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優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表 題 目 HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì) 類別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 院（系）、專業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師 崔宏耀 職 稱 副教授 設(shè)計(jì)成果明細(xì)： 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫(xiě)畢業(yè)論文、畢業(yè)設(shè)計(jì)、其它 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開(kāi) 題 時(shí) 間: 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 系部 汽車(chē)與交通工程 專業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.研究現(xiàn)狀： 現(xiàn)今的汽車(chē)變速器發(fā)展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產(chǎn)品，但是變速器技術(shù)的每次革新都與汽車(chē)相關(guān)科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，計(jì)算機(jī)技術(shù),先進(jìn)制造技術(shù)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，模擬仿真材料科學(xué)等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障，同時(shí)變速器的發(fā)展也為相關(guān)科學(xué)技術(shù)提出了更高的要求。1894年，一個(gè)法國(guó)工程師給一輛汽車(chē)裝上世界上第一個(gè)變速器至今，汽車(chē)變速器已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展。變速器作為汽車(chē)重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，實(shí)現(xiàn)理想動(dòng)力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實(shí)現(xiàn)汽車(chē)行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng)到手動(dòng)變速器，及至液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，再到現(xiàn)在無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的普及，在汽車(chē)工業(yè)技術(shù)不斷前進(jìn)的同時(shí)，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂(lè)趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢(mèng)想，邁向了一個(gè)全新的高度?，F(xiàn)代汽車(chē)的動(dòng)力裝置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。它具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，如體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等。但其性能與汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性之間存在著較大的矛盾。如在坡道上行駛時(shí)，所需的牽引力往往是發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的牽引力的數(shù)倍。而且一般發(fā)動(dòng)機(jī)如果直接與車(chē)輪相連，其輸出轉(zhuǎn)速換算到對(duì)應(yīng)的汽車(chē)車(chē)速上，將達(dá)到現(xiàn)代汽車(chē)極限速度的數(shù)倍。上述發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力、轉(zhuǎn)速與汽車(chē)牽引力、車(chē)速要求之間的矛盾，單靠現(xiàn)代汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)本身是無(wú)法解決的。因此就出現(xiàn)了車(chē)用變速箱和主減速器。它們的共同努力使驅(qū)動(dòng)輪的扭矩增大到發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的幾分之一。另外，現(xiàn)代汽車(chē)的使用條件極為復(fù)雜，在不同場(chǎng)合下有不同的要求。往往要受到加載運(yùn)量、道路坡度、路面好壞及交通是否通暢等條件的影響。這就要求汽車(chē)的牽引力和車(chē)速能在較大范圍內(nèi)變化，以適應(yīng)使用的要求。在條件良好的平直路面上要能以高速行駛，而在路面不平和有較大坡度時(shí)能提供較大的扭矩。變速箱的多擋位選擇就能滿足這些需求。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下，燃油的消耗量也是不一樣的。駕駛員可以根據(jù)具體情況，選擇變速箱的某一擋位，來(lái)減少燃油的消耗。在某些情況下，汽車(chē)還需要能倒向行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)本身是不可能倒轉(zhuǎn)的，只有靠變速箱的倒擋齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。 變速器的主要功能表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)： (1)改變汽車(chē)傳動(dòng)比，增加驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化的范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛工況，同時(shí)應(yīng)使發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)刻處于最有利的工況范圍內(nèi)工作； (2)在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的倒退行駛； (3)實(shí)現(xiàn)空檔狀態(tài)，暫時(shí)中斷動(dòng)力傳遞，以便發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)、怠速等。 變速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系的關(guān)鍵部件，對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率都有著直接的影響。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)機(jī)械式的手動(dòng)變速器仍然是目前使用最為廣泛的汽車(chē)變速器。