开题报告-轿车变速器设计.doc

广西科技大学鹿山学院毕业设计（论文）开题报告 题 目： 轿车变速器设计 系 别： 汽车工程系 专业班级： 汽电111 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一四 年 十一 月 二十四 日一、选题的背景和意义（所选课题的历史背景、国内外研究现状和发展趋势）1. 历史背景 1894年一个法国工程师给当时的汽车装上世界第一个变速箱以来，汽车变速箱的发展已经走过了一百年的历程。变速箱，英文叫做Transmission，位处离合器和传动轴之间，可以将发动机的动力和转速输出进行调节后，再传给驱动轮，起到调配作用。最早出现的变速箱是手动变速箱，也称手动挡，也就是我们常称的MT，在自动变速箱出现以前，汽车搭载的都是手动变速箱。它必须用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。传统手动变速箱仍具有结构简单、成本低、传动效率高、可靠性高等特点，虽然操作相对复杂但仍然具有独有的优势。目前在市场上销售的大部分汽车均有手动挡车型销售，其价格也较之自动挡/手自一体车型而低，受到一部分消费者的青睐。自动变速箱，早在1908年，世界上第一台自动变速箱便在美国诞生了，当然，这个时候它的技术含量与制造工艺都不能与现代相比，不过构造原理已经奠定了。第一台自动变速箱只有两速(即前进与后退)，及至世界上第一个汽车厂家通用汽车将自动变速箱用于量产车型，已经有了长足的发展。但发展到现在，随着材料技术的进步与润滑油性能的提高，变速箱的速比已经丰富多了。因为对驾驶技术要求的“门槛”较低，所以搭载了自动变速箱的车型已经遍布大街小巷，深受人们的喜爱。2.国内外研究现状 目前汽车变速器按变档型式分为手动变速器（MT）和自动变速器两大类，自动变速器又可分为有级式（AT/AMT/DCT）和无级式（CVT），目前AT的档数从三速到八速，常用的是四、五、六速，档数越多结构越复杂，相应的技术含量越高；而CVT是真正意义上的无级自动变速器，在其传动比范围内，理论上档数无限，特别适合中小排量乘用车；AMT具有传统机械变速器传动效率高的优点，在小排量乘用车和重型商用车上具有比较优势；DCT保留了机械变速器传动效率高的优点，又解决了换挡动力中断的缺点，但结构相对复杂，制造难度大，有较好的发展潜力。对于当今科技的飞速发展和机械智能化的广泛应用，自动变速箱的可研究性得到了广泛的认可，目前市场上的自动变速器造价高，机构复杂，零件精密。搭载自动变速器的车辆燃油经济性比手动变速器低，在考虑到智能化和节油出行，提升驾驶乐趣的情况下，双离合自动变速器在未来的发展会更加的明确。双离合器自动变速器(DCT)是一种机械式自动变速器，它保持了AMT的各种优点，但其动力传递通过两个离合器联结两根输入轴，相邻各档的被动齿轮交错与两输入轴齿轮啮合，配合两离合器的控制，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质。而且这种换档方式也可以方便的应用于混合动力车辆，具有优异的性能和广阔的应用前景，是一种很新的技术。双离合器自动变速器既继承了手动变速箱传动效率高、安装空间紧凑、重量轻、价格便宜等许多优点，而且实现了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，保留了AT,CVT等换档品质好的优点，这对电控机械式自动速器来说，是一个巨大的进步。2. 选题意义在汽车部件的运转过程中，变速器主要承担着以下三个责任：1.改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；2.在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；3.利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。它必须用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。