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畢 業(yè) 論 文 ﹙設 計﹚ 開 題 報 告
題 目 汽車變速箱三維設計與仿真
學生姓名 學號
所在院(系)
專業(yè)班級
指導教師
2010 年3月 23日
題 目
汽車變速箱三維設計與仿真
一、 選題的目的及研究意義
。
變速器用來改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速，目的是在原地起步、爬破、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，可在起動發(fā)動機、汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅動輪傳輸。變速器設有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。
現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內燃機作為動力源，其轉矩和轉速變化范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的驅動力和車速能在相當大的范圍內變化。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設置了變速器。它的功用是：改變傳動比，擴大驅動輪轉矩和轉速的變化范圍，以適應經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作；在發(fā)動機旋轉方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換擋或進行動力輸出。
變速器按傳動比變化方式不同，變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種：有級式變速器應用最為廣泛。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系形式不同，有軸線固定式變速器和軸線旋轉式變速器兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有3-5個前進擋和一個倒擋；在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)，均指前進擋位數(shù)。無級式變速器的傳動比在一定的范圍內可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式兩種。電力式變速器在傳動系統(tǒng)中也有廣泛采用的趨勢，其邊素傳動部件為直流串勵電動機。液力式變速器的傳動部件是液力變矩器。綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內作無級變化，目前應用較多。
研究現(xiàn)狀：
?汽車行駛的速度是不斷變化的，這就要求汽車的變速器的變速比要盡量多，這就是無級變速 。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結構簡單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點依然占領著汽車變速箱的主流地位。在跨越了三個世紀的一百多年后的今天，汽車還沒有使用上滿意的無級變速箱。這是汽車的無奈和缺憾。但是,人們始終沒有放棄尋找實現(xiàn)理想汽車變速器的努力,各大汽車廠商對無級變速器表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視無級變速器在汽車領域的實用化進程。
三． 綜述與本課題相關領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應用領域等
目前汽車所使用的自動變速器大致可分為三類[1]：一類是由液力變矩器、行星齒輪機構及電液控制系統(tǒng)組成的液力自動變速器[2]；一類是由傳統(tǒng)固定軸式變速箱和干式離合器以及相應的電－液控制系統(tǒng)組成的電控機械式自動變速器；另一類是無級自動變速器。
1 液力自動變速器
液力自動變速器其基本形式是液力變矩器與動力換擋的旋轉軸式機械變速器串聯(lián)。這種自動變速器的主要優(yōu)點有[1]：液力變矩器的自動適應性使其具有無級連續(xù)變速及變矩能力，對外部負載有自動調節(jié)和適應性能，從根本上簡化了操縱；液體傳動本身特有一定的減振性能，能夠有效地降低傳動系的尖峰載荷和扭轉振動，延長了傳動系的壽命；汽車起步平穩(wěn)，加速迅速、均勻、柔和；提高了乘坐舒適性與行駛安全性；車輛的通過性好。
2 電控機械式自動變速器
這是一種由普通齒輪式機械變速器組成的有級式機械自動變速器。機械式自動變速器是在普通固定軸式齒輪變速器的基礎上，把選擋、換擋、離合器操縱及發(fā)動機油門操縱由控制器完成，代寫畢業(yè)論文實現(xiàn)自動變速?；究刂扑枷胧牵焊鶕?jù)汽車運行狀況、路面情況和駕駛員的意圖，依據(jù)事先制定的換擋規(guī)律、離合器接合規(guī)律及發(fā)動機油門變化規(guī)律，對變速器進行最佳擋位判斷、離合器動作控制及發(fā)動機油門動作控制，實現(xiàn)發(fā)動機、離合器及變速器的聯(lián)合操縱。