即使它有諸多缺點(diǎn)，如換檔沖擊大，體積大，操縱麻煩等：但同時(shí)它也有很多優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，使用壽命長(zhǎng)，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)效率高達(dá)98％，生產(chǎn)和制造工藝成熟以及成本低等，如果能改善手動(dòng)變速器上述的缺點(diǎn)，它還是有很大發(fā)展空間的。所以對(duì)手動(dòng)變速器變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究是很必要也是很有意義的。目前，國(guó)內(nèi)變速器主要采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力。齒輪是手動(dòng)變速器的主要傳動(dòng)部件，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長(zhǎng)、工作可靠和維修方便等特點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞等方面得到了非常普遍的應(yīng)用，并且有關(guān)齒輪的設(shè)計(jì)方法也已經(jīng)有了相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。然而隨著對(duì)汽車(chē)節(jié)能環(huán)保和輕量化要求的提高，希望變速器在尺寸和質(zhì)量盡量小的情況下，仍能夠可靠地進(jìn)行高速、重載的傳遞，同時(shí)具有更小的噪聲，這些都對(duì)變速器的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。 針對(duì)中國(guó)變速器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，Global Insight的亞洲區(qū)技術(shù)分析師段誠(chéng)武博士闡述了幾點(diǎn)自己的見(jiàn)解： (一)、在短期內(nèi)，手動(dòng)檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動(dòng)檔變速器將有更大的增長(zhǎng)空間。 (二)、鑒于中國(guó)市場(chǎng)情況的復(fù)雜性，長(zhǎng)期來(lái)看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢(shì)，沒(méi)有哪一種形式變速器會(huì)成為最后的贏家。 (三)、在中國(guó)市場(chǎng)，從技術(shù)支持、目前的市場(chǎng)份額以及設(shè)備提供這幾個(gè)方面來(lái)看AMT與LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合動(dòng)力以及DCT和柴油都具有相似性。 (四)、從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中國(guó)本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注DCT這個(gè)產(chǎn)品，因?yàn)樗鼘⒂蟹浅：玫那熬啊? 兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、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。變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動(dòng)比大，工作時(shí)在齒輪上作用的力也增大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，應(yīng)該布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應(yīng)力過(guò)高而易造成表面點(diǎn)蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命。機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的輪對(duì)數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。。 由于兩軸式變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械零件設(shè)計(jì)與制造精度不十分高，裝配精度也較低，所以工人裝配與修理均比較容易。手動(dòng)變速器換擋操作完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率相對(duì)較低，占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。大部分微型轎車(chē)都是裝備兩軸式變速器，在汽車(chē)向節(jié)能方向發(fā)展的今天，兩軸式變速器將是新時(shí)代的寵兒。 2.目的及意義： 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)也漸漸成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)的使用已經(jīng)遍布全國(guó)。而隨著我國(guó)加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車(chē)、轎車(chē)等高級(jí)消費(fèi)品已進(jìn)入平常家庭。 在我國(guó)，汽車(chē)工業(yè)起步較晚。入世后，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)面臨的是機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)不斷的壯大，以及汽車(chē)行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國(guó)國(guó)情的汽車(chē)已經(jīng)是當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)者的緊迫問(wèn)題。在面臨著前所未有的機(jī)遇同時(shí)，不得不承認(rèn)在許多技術(shù)上，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家還一定的差距，所以我們要努力為我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩僅在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)，為了發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能，就必須有一套變速裝置。變速器可以在汽車(chē)行駛過(guò)程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)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)力性和經(jīng)濟(jì)性狀態(tài)下。變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系的重要組成部分，其發(fā)展無(wú)疑代表著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，它的設(shè)計(jì)也是汽車(chē)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。