简而言之呢，就是在驾驶过程中，我们踩下离合时，方可拨得动变速杆。手动变速器的发展按照目前的状况来说，已经达到了一个顶峰，要想在机械和性能方面取得一定的突破是有一定的难度的。手动变速器相比于自动变速器来说，突出了驾驶乐趣和燃油经济高，强调了驾驶员的操控技术，在竞技赛车上广泛被引用。手动变速器造价低，与诸多车型都能有个良好的匹配，因此目前国内手动变速器在汽车市场上占得份额也比自动变速器的大，对于考虑到经济性的广大国内家庭来说，购买手动变速器的车子明显高于自动变速器的车子。变速机构是除了发动机以外在汽车上的第二个重要机构，它的好坏会直接影响到车子的动力性和燃油经济性，其次，对于驾驶员来说，乘坐的舒适性也与汽车在换挡时的冲击量有关。驾乘人员的舒适度和操作稳定性，很大程度上取决于变速器是否优良。手动变速器在质量和参数上的改进会使汽车在燃油经济性和换挡平顺性方面有进一步的提高。二、研究的基本内容和拟解决的主要问题1. 研究基本内容1.1变速器的功用和要求:保证汽车有必要的动力性和燃油经济性；变速器应该设置空档，用来切断发动机动力向驱动轮的传输和传递；还应该设置倒档，使汽车能倒退行驶；换档迅速、省力、方便；还应该提高汽车工作的可靠性：在汽车行驶过程中，换挡时汽车变速器不得有跳档和乱档，以及换档撞击击等现象；提高汽车工作效率，减小变速器齿轮噪声；设计结构简单轻便、设计方案符合标准和要求；在满载及冲击载荷的工况行驶条件下，设计使用寿命应该加长；除此之外，设计变速器还应该满足：轮廓尺寸和质量轻便、制造成本低、检测维修方便等要求。1.2变速器结构方案的确定:本设计是根据一汽大众捷达GTI16V手动挡轿车而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此中车型： 主减速比 3.67 最高车速 205km/h 轮胎型号 185/60VR14 最大扭矩 167Nm/4600 最大功率 102KW/6100 最高转速 6650r/min1.2.1变速器形式现代汽车大多采用三轴式变速器。两轴式变速器只用于发动机前置，前轮驱动或发动机后置，后轮驱动轿车上，究竟采用哪一种变速器还应考虑以下三方面。（1） 变速器的径向尺寸 两轴式变速器，它的前进挡均由一对齿轮传递动力，如图1-1所示，当需要大的传动比时，需将主动齿轮做得小些，而将从动轮做得大些，因此，两轴的中心距和变速器的相关尺寸也增大。而三轴式变速器由两对齿轮传递动力，如图1-2所示。在同样传动比的情况下，可将大齿轮的外径做得小些，因此中心距及尺寸相对小些。 图1-1 图1-2（2） 变速器寿命两轴变速器的低档齿轮副大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮高。因此小齿轮寿命比大齿轮短。三轴式变速器大小齿轮的径向尺寸相差较小，工作循环次数较接近。用直接挡工作，因第一轴与第二轴连接在一起，齿轮只是空转，不传递动力，并不影响齿轮寿命。（3） 变速器效率两轴式变速器，虽然可以有等于一的传动比，但仍要经过一对齿轮传递动力，因此有功率损失。而三轴式变速器，可将输入轴与输出轴直接相连。得到直接挡。然而轿车，尤其是微型轿车，采用两轴式变速器较多，这样可以将变速器及主传动器组成一个整体，使传动系的结构紧凑，汽车有较大的有效空间，便于汽车总体布置。 1.2.2倒档的选择倒档齿轮的结构及其轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。在结构布置上，要注意在不挂入倒档时，不能与第二轴齿轮有啮合的情况。挂倒档时能顺利挂入倒档，而不与其他齿轮发生干涉。 在轿车和其他轻型汽车中，经常只采用一个倒档齿轮，结构较简单，见图1-3所示 图 1-3 1.2.3同步器的选择 目前汽车上的机械式变速器采用的换挡结构形式有三种，滑动齿轮换挡，啮合套换挡，同步器换挡。现在大多数汽车的变速器都采用同步器，使用同步器可减轻结合齿在换挡时引起的冲击及零件的破坏，并且具有操纵轻便，经济性和缩短换挡时间等优点，从而改善了汽车的加速性，经济性和山区行驶的安全性。