遠(yuǎn)艦汽車變速器設(shè)計(jì)[兩軸式五檔手動(dòng)]【帶同步器】
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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
馬榮
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程07-2班
指導(dǎo)教師姓名
臧杰
職稱
教授
從事專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
遠(yuǎn)艦汽車變速器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要成員。由于汽油機(jī)額定轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的速度范圍很廣，需要用齒輪傳動(dòng)來適應(yīng)駕駛時(shí)車速的變化。汽車變速器的發(fā)展，最本質(zhì)的就是從汽車傳動(dòng)的平順性、舒適性，駕駛員操作的輕松性考慮，因而相應(yīng)的提高了汽車的通過性與經(jīng)濟(jì)性。
變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪的不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的必要性在于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速變化特性的特點(diǎn)是具有相對(duì)小的對(duì)外部載荷改變的適應(yīng)性。發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)是其最大轉(zhuǎn)矩與最大功率下轉(zhuǎn)矩之比，內(nèi)燃機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)為1.15~1.25。
變速器使汽車能以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠?jī)?nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)難以達(dá)到的。變速器的倒檔使汽車可以倒退行駛；其空擋使汽車在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系分離。
變速器按其傳動(dòng)比的改變方式分為有級(jí)、無級(jí)和綜合式的。有級(jí)變速器按其前進(jìn)擋的檔位數(shù)分為三、四、五檔及多檔的；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、旋轉(zhuǎn)軸線（行星齒輪）式和綜合式的。固定軸線式變速器又分為兩軸式、三軸式和多軸式的。變速器按其操縱方式又分為自動(dòng)式、半自動(dòng)式、預(yù)選式、指令式、直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式。
變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)作優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置，對(duì)接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯(cuò)位接合、齒厚減薄、臺(tái)階齒側(cè)）措施以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自動(dòng)脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換擋輕便，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(dòng)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(shè)計(jì)、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（三）中間軸式變速器，后置常嚙合傳動(dòng)齒輪、短第二軸的變速器，各種自動(dòng)、半自動(dòng)以及電子控制的自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。
變速器多采用飛濺潤滑，重型汽車有時(shí)強(qiáng)制潤滑第一、二軸軸承等。
變速器都裝有單向的通氣閥以防殼內(nèi)空氣熱脹而漏油及潤滑油氧化。殼底放油塞多置磁鐵以吸附油內(nèi)鐵屑。涉水車需有防水措施。
變速器的設(shè)計(jì)系列按輸出轉(zhuǎn)矩分級(jí)，供各種車型選用。傳動(dòng)比應(yīng)按動(dòng)力——傳動(dòng)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(jìn)行設(shè)計(jì)?？筛鶕?jù)同類車型在典型路段上實(shí)測(cè)的隨機(jī)載荷，用統(tǒng)計(jì)分析法組成載荷譜，進(jìn)行變速器的疲勞壽命計(jì)算。這種可靠性設(shè)計(jì)方法比較符合實(shí)際，如果再以優(yōu)化設(shè)計(jì)方法選擇有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)作最佳匹配，則可得到以最小零部件尺寸滿足設(shè)計(jì)所要求的壽命和性能的設(shè)計(jì)方案。有時(shí)亦可輔以有限元分析。
在中國，手動(dòng)變速器仍然是車用變速器的主流。具體有兩個(gè)原因：首先，目前國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本掌握對(duì)手動(dòng)變速器的開發(fā)，所以在一定程度上加大了手動(dòng)變速器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)；另外，絕大多數(shù)中國駕駛者在學(xué)車時(shí)就用的是手動(dòng)車，他們更加享受手動(dòng)車帶來的駕駛樂趣。在自動(dòng)變速器方面，除吉利汽車開發(fā)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓控制的三速自動(dòng)變速器外，其他企業(yè)尚沒有一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，悉數(shù)依賴國外技術(shù)和進(jìn)口。
從技術(shù)、節(jié)能和基礎(chǔ)設(shè)施角度，對(duì)各種變速器在中國和國外的發(fā)展情況作以下簡(jiǎn)要分析：
（1）手動(dòng)變速器（MT）：手動(dòng)變速器應(yīng)該說是最為節(jié)能的變速方式，另外由于中國企業(yè)已經(jīng)掌握該技術(shù)，而且在生產(chǎn)方面也積累了長期經(jīng)驗(yàn)，從而在價(jià)格和質(zhì)量方面會(huì)有較大優(yōu)勢(shì)。所以在短期內(nèi)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(dòng)手動(dòng)變速器（AMT）：自動(dòng)手動(dòng)變速器實(shí)際上是由一個(gè)機(jī)器系統(tǒng)來完成操作離合器和選擋這兩個(gè)動(dòng)作。AMT的汽車駕駛簡(jiǎn)單，省去了離合器踏板，駕駛者只要踩油門，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車的可靠性都非常重要。選速器大大簡(jiǎn)化了駕駛的復(fù)雜性，令A(yù)MT汽車駕駛更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)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(yīng)了“節(jié)能減排”這一趨勢(shì)，是一項(xiàng)非常適合中國市場(chǎng)的先進(jìn)技術(shù)。AMT的制造成本遠(yuǎn)低于電液控自動(dòng)變速器，國內(nèi)的很多車型都準(zhǔn)備采用這一領(lǐng)先技術(shù)，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(huì)取代歐洲和美洲，成為世界上最大的AMT的應(yīng)用市場(chǎng)。