而發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，若變速器傳動(dòng)比小，則常用兩軸式變速器。兩軸變速器有其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，制造成本低，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)在變速器發(fā)展中屹立不倒，雖然現(xiàn)在的自動(dòng)變速器操作簡(jiǎn)單，但是效率很低，所以市場(chǎng)的大部分份額被機(jī)械式變速器占據(jù)著，汽車(chē)發(fā)展要向節(jié)能，舒適，操作方便方向發(fā)展， 兩軸機(jī)械變速器更是符合條件的。 經(jīng)過(guò)這幾年的刻苦學(xué)習(xí)，我掌握了多門(mén)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。在大學(xué)畢業(yè)，即將走向工作崗位之際，按國(guó)家教委和學(xué)校的要求，進(jìn)行了對(duì)轎車(chē)五檔兩軸式變速器的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)每個(gè)大學(xué)生進(jìn)行知識(shí)掌握與實(shí)際運(yùn)用的一次大檢閱，充分體現(xiàn)了一個(gè)設(shè)計(jì)者的知識(shí)掌握程度和創(chuàng)新思想。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我將進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，提高實(shí)際運(yùn)用能力，并為以后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）研究汽車(chē)機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)； （2）建立有限元計(jì)算模型； （3）研究汽車(chē)機(jī)械變速器的載荷； （4）加載進(jìn)行應(yīng)力分析與結(jié)果分析； （5）對(duì)汽車(chē)機(jī)械變速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 （2）參數(shù)的確定 （3）主要零部件設(shè)計(jì)及校核 （4）AutoCAD繪制裝配圖及零件圖 三、技術(shù)路線（研究方法） 收集資料，知識(shí)準(zhǔn)備 選擇車(chē)型，確定基本性能參數(shù) 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 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 有限元分析軟件的輸出軸靜力學(xué)分析 變速器箱體的設(shè)計(jì) CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 四、進(jìn)度安排 （1）知識(shí)準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周 （2）整理資料、提出問(wèn)題、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)草稿、繪制裝配草圖 第3～5周 （3）理論聯(lián)系實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，完成各擋傳動(dòng)比等參數(shù)確定；各擋齒輪的設(shè)計(jì)及校核；傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及校核；軸承的選擇及校核；同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用；變速器箱體設(shè)計(jì)；CAD繪圖等大部分設(shè)計(jì)內(nèi)容，中期檢查 第6～9周 （4）改進(jìn)完成設(shè)計(jì)，改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，指導(dǎo)教師審核，學(xué)生修改 第10～13周 （5）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第14、15周 （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第16周 五、參考文獻(xiàn) [1]劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2001.7 [2]臧杰，閻巖.汽車(chē)構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.7 [3]王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)（第4版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.9 [4]余志生.汽車(chē)?yán)碚摚ǖ?版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1 [5]王寶璽，賈慶祥.汽車(chē)制造工藝學(xué)（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1 [6]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 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車(chē)輛工程 班級(jí) 設(shè)計(jì)（論文）題目 HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì) 平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)分（開(kāi)題、中檢、出勤） 指導(dǎo)教師姓名 職稱 指導(dǎo)教師 評(píng)分（X） 評(píng)閱教師姓名 職稱 評(píng)閱教師 評(píng)分（Y） 答辯組組長(zhǎng) 職稱 答辯組 評(píng)分（Z） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī) 百分制 五級(jí)分制 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： 答辯委員會(huì)主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年6 月 24 日 注：1、平時(shí)成績(jī)（開(kāi)題、中檢、出勤）評(píng)分按十分制填寫(xiě)，指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯組評(píng)分按百分制填寫(xiě)，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評(píng)語(yǔ)中應(yīng)當(dāng)包括學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題質(zhì)量、能力水平、設(shè)計(jì)（論文）水平、設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)質(zhì)量、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）實(shí)施或?qū)懽鬟^(guò)程中的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)生答辯情況等內(nèi)容的評(píng)價(jià)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)分表 