其缺点是零件增多，结构复杂，轴向尺寸增加，制造要求高，同步环磨损大，寿命低。但近年来，由于同步器广泛使用，寿命问题已解决。在本设计中主要采用锁环式同步器，如图1-4所示。 图1-52.拟解决的主要问题： (1) 变速器主要参数的选择与主要零件的设计,变速器主要参数的选择(档数和传动比、中心距、轴向尺寸、齿轮参数)；各档传动比及其齿轮齿数的确定；齿轮变位系数的选择。 (2) 变速器齿轮的强度计算与材料的选择,齿轮的损坏原因及形式；齿轮的强度计算与校核。 (3) 变速器轴的强度计算与校核,变速器轴的结构和尺寸； 轴的校核.。 （4）变速器同步器的设计及操纵机构,同步器的结构；同步环主要参数的确定；变速器的操纵机构。（5）变速器轴承的设计选择。 （6）绘制总装配图及零件图。三、研究方法及措施1. 研究方法1.1观察法在实训中，我有了拆解变速器的经验，通过对拆解五菱变速器的观察，我了解到手动变速器的基本构造和工作情况，从而对比其他型号的变速器构造及工作原理得出了手动变速器大致的结构和零部件组成及构造，在手动变速器广泛运用于轿车的今天，每款车型的变速器在工作原理及零件的搭配组合方面大致的相同，区别仅在于，不同车型的变速器由于发动机输出扭矩的不同而在变速器的大小及传动比方面有所改动。1.2文献分析法根据手动变速器的设计而进行相关的文献收集，通过对手动变速器的设计资料进行系统的分析整合，在了解手动变速器的发展历史背景意义的情况下更深入的对目前广泛应用于市场上的手动变速器进行更为深入的探讨研究，认识到其发展的趋势和有科学改良的潜在可能性，得到比较全面的零部件构造及设计的相关准则与方法。1.3可行性分析法 通过对研究提案的资料采集与对实物的观察分析得出该方案的设计研究是否可行，根据市场上的占有量和前人工作经验的分析，再结合自身的思维方法和已构想的设计步骤，总结出对手动变速器较为客观的设计过程与对该方案的通过性有了明确的肯定。2.措施 在对方案可行性的确定的基础上，进行实地的考察，通过图书馆与网络资料的借阅参考，在导师的帮助下对不同形式的手动变速器的选择进行确认，然后根据已有的计算方法对齿轮，轴与其他各部件的参数进行计算。四、研究工作的步骤、进度2014.11.4-2014.11.10 查询收集相关毕业设计书籍资料。2014.11.11-2014.11.24 毕业设计基本方案的确定及开题报告的编写，并完成3000字相关文献的外文翻译。2014.11.25-2014.11.30 请导师审查是否有误。2014.12.1-2014.12.14 开始正式编写毕业设计说明书，并完成对齿轮的设计计算。2014.12.15-2014.12.21 完成对变速器轴的计算校核。2014.12.22-2014.12.31 完成对同步器和轴承的设计选择计算。2015.1.1-2015.1.15 绘制相关零件图。2015.1.16-2015.1.31绘制装配图。2015.2.1-2015.2.15完成毕业设计最后整合工作，并开始准备答辩。五、主要参考文献（其中外文文献不少于2篇）1陈家瑞，汽车构造下册（第三版），北京：机械工业出版社，2009.22余志生，汽车理论（第五版），北京：机械工业出版社，2011.93谭本忠，汽车手动变速器传动系统，北京：机械工业出版社，2010.14胡光辉，仇雅莉，汽车自动变速器原理与检修（第二版），北京：机械工业出版社，2008.55刘惟信，汽车设计，北京：清华大学出版社6陈礼璠，顾剑青，现代轿车知识手册，上海：上海科学技术文献出版社，2002.87北京科技大学，东北大学，工程力学（第四版），北京：高等教育出版社，2008.18王霄锋，汽车底盘设计，北京：清华大学出版社，2010.49吕伟文，王育仁，林远艳，机械设计基础，长春：东北师范大学出版社，2012.510李俊玲，罗永革，汽车工程专业英语，北京：机械工业出版社，2005.811吴宗泽，机械设计课程设计手册（第四版），北京：高等教育出版社，2012.512裴保纯，汽车是如何奔跑的，北京：机械工业出版社，2010.813黄余平，汽车构造教学图解，北京：人民交通出版社, 200514P.