開題報告-乘用車二軸式五檔變速器總成設計

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開題報告 開題報告 題 目 乘用車二軸式五檔變速器總成設計 學 院 專 業(yè) 學 生 學 號 指導教師 一、選題目的的理論價值和現(xiàn)實意義 隨著經(jīng)濟和科學技術的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產業(yè)， 如何設計出經(jīng)濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當前汽車設計者的緊迫問題。汽車變速器是傳動系統(tǒng)中主要總成之一，也是汽車設計的一個重要環(huán)節(jié)， 變速器是汽車傳動系統(tǒng)中關鍵的零部件，它用來改變發(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，加速等各種行駛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，可在啟動發(fā)動機、汽車滑行或停車使發(fā)動機的動力停止向驅動輪傳輸。變速器設有倒檔，是汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。由于變速器在汽車的運行中扮演著非常重要的角色。所以很多汽車常見的故障也來源于此。而技術先進的變速箱不僅能夠降低汽車的故障而且還能夠降低動力損失，減少燃油消耗。正因為如此，現(xiàn)在不少的客車用戶在選擇車輛的時候，變速箱都是一項重要的指標。 目前在汽車上使用的變速箱大致可以分為兩類：手動變速箱和自動變速箱。其中，自動變速箱由于駕駛員操作簡便，從而裝備這種變速箱的車輛能夠大大提高駕乘舒適性。但是自動變速箱的結構比較復雜，對技術要求和制造工藝都有較高的要求，而且造價和使用維修費用昂貴。而對于手動檔來說，其優(yōu)點主要有：1.結構簡單，制造成本低；2.易于安裝，維修方便；3.傳動效率高，經(jīng)濟節(jié)油，能延長車輛的使用壽命。短期內，自動檔變速器的市場是十分樂觀的。但同時手動檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額。所以對于手動變速器的研究和設計依然十分重要。 轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅動的布置，因為這種布置使汽車的動力-傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質量降低6%~10%。本課題設計的就是與前置前驅配用的變速器是二軸式變速器，其結構簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。 二、本課題在國內外的研究現(xiàn)狀 在汽車變速箱100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程，目前世界上使用最多的汽車變速器為手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、手自一體變速器（AMT）、無級變速器（CVT）、雙離合變速器（DCT）五種型式。MT的節(jié)能效果最好 經(jīng)濟性娛樂性強，但對駕駛技術要求高；AT操作簡單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT具備前兩者的優(yōu)點，但換擋時會有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT結構簡單、效率高、功率大、車速變化平穩(wěn)。但它無法承受較大的載荷；DCT具有良好的燃油經(jīng)濟性和舒適性，目前代表變速器的最高技術。 變速器作為傳遞動力和改變車速的重要裝置，國外對其操縱的方便性和檔位等方面的要求越來越高。目前對4檔特別是5檔變速器的應用有日漸增多的趨勢，同時，6檔變速器的裝車率也在上升。 中國汽車變速器市場正處于高速發(fā)展期。2010年，中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶動了中國汽車變速器市場規(guī)模迅速擴大。2010年中國汽車變速器需求量超過1800萬臺，增長速度高達32.5%。 中國汽車變速器市場正處于快速發(fā)展變化的時期一方面國內汽車市場巨大的潛力為變速器行業(yè)提供了增長空間另一方面，自動變速器技術的快速發(fā)展，給國內汽車變速器市場帶來了新的發(fā)展機遇自動變速器的需求比例不斷提高。 在乘用車領域，目前有能力生產轎車自動變速器的國內企業(yè)僅有吉利、奇瑞等少數(shù)幾家，一些合資10多年的企業(yè)，還在使用進口自動變速器。自主品牌轎車自動變速器市場占有率不到10%在商用車手動變速器領域，國產品牌已占主導地位其中重型汽車變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責任公司、綦江齒輪傳動有限公司、山西大同齒輪集團有限責任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾家包攬在但技術含量更高的自動變速器市場卻是依然進口產品的天下。與此同時，國際自動變速器巨頭已經(jīng)完成了其在中國的戰(zhàn)略布局只賣產品、不賣核心技術的手段使中國自動變速器對外資依賴性日益加強，年進口額已達100億元左右隨著這種局面的加劇，預計未來3-5年行業(yè)洗牌和市場整合正在來臨。