學(xué)生姓名 院系 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng) 價(jià) 項(xiàng) 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的符合程度，綜合訓(xùn)練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實(shí)踐、社會(huì)實(shí)際、科研與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等的結(jié)合程度 10 3 綜合運(yùn)用知識(shí)能力（設(shè)計(jì)涉及學(xué)科范圍，內(nèi)容深廣度及問(wèn)題難易度）；應(yīng)用文獻(xiàn)資料能力 15 4 設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力；計(jì)算能力（數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力）；外文應(yīng)用能力 20 5 計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力（或綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質(zhì)量；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)水平；設(shè)計(jì)的實(shí)用性與科學(xué)性；創(chuàng)新性 20 7 設(shè)計(jì)規(guī)范化程度（設(shè)計(jì)欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進(jìn)度 10 得 分 X= 評(píng) 語(yǔ)：（參照上述評(píng)價(jià)項(xiàng)目給出評(píng)語(yǔ)，注意反映該論文的特點(diǎn)） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設(shè)計(jì)能力：強(qiáng)□ 較強(qiáng)□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說(shuō)明書(shū)規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質(zhì)量（設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導(dǎo)教師簽字： 2011年 6 月 17 日 摘 要 從汽車(chē)誕生時(shí)起，汽車(chē)變速器在汽車(chē)傳動(dòng)系中扮演著至關(guān)重要的角色?，F(xiàn)代汽車(chē)上廣泛采用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為解決這一矛盾，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。 本文以哈飛路寶汽車(chē)的一些整車(chē)參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的確定，變速器主要參數(shù)如擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍、中心距、各擋傳動(dòng)比、外形尺寸、齒輪參數(shù)、各擋齒輪齒數(shù)的選擇，齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì)校核，同步器、操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計(jì)及對(duì)軸的有限元分析。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本文根據(jù)轎車(chē)變速器的設(shè)計(jì)要求和車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，參考多篇文獻(xiàn)資料，以及國(guó)內(nèi)外變速器設(shè)計(jì)圖冊(cè)，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面著手進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)出一種兩軸式五擋變速器。 關(guān)鍵詞：變速器；齒輪；軸；箱體；設(shè)計(jì)  ABSTRACT Since automobile was born, the transmission has played a critical role in the drivetrain. Modern cars widely uses engines as the power source. The range of torque and speed are small, but complex using conditions require the automobile’s dynamic and fuel economical efficiency can change in a very large range. To solve this contradiction, transmission is set up in the drivetrain. The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Ha Fei Lu Bao automobile in this text. The main design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, size, gear parameters and the numble of each gear, the design and verification of gears, shafts and bearings, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox. Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts from both home and overseas,at economical efficiency and practicability angle, a small kind of two-shafted five block transmission is designed. Key words: Transmission；Shell；Gear；Shaft；Design I 附 錄 How Manual Transmissions Work If you drive a stick-shift car, then you may have several questions floating in your head. How does the funny "H" pattern that I am moving this shift knob through have any relation to the gears inside the transmission? What is moving inside the transmission when I move the shifter? When I mess up and hear that horrible grinding sound, what