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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
劉佳良
系部
汽車與交通
工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程BW07-9
指導(dǎo)教師姓名
崔宏耀
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是√否
題目名稱
HLJIT4H-10變速器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、課題研究現(xiàn)狀：
汽車工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，根據(jù)最新的統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)已經(jīng)成為世界第四大汽車生產(chǎn)國(guó)。伴隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程，汽車工業(yè)的發(fā)展將會(huì)有著更為強(qiáng)勁的勢(shì)頭。隨著社會(huì)的快速發(fā)展和人們生活水平的迅速提高，汽車（尤其是轎車）作為一種必不可少的交通工具已走進(jìn)千家萬(wàn)戶。
改革開放30年來(lái)，我國(guó)汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的快速發(fā)展而發(fā)展壯大，形成了一批頗具規(guī)模的變速器企業(yè)。大多數(shù)本土變速器企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突出的成績(jī)，并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng)新，在手動(dòng)變速器領(lǐng)域，尤其是在重型車用和微型車用手動(dòng)變速器上，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)片。另外，一些跨國(guó)公司或合資的變速器企業(yè)開始陸續(xù)在中國(guó)設(shè)廠，為滿足持續(xù)高速增長(zhǎng)的中國(guó)汽車市場(chǎng)需求作出了非常大的貢獻(xiàn)。
汽車變速器是汽車的重要部件之一，變速器可以在汽車行駛過(guò)程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下，通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行使工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行使能力。
傳統(tǒng)的變速器設(shè)計(jì)方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗(yàn)公式取初值，然后計(jì)算取其強(qiáng)度，傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)等。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)方案，與實(shí)踐直接接觸，從而可以提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，綜合提高自身的設(shè)計(jì)和制造水平。
在中國(guó)，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(guó)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(guó)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(lái)的駕駛樂(lè)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(méi)有一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，悉數(shù)依賴國(guó)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(guó)和國(guó)外的發(fā)展情況作以下簡(jiǎn)要分析：
（1）手動(dòng)變速器（MT）亦稱手排變速器，是汽車變速器中最基本的一種類型，其作用是改變傳動(dòng)比（亦稱齒輪比，是引擎扭力被變速器齒輪放大的倍數(shù)，車輛靜止剛起步時(shí)，由于本身質(zhì)量較大，慣性也較大，使其運(yùn)動(dòng)將使用較大的力，根據(jù)杠桿原理用半徑最長(zhǎng)扭力最大的低速檔大直徑齒輪把引擎扭力放大，協(xié)助車輛開始向前行駛。車輛開始行駛后，由于慣性將保持向前方移動(dòng)，用較小的扭力即可讓車輛繼續(xù)向前行駛，所以改換入齒輪半徑較小齒輪比小，扭力放大倍數(shù)較小但旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較快的小齒輪高速檔，即可用較少的引擎轉(zhuǎn)速達(dá)到相同的車速來(lái)省油，或讓車速更快。齒輪比小于一的省油檔稱為overdrive超比檔，密齒輪比是指各檔位齒輪比落差小，代表各檔扭力落差小，有利于車輛加速），并提供倒檔和空檔。通常，駕駛員通過(guò)踩離合器踏板和操縱換擋桿可以在任何檔位間進(jìn)行選擇。也有少數(shù)手動(dòng)變速器，如摩托車變速器，某些賽車變速器，只允許順序換擋，這些變速器被稱為順序換擋變速器。近年來(lái)隨著電子控制元件耐用度的改善，由電腦控制自動(dòng)切換離合器自動(dòng)換檔的自動(dòng)手排變速箱在歐洲車上也愈來(lái)愈普及，福斯賽車與福特汽車則在市售車上提供更新一代的雙離合器自動(dòng)手排，變速箱同時(shí)具有兩組離合器，每次換檔時(shí)自動(dòng)切換到另一組未使用的離合器迅速嚙合，不需如傳統(tǒng)手排變速箱得等唯一一組離合器分開后再重新嚙合，換檔速度更快，換檔震動(dòng)也更小。：手動(dòng)變速器應(yīng)該說(shuō)是最為節(jié)能的變速方式，另外由于中國(guó)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(zhǎng)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(lái)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(lái)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(guó)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(guó)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(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，將有更多車型采用AMT。中國(guó)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(wú)級(jí)變速器（CVT）：無(wú)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(wú)數(shù)個(gè)前進(jìn)擋的變速過(guò)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(wú)級(jí)化了，與AT相比具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。通過(guò)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(guó)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(wàn)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)。