（3）電子控制液力自動(dòng)變速器（AT）：電子控制液力自動(dòng)變速器近些年新技術(shù)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(dòng)變速器生產(chǎn)商AISIN AW公司2006年成功推出型號(hào)為AA80E型8前速自動(dòng)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(dòng)比范圍，同時(shí)各個(gè)傳動(dòng)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(dòng)比。電子控制模塊可以選擇更多的傳動(dòng)比，傳動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動(dòng)機(jī)提高了動(dòng)力、燃油經(jīng)濟(jì)性并降低了運(yùn)行噪聲。
（4）無級(jí)變速器（CVT）：無級(jí)變速器則只需兩組可移動(dòng)錐輪以及傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈，即可實(shí)現(xiàn)無數(shù)個(gè)前進(jìn)擋的變速過程。CVT采用傳動(dòng)帶、傳動(dòng)鏈和可變槽寬的錐輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞及傳動(dòng)比的選擇，即當(dāng)錐輪變化槽寬時(shí)，相應(yīng)改變主動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速。CVT是真正無級(jí)化了，與AT相比具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。通過近幾年市場(chǎng)上的應(yīng)用看，其發(fā)展勢(shì)頭也比較迅猛，目前在我國應(yīng)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(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力都在大力進(jìn)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(chǎn)量已達(dá)到近50萬輛。值得注意的一點(diǎn)是，裝備有CVT的汽車市場(chǎng)，由最初的日本、歐洲已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)，CVT汽車已經(jīng)成為當(dāng)今汽車發(fā)展的主要趨勢(shì)。
遠(yuǎn)艦汽車是東風(fēng)瑞達(dá)起亞推出的第三款乘用車。起亞遠(yuǎn)艦最突出的特點(diǎn)是穩(wěn)健時(shí)尚的外觀、多功能和人性化的便利配置、順暢而激情的操控性能和周到的安全配置。使起亞遠(yuǎn)艦?zāi)軌蛲瑫r(shí)滿足商務(wù)人士的追求和家庭用車的個(gè)性化風(fēng)格。遠(yuǎn)艦標(biāo)配了韓國起亞原廠（在中國組裝）的2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)。其最大功率位137kw/6000rpm，最大扭矩為178nm/4500。
基于中級(jí)轎車的設(shè)計(jì)需要，和價(jià)格要求，以及國內(nèi)較為成熟的手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工技術(shù)，對(duì)比以上不同種變速器形式，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)的遠(yuǎn)艦汽車，本次課程設(shè)計(jì)我將設(shè)計(jì)一種國內(nèi)主流的兩軸式五檔手動(dòng)變速器。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，所以有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)噪聲也低。
在對(duì)汽車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性是評(píng)價(jià)汽車的一個(gè)重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計(jì)如果不合理，將會(huì)使汽車的舒適性下降，使汽車的運(yùn)行噪聲增大。通過本題目的設(shè)計(jì)，我們可綜合運(yùn)用《汽車構(gòu)造》、《汽車?yán)碚摗贰ⅰ镀囋O(shè)計(jì)》等課程的知識(shí)，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的。由于本題目模擬工程一線實(shí)際情況，我們通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可與工程實(shí)踐直接接觸，從而可以提高我們解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)能熟練掌握并運(yùn)用CAD等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制圖軟件，為今后實(shí)際處理解決工程中的問題打下基礎(chǔ)。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本內(nèi)容：
本題是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的變速器作為設(shè)計(jì)原型，在已知發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，
（1）獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的變速器；
（2）著重設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)及對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算；
（3）在對(duì)各種結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析計(jì)算后，繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。
解決問題：
（1）根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩和最高車速來確定一軸、二軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
（2）確定各檔位齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算；
（3）確定各檔位傳動(dòng)比計(jì)算及齒輪齒數(shù)分配等。
三、技術(shù)路線（研究方法）
傳動(dòng)方案選擇及零部件結(jié)構(gòu)分析
變速器主要參數(shù)選擇和計(jì)算
對(duì)零部件進(jìn)行校核
確定尺寸、零部件結(jié)構(gòu)
完成畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙、說明書
提出修改方案
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
同步器設(shè)計(jì)
操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
殼體設(shè)計(jì)
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集，完成開題報(bào)告 第4周（3月24日~3月30日）
（2）參數(shù)選擇方案確定，列文稿大綱，設(shè)計(jì)計(jì)算 第5~6周（3月31日~4月13日）
（3）完成設(shè)計(jì)說明書，完成圖紙繪制 第7~13周（4月14日~6月1日）
（4）交稿，預(yù)答辯 第14周（6月2日~6月8日）
（5）設(shè)計(jì)審核、修改 第15~16周（6月9日~6月22日）
（6）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6月23日~6月29日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
七、指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
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