is actually grinding? What would happen if I were to accidentally shift into reverse while I am speeding down the freeway? Would the entire transmission explode? In this article, we'll answer all of these questions and more as we explore the interior of a manual transmission. Cars need transmissions because of the physics of the gasoline engine. First, any engine has a redline -- a maximum rpm value above which the engine cannot go without exploding. Second, if you have read How Horsepower Works, then you know that engines have narrow rpm ranges where horsepower and torque are at their maximum. For example, an engine might produce its maximum horsepower at 5,500 rpm. The transmission allows the gear ratio between the engine and the drive wheels to change as the car speeds up and slows down. You shift gears so the engine can stay below the redline and near the rpm band of its best performance. Ideally, the transmission would be so flexible in its ratios that the engine could always run at its single, best-performance rpm value. That is the idea behind the continuously variable transmission (CVT). A CVT has a nearly infinite range of gear ratios. In the past, CVTs could not compete with four-speed and five-speed transmissions in terms of cost, size and reliability, so you didn't see them in production automobiles. These days, improvements in design have made CVTs more common. The Toyota Prius is a hybrid car that uses a CVT. The transmission is connected to the engine through the clutch. The input shaft of the transmission therefore turns at the same rpm as the engine. A five-speed transmission applies one of five different gear ratios to the input shaft to produce a different rpm value at the output shaft. A Very Simple Transmission To understand the basic idea behind a standard transmission, the diagram below shows a very simple two-speed transmission in neutral: Let's look at each of the parts in this diagram to understand how they fit together: The green shaft comes from the engine through the clutch. The green shaft and green gear are connected as a single unit. (The clutch is a device that lets you connect and disconnect the engine and the transmission. When you push in the clutch pedal, the engine and the transmission are disconnected so the engine can run even if the car is standing still. When you release the clutch pedal, the engine and the green shaft are directly connected to one another. The green shaft and gear turn at the same rpm as the engine.) The red shaft and gears are called the layshaft. These are also connected as a single piece, so all of the gears on the layshaft and the layshaft itself spin as one unit. The green shaft and the red shaft are directly connected through their meshed gears so that if the green shaft is spinning, so is the red shaft. In this way, the layshaft receives its power directly from the engine whenever the clutch is engaged. The yellow shaft is a splined shaft that connects directly to the drive shaft through the differential to the drive wheels of the car. If the wheels are spinning, the yellow shaft is spinning. The blue gears ride on bearings, so they spin on the yellow shaft. If the engine is off but the car is coasting, the yellow shaft can turn inside the blue gears while the blue gears and the layshaft are motionless. Now, let's see what happens when you shift into first gear. First Gear In this picture, the green shaft from the engine turns the layshaft, which turns the blue gear on the right. This gear transmits its energy through the collar to drive the yellow