（5）雙離合器變速器（DCT）：雙離合器變速器最早是德國(guó)大眾技術(shù)，因此在大眾車系里又稱DSG變速器。它可以說(shuō)是目前世界上最先進(jìn)的、具有革命性的變速器系統(tǒng)，大眾汽車在2002年于德國(guó)沃爾夫斯堡首次向世界展示了這一技術(shù)創(chuàng)新。
2、意義：
21世紀(jì)，汽車工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。可以說(shuō)，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也是越來(lái)越高，這是變速箱演變過(guò)程的首要催產(chǎn)素。由此可見，對(duì)汽車的變速器進(jìn)行研究具有十分重要的意義。
設(shè)計(jì)一臺(tái)匹配性好的變速器，是汽車設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以詳細(xì)了解、掌握變速器中齒輪、軸的設(shè)計(jì)方法，不同條件下軸承的選取方法，操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析方法以及箱體的設(shè)計(jì)方法。
汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成，變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)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(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作，對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。因此，依據(jù)整車的主要技術(shù)指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件，來(lái)確定變速器的結(jié)構(gòu)型式的選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取及各大零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。
通過(guò)設(shè)計(jì)可以掌握汽車變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和方法，使本科階段所學(xué)習(xí)的汽車?yán)碚摲矫嬷R(shí)得到系統(tǒng)的應(yīng)用。提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
3、選課目的：
通過(guò)對(duì)變速器的了解，確定變速器的傳動(dòng)路線，整體布置以及變速器的各項(xiàng)參數(shù)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用有限元分析軟件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，重點(diǎn)進(jìn)行彎曲強(qiáng)度分析。
為了縮短設(shè)計(jì)周期和降低開發(fā)成本，通過(guò)CAD軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)汽車變速器的輔助設(shè)計(jì)。使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段以較少的時(shí)間和精力進(jìn)行虛擬裝配并對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到了可靠的裝配檢驗(yàn)結(jié)果。減少建模時(shí)間，增加模型可信度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品上市的時(shí)間。
二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
1、本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容:
（1）本田W125-6摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器結(jié)構(gòu)的總體布置及工作原理。
（2）變速器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)置、各檔齒輪的設(shè)計(jì)及其校核，確定各檔傳動(dòng)比
（3）確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸。
（4）使用AutoCAD完成工程圖紙；利用CAD建立體圖。
（5）有限元分析，整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2、擬解決的主要問(wèn)題
（1）掌握汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器的結(jié)構(gòu)。
（2）掌握汽車變速器各零件的設(shè)計(jì)方法。
（3）變速器各檔齒輪的校核，有限元分析。
（4）對(duì)變速器內(nèi)部，合理布局。
（5）掌握CAD、Pro/E等軟件的操作方法，并進(jìn)行零件圖測(cè)繪、實(shí)體圖裝配等。
三、技術(shù)路線（研究方法）
確定基本性能參數(shù)
收集資料及其相關(guān)信息
有限元分析
變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案
擋數(shù)及各擋傳動(dòng)比的確定
CAD繪制裝配圖、零件圖
完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書
變速器箱體的設(shè)計(jì)
同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用
主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算
齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配
輪齒強(qiáng)度計(jì)算
軸的設(shè)計(jì)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
四、進(jìn)度安排
（1）資料收集、調(diào)研，完成開題報(bào)告 第1～2周（2月28～3月13）
（2）熟悉車輛及變速器各參數(shù)，掌握設(shè)計(jì)方法及過(guò)程 第3周（3月14～3月20）
（3）變速器方案確定 第4～5周（3月21～4月3日）
（4）變速器參數(shù)的選擇、設(shè)計(jì)、計(jì)算 第6～10周（4月4日～5月8日）
（5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書定稿，完成圖紙繪制 第11～14周（5月9日～6月5日）
（6）設(shè)計(jì)審核、修改 第15～16周（6月6日～6月19日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20月～6月27日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日