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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 楊德龍 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程07-9班 指導(dǎo)教師姓名 石美玉 職稱 教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 9噸中型載貨汽車三軸式五檔變速器設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成，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，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，根據(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，變速器的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。設(shè)計(jì)一臺(tái)匹配性好的變速器，就成為了汽車設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。 早在1889年，法國標(biāo)致研制成功世界上第一臺(tái)手動(dòng)機(jī)械式4擋齒輪傳動(dòng)汽車變速器。在現(xiàn)在汽車中，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。變速器與主減速器及發(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;采用同步器可使換檔輕便，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，雙中間軸變速器，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)換檔機(jī)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。 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)力一傳動(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)。可根據(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。 對(duì)汽車變速器進(jìn)行了多日標(biāo)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。從優(yōu)化結(jié)果與原值的對(duì)比看到，該方法對(duì)提高設(shè)計(jì)效率、減小變速器體積、改善傳動(dòng)平穩(wěn)性、降低成本和保證傳動(dòng)可靠性等都具有重要意義。材質(zhì)上選取優(yōu)良的齒輪鋼20 CrMnTi,同時(shí)兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)緊湊、工藝完善、材質(zhì)優(yōu)良、操縱方便、換擋平穩(wěn)準(zhǔn)確、使用可靠、壽命長等特點(diǎn)。 目前為止，變速器經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段，主要為： （1）手動(dòng)變速器 手動(dòng)變速器主要采用齒輪傳動(dòng)的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車行駛時(shí)的換擋工作，也就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動(dòng)變速器又稱手動(dòng)齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變矩的目的[3]。手動(dòng)變速器的換擋操作可以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、價(jià)廉物美。 （2）自動(dòng)變速器 自動(dòng)變速器是根據(jù)車速和負(fù)荷（油門踏板的行程）來進(jìn)行雙參數(shù)控制，擋位根據(jù)上面的兩個(gè)參數(shù)來自動(dòng)升降。自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器的共同點(diǎn)，就是二者都屬于有級(jí)式變速器，只不過自動(dòng)變速器可以根據(jù)車速的快慢來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，可以消除手動(dòng)變速器“頓挫”的換擋感覺。 自動(dòng)變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機(jī)構(gòu)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩的目的。 （3）無級(jí)變速器 無級(jí)變速器又稱為連續(xù)變速式無級(jí)變速器。這種變速器與一般齒輪式自動(dòng)變速器的最大區(qū)別，是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng)，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。無級(jí)變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡(jiǎn)單，體積更小，它既沒有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，主要靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來實(shí)現(xiàn)速比的無級(jí)變化。 （4）無限變速式機(jī)械無級(jí)變速器（IVT） 無限變速式機(jī)械無級(jí)變速器與其它自動(dòng)變速器的差別之一是不使用變矩器。變矩器的作用是通過油液介質(zhì)將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給變速器，它的傳遞效率通常只有80%。IVT由于不使用變矩器，與其它變矩器比較，IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復(fù)雜造價(jià)高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，加上傳遞扭矩大，長時(shí)間使用也不會(huì)過度發(fā)熱，不但使用于轎車，也使用于越野車，是一種新型變速器。 回顧汽車變速器的發(fā)展可以清楚的知道，變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)?，F(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展趨勢(shì)，是向著可調(diào)自動(dòng)變速器或無級(jí)變速器的方向發(fā)展。 自動(dòng)變速器多擋化雖能擴(kuò)大自動(dòng)變速的范圍，但它并非安全迅速。理想的無級(jí)變速器是在整個(gè)傳動(dòng)范圍內(nèi)能連續(xù)的、無擋比的切換變速比，是變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動(dòng)變速。無級(jí)化是對(duì)自動(dòng)變速器的理想追求。 現(xiàn)代無級(jí)變速器傳動(dòng)效率提高，變速反應(yīng)快、油耗低。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，變速器的自動(dòng)控制進(jìn)一步完善，在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價(jià)格比大大提高。無級(jí)變速器裝有自動(dòng)控制裝置，行車中可以根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)整擋位，無需人工操作，省去了換擋及踩踏離合器踏板的操作。其不足之處在于價(jià)格昂貴、維修費(fèi)用很高，而且使用起來比手動(dòng)擋車費(fèi)油，尤其是低速行駛或堵車中走走停停時(shí)，更會(huì)增大油耗。 按照我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)劃,到2010年我國轎車產(chǎn)量將達(dá)400萬輛,不過這個(gè)目標(biāo)可能過于樂觀。筆者認(rèn)為,屆時(shí)年產(chǎn)200萬輛轎車是完全有可能的,而由于大量非職業(yè)駕駛?cè)藛T的出現(xiàn)和對(duì)汽車性能要求的提高,裝備自動(dòng)變速器的至少占10%,再加上部分大客車也采用自動(dòng)變速器,對(duì)自動(dòng)變速器的需求量將在20萬臺(tái)以上,這對(duì)于我國的汽車工業(yè)而言,將是一個(gè)極好的機(jī)遇,同時(shí)也是一場(chǎng)新的挑戰(zhàn)。 2、選題目的和意義 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。 變速器的設(shè)計(jì)對(duì)汽車性能至關(guān)重要。變速器組成零件較多，零件之間的裝配關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。對(duì)于車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生，通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以充分復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，并能提高計(jì)算機(jī)及軟件使用水平，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案確定； （2）變速器各檔傳動(dòng)比的分配確定； （3）變速器齒輪參數(shù)的選擇； （4）變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配； （5）變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算； （6）變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算； （7）利用CAD畫裝配圖、零件圖。 2、擬解決的主要問題 （1）變速器各參數(shù)的確定； （2）變速器齒輪的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核； （3）變速器軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （5）利用CAD畫裝配圖、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 CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設(shè)計(jì)說明書 四、進(jìn)度安排 （1）知識(shí)準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開題報(bào)告 第1～2周（2.28-3.11） （2）整理資料、提出問題、撰寫設(shè)計(jì)說明書草稿、繪制裝配草圖 第3～5周（3.14-4.1） （3）理論聯(lián)系實(shí)際分析問題、解決問題，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； CAD繪圖部分圖紙等內(nèi)容，中期檢查 第6～8周（4.4-4.22） （4）改進(jìn)完成設(shè)計(jì)，改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說明書，指導(dǎo)教師審核，學(xué)生修改 第9～12周（4.25-5.20） （5）評(píng)閱教師評(píng)閱、學(xué)生修改 第13周 （5.30-6.3） （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯 第14周（5.30-6.3） （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第15～16周（6.6-6.17） （8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周（6.20-6.24） 五、參考文獻(xiàn) [1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)（第四版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，5 [2] 臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造（下冊(cè)） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005,3 [3] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004,5 [4] 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