生.汽車理論［M］.第4版.北京:機械工業(yè)出版社,2006，5 [5] 殷玉楓.機械設計課程設計［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2006，6 [6] 李華敏，李瑰賢.齒輪機構(gòu)設計與應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2007，6 [7] 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 [8] 馮櫻. 汽車變速器自頂向下設計方法研究[J]. 北京汽車，2007，5 [9] 石允國. 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