由于機械式自動變速器是非動力換擋，變速器輸出扭矩與轉速變化比較大，易造成沖擊比較大，以及換擋期間動力中斷等缺點，必須對其進行改進，因此提出了扭矩輔助型機械自動變速器和雙離合器式機械自動變速器。前者通過輔助齒輪機構來實現(xiàn)，后者使變速器相鄰擋位的扭矩傳遞，分別受控于兩個獨立的離合器，這樣可以實現(xiàn)動力不中斷換擋。
3 機械無級變速器
前面提到的兩種自動變速器都是有級或分段無級自動變速、無級變速器、帶式無級變速器利用由許多薄鋼片穿成的鋼環(huán)，使其與兩個錐輪的槽在不同的半徑上“咬和”來改變速比，以達到無級變速的性能。它克服了前面兩種自動變速器固有的齒輪傳動比不連續(xù)和零件數(shù)量過多的缺點，具有傳動比連續(xù)、傳遞動力平穩(wěn)、操縱方便等特點，實現(xiàn)了無級變速。由于CVT 是摩擦傳動，導致效率低，所使用的傳動鏈制造技術難、加工精度要求較高，使用的材質要求更高，維修更是困難，對這些難點仍在繼續(xù)攻關中。
4 液力變矩器+AMT 的自動變速器
將液力變矩器（TC）與固定軸機械式齒輪變速器(AMT)組合[2]，得到一種新型的自動變速系統(tǒng)，即：TC+AMT。TC 與AMT 共同工作，不但具有AT 的優(yōu)點，大大提高了軍車的通過性、越野性操縱方便性，而且具有成本低與易制造的特點。在保證汽車動力性、燃油經(jīng)濟性、操縱方便性等特性外，還可以實現(xiàn)發(fā)動機、液力變矩器和機械式自動變速器合理匹配，找到最佳工作點，達到總體效果最佳，不僅越野性、通過性好、操縱方便，而且使影響乘坐舒適性的沖擊度最小，具有良好的乘坐舒適性。是一種具有良好發(fā)展前途的自動變速器，世界各國正致力于此項技術的研究和開發(fā)。
5 帶閉鎖與滑差的TC+AMT 的自動變速器
液力變矩器具有的起步平穩(wěn)、減振、通過性和乘坐舒適性好等優(yōu)越性能，但最大的缺陷是效率低，為了提高液力變矩器的傳動效率，而采用了閉鎖與滑差技術。它是指在液力變矩器的泵輪與渦輪之間，安裝一個可控制的離合器，當汽車的行駛工況達到設定目標時，控制離合器將泵輪與渦輪按設定的目標轉速差傳動（即滑差控制）或鎖成一體（即閉鎖控制），液力變矩器隨之變?yōu)榘雱傂曰騽傂詡鲃?，這樣做一方面提高傳動效率[4]。閉鎖后消除了液力變矩器高速比時效率的下降，理論上閉鎖工況效率為1，從而使高速比工況效率大大提高；另一方面，在液力傳動向機械傳動轉換過程中，由于采用滑差控制，不但擴大了液力變矩器的高效率范圍，而且可以使傳動系從液力傳動平穩(wěn)地過渡到閉鎖后的剛性傳動，特別是在閉鎖開始和閉鎖低速階段，可以吸收由于閉鎖產生的部分振動和沖擊，按照滑差和閉鎖的控制規(guī)律，使得渦輪轉速逐步接近泵輪，大大減少了沖擊和振動，使得乘坐舒適性得以提高。
變速箱目前發(fā)展趨勢有兩個,一個就是節(jié)油,這方面主要是類似于CVVT技術的融入,二是雙離合器變速箱能夠是換擋速度提高,而且更加穩(wěn)定.
變速箱目前應用領域主要就是汽車制造業(yè)、機床制造、工程機械（挖掘機、裝載機、壓路機）、礦山機械、采煤機械等等。
二、 對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術路線）或設計（實驗）方案進行說明，論文要寫出相應的寫作提綱
研究方案：
變速器設計是一個重要的課題，因此要充分利用現(xiàn)有參考文獻，資料進行認識，不斷的分析增進對變速器的了解。
在對變速器有了較深的理解后開始對變速器的各個部分進行分步設計。
第一步，確定檔數(shù)，這里選擇5檔。
第二步，選定車型，確定基本參數(shù)。
第三步，變速器主要參數(shù)的確定。其中包括軸數(shù)（3軸），傳動比范圍，中心距A，外形尺寸，齒輪參數(shù)的確定（模數(shù)，壓力角，螺旋角，齒輪寬度，齒輪變位系數(shù)，齒頂高系數(shù)），各檔齒輪齒數(shù)的分配：1.確定一檔齒輪齒數(shù)。2.對中心距A的修正。3.確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)。4.確定其他各擋的齒數(shù)。5.確定倒擋齒輪齒數(shù)。
第四步，輪齒強度的計算。
第五步，軸的強度計算。
第六步，整個變速器三維建模。
第七步，組裝配合。
預期結果：
1.保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。
2.設置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅動輪的轉輸。
3.設置倒擋，使汽車能倒退行駛。
4.設置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。
5.換擋迅速、省力、方便。
6.變速器應當有高的工作效率。
7.變速器的工作噪聲低。
三、 檢索與本課題有關參考文獻資料的簡要說明
[1] 陳家瑞.汽車構造.上冊.北京：機械工業(yè)出版社，1989
[2] 王望予.汽車設計.北京：機械工業(yè)出版社，2000
[3] 李風平.機械圖學.沈陽：東