drive shaft. Meanwhile, the blue gear on the left is turning, but it is freewheeling on its bearing so it has no effect on the yellow shaft. When the collar is between the two gears (as shown in the first figure), the transmission is in neutral. Both of the blue gears freewheel on the yellow shaft at the different rates controlled by their ratios to the layshaft. From this discussion, you can answer several questions: When you make a mistake while shifting and hear a horrible grinding sound, you are not hearing the sound of gear teeth mis-meshing. As you can see in these diagrams, all gear teeth are all fully meshed at all times. The grinding is the sound of the dog teeth trying unsuccessfully to engage the holes in the side of a blue gear. The transmission shown here does not have "synchros" (discussed later in the article), so if you were using this transmission you would have to double-clutch it. Double-clutching was common in older cars and is still common in some modern race cars. In double-clutching, you first push the clutch pedal in once to disengage the engine from the transmission. This takes the pressure off the dog teeth so you can move the collar into neutral. Then you release the clutch pedal and rev the engine to the "right speed." The right speed is the rpm value at which the engine should be running in the next gear. The idea is to get the blue gear of the next gear and the collar rotating at the same speed so that the dog teeth can engage. Then you push the clutch pedal in again and lock the collar into the new gear. At every gear change you have to press and release the clutch twice, hence the name "double-clutching." You can also see how a small linear motion in the gear shift knob allows you to change gears. The gear shift knob moves a rod connected to the fork. The fork slides the collar on the yellow shaft to engage one of two gears. In the next section, we'll take a look at a real transmission. A Real Transmission There are three forks controlled by three rods that are engaged by the shift lever. Looking at the shift rods from the top, they look like this in reverse, first and second gear: Keep in mind that the shift lever has a rotation point in the middle. When you push the knob forward to engage first gear, you are actually pulling the rod and fork for first gear back. You can see that as you move the shifter left and right you are engaging different forks (and therefore different collars). Moving the knob forward and backward moves the collar to engage one of the gears。 Reverse gear is handled by a small idler gear (purple). At all times, the blue reverse gear in this diagram is turning in a direction opposite to all of the other blue gears. Therefore, it would be impossible to throw the transmission into reverse while the car is moving forward -- the dog teeth would never engage. However, they will make a lot of noise! 手動(dòng)變速器如何工作 如果你駕駛一臺(tái)手動(dòng)小轎車(chē)，那么你可能會(huì)有幾個(gè)問(wèn)題漂浮在腦海中。 當(dāng)移動(dòng)換擋操縱桿時(shí)，是怎樣通過(guò)變速器中齒輪的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)有趣的“H”模式？當(dāng)我移動(dòng)操縱桿時(shí)，變速器里面是如何工作的呢？ 當(dāng)我換錯(cuò)擋并聽(tīng)到可怕的摩擦聲時(shí)，實(shí)際是什么在磨削呢？如果我在高速公路上急行時(shí)，突然換倒檔會(huì)發(fā)生什么情況呢？變速器會(huì)爆炸嗎？ 在本篇文章中，我們將回答所有這些問(wèn)題，更要探索手動(dòng)變速器內(nèi)部。 由于物理學(xué)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，故汽車(chē)需要傳輸動(dòng)力。首先，任何發(fā)動(dòng)機(jī)都有一條紅界限——轉(zhuǎn)速超過(guò)最大值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)運(yùn)行也不會(huì)爆炸。第二，如果你知道馬力是如何工作的，那么你一定知道當(dāng)馬力和扭矩達(dá)到最大值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍縮小。