在短期內，手動變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動變速器將有更大的增長空間，在中國市場上長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，從長遠來看，中國本土上的企業(yè)應該更加關注DCT這個產品，因為它將有非常好的前景。 三、主要研究內容 汽車變速器是傳動系統(tǒng)中主要總成之一，也是汽車設計的一個重要環(huán)節(jié)，由于發(fā)動機前置前驅沒有縱貫車身前后的傳動軸，車身底板高度可降低，汽車高速行駛時穩(wěn)定性提高，并且車內空間較大。因整個傳動系都在車頭，因而其操縱機構比較簡單，制造和維修成本也相對較低。因此前置前驅方式已廣泛在普通轎車及部分微、輕型上使用。與前置前驅配用的變速器是二軸式變速器，汽車變速器設計是車輛工程專業(yè)本科學生必須掌握的專業(yè)知識之一，本設計根據(jù)給定的設計任務要求。 1 確定兩軸式變速器傳動方案，設計變速器及同步器： （1）變速器的概述及其方案的確定 變速器的功用和要求；變速器結構方案的確定；變速器主要零件結構的方案分析。 (2) 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設計 變速器主要參數(shù)的選擇(檔數(shù)和傳動比、中心距、軸向尺寸、齒輪參數(shù))；各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定；齒輪變位系數(shù)的選擇。 (3) 變速器齒輪的強度計算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式；齒輪的強度計算與校核。 (4) 變速器軸的強度計算與校核 變速器軸的結構和尺寸； 軸的校核.。 （5）變速器同步器的設計及操縱機構 同步器的結構；同步環(huán)主要參數(shù)的確定；變速器的操縱機構。 （6）變速器箱體設計 箱體材料與毛坯種類；箱體主要結構尺寸與計算。 2 擬解決的主要問題： （1）完成變速器的結構分析與型式選擇； （2）計算變速器的基本參數(shù)，完成變速器齒輪的設計計算； （3）完成變速器軸與軸承的結構形式選擇、強度校核計算； （4）完成同步器的結構型式選擇； （5）繪制總裝配圖及零件圖。 四、研究方法與實施方案 汽車在行駛過程中，變速器不應有自動跳蕩、亂檔、換擋沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生，為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預選氣動換擋或自動、半自動來實現(xiàn)。 變速器的中心距影響變速器的重量和體積，選用優(yōu)質鋼材，采用合理的熱處理，設計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。為減小齒輪的嚙合損失，應有直接檔，提高零件的制造精度和安裝質量，采用適當?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省? 兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，檔發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本，除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒傳動；低檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端。 兩軸式變速器沒有直接擋，因此在高擋工作時，齒輪和軸承均承載受力，因而噪聲比較大，也增加了磨損，另外，低擋傳動比的上限也收到較大限制，但這一缺點可通過減小各檔傳動比同事增大主減速比來取消， 貫徹零件標準化、部件通用化和變速器總成系列化等設計要求，遵守有關表針和法規(guī)。 參考文獻 郝京順，汽車變速器的發(fā)展 [J]，知識講座，2000（6） 王望予，汽車設計[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2004。 陳家瑞，汽車構造[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 濮良貴.紀名剛.機械設計 第七版[M]，北京：高等教育出版社出版 2001 余志生，汽車理論[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 吳修義，機械變速器系列化及與車輛的匹配[J]，現(xiàn)代零部件，2005（1） 張洪欣，變速器優(yōu)化設計[J]，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003 浙江交通學校，汽車構造教學圖冊[M]，北京：人民交通出版社出版，1992 [9] 魯民巧，汽車構造[M]，北京：機械工業(yè)出版社出版，2003 [10] 陳文才．汽車變速器可靠性設計研究[J]. 煤炭技術,2010,(9). [12] 劉博軍．變速器設計.長春汽車研究所.1998: 102～152 [13] 劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001 [14] 高延齡.汽車運用工程[M].第二版.北京:人民交通出版社，2001 6