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大馬力為5500轉(zhuǎn)。變速器使發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪之間的傳動(dòng)比變小，以使汽車(chē)加速行駛。你變速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能停留在紅界限或界限附近以達(dá)到最佳行駛狀態(tài)。 最理想的是，變速器以非常靈活的比率使發(fā)動(dòng)機(jī)可以始終運(yùn)行在單一的、最高性能的轉(zhuǎn)速。這種想法基于連續(xù)的變速傳動(dòng)（無(wú)級(jí)變速器）。 無(wú)級(jí)變速器有近無(wú)窮的傳動(dòng)比范圍。在過(guò)去，無(wú)級(jí)變速器在成本、大小和可靠性上不能與四檔和五檔變速器相比，所以沒(méi)有大量運(yùn)用于汽車(chē)生產(chǎn)中。近年來(lái)，無(wú)級(jí)變速器的改進(jìn)設(shè)計(jì)更為常見(jiàn)。豐田普銳斯是一輛使用無(wú)級(jí)變速器的混合動(dòng)力型汽車(chē)。 變速器通過(guò)離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連。因此，變速器輸入軸與發(fā)動(dòng)機(jī)以同樣的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。 五檔變速器適用于五個(gè)不同的傳動(dòng)比的汽車(chē)，它把輸入軸產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)速值傳給輸出軸。 一個(gè)非常簡(jiǎn)單的變速器 為了理解一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)變速器的原理，下面的圖表顯示了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的中間軸式雙速傳動(dòng)變速器： 讓我們看一看圖表中的每一部分，理解他們是怎樣結(jié)合在一起的：發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)離合器傳給輸入軸。輸入軸和輸入齒輪以一個(gè)單個(gè)單元連接。（離合器是一種裝置，它可以連接和斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器。當(dāng)你踏下離合器踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和離合器不連接，所以即使汽車(chē)停著不動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)也能運(yùn)行。當(dāng)你釋放離合器踏板時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與輸入軸直接相連。輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)相同。） 紅色軸和齒輪被稱為中間軸。這也是作為一個(gè)單一的連接件，所以所有的中間軸齒輪和其本身自旋為一個(gè)單元。輸入軸和中間軸通過(guò)嚙合齒輪直接相連，因此如果輸入軸旋轉(zhuǎn)，中間軸也旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)離合器工作時(shí)，中間軸收到的動(dòng)力直接來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)。 黃色軸是花鍵軸，它通過(guò)汽車(chē)上不同傳動(dòng)齒輪與中間軸相連接。如果齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出軸也跟著旋轉(zhuǎn)。 藍(lán)色齒輪套在軸承上，所以可以在輸出軸上旋轉(zhuǎn)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)而汽車(chē)滑行時(shí)，當(dāng)輸出軸齒輪與中間軸靜止不動(dòng)時(shí)，輸出軸能在其齒輪中旋轉(zhuǎn)。 現(xiàn)在，讓我們看一看一擋工作過(guò)程。 一擋 圖中，輸入軸把來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給中間軸，通過(guò)向右推動(dòng)藍(lán)色齒輪完成一擋傳動(dòng)。齒輪通過(guò)嚙合套傳遞動(dòng)力給輸出軸，與此同時(shí)，輸出軸左側(cè)藍(lán)齒輪也旋轉(zhuǎn)，但是他是在軸承上空轉(zhuǎn)所以對(duì)輸出軸沒(méi)有影響。 當(dāng)嚙合套在中間時(shí)，變速器處于空擋。兩個(gè)齒輪在輸出軸上被中間軸控制以不同的傳動(dòng)速比。 從這次討論中，你可以回答幾個(gè)問(wèn)題： 當(dāng)你犯了一個(gè)錯(cuò)誤掛錯(cuò)擋并聽(tīng)到可怕的磨削聲時(shí)，你聽(tīng)到的只是齒輪錯(cuò)誤嚙合的聲音。正如你看到的圖表一樣，所有的齒輪一直是嚙合的。磨削聲是齒輪在藍(lán)色齒輪內(nèi)部沒(méi)有正確使用造成的。 這里顯示的變速器沒(méi)有同步器，因此，如果你使用這樣的傳輸機(jī)構(gòu)，那么你應(yīng)該使用雙向離合器。雙向離合器在過(guò)去的轎車(chē)中常見(jiàn)，并且現(xiàn)代的賽車(chē)中也很常見(jiàn)。離合器雙向控制中，你首先踩下離合器踏板來(lái)分離變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力。這樣脫離了齒輪上的壓力，便可以把嚙合套移動(dòng)到中間位置。然而，當(dāng)你釋放離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為“合適的速度”。合適的速度是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于齒輪下每分鐘適宜的轉(zhuǎn)速值。這樣是使藍(lán)色齒輪和嚙合齒輪以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此，嚙合齒可以工作。然后，再次踩下離合器踏板，并鎖止在新齒輪上。每一次齒輪傳動(dòng)變化時(shí)，你將踩下并釋放離合器兩次，因此得名“雙向離合器”。 你還可以看到一個(gè)小型的直線運(yùn)動(dòng)的齒輪換擋操縱桿，可以讓你變更齒輪。操縱桿移動(dòng)一支桿來(lái)連接撥叉，撥叉滑動(dòng)嚙合套來(lái)控制輸出軸上的兩個(gè)齒輪。 在下一節(jié)，我們將看一下真正的變速器。 實(shí)時(shí)傳輸 三個(gè)撥叉軸控制換擋撥叉使操縱桿工作?？匆幌马敹说膿懿孑S，它們像這樣旋轉(zhuǎn)，控制第一齒輪和第二齒輪： 記住換擋操縱桿的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)在中間。當(dāng)你向前推動(dòng)撥塊換入一擋，實(shí)際上是拉動(dòng)操縱桿撥叉使一擋齒輪旋轉(zhuǎn)。 你可以認(rèn)為這是你向左和向右移動(dòng)操縱桿來(lái)控制不同的撥叉（因此嚙合套不同）。向前和向后移動(dòng)撥塊使其中一對(duì)齒輪工作。 倒檔齒輪是一個(gè)小惰性輪。在任何時(shí)候，圖中藍(lán)色倒檔齒輪是在一個(gè)方向轉(zhuǎn)向?qū)γ娴乃衅渌{(lán)色齒輪。因此，當(dāng)汽車(chē)向前行駛時(shí)就不可能把傳輸逆轉(zhuǎn)。然而，它們將會(huì)制造很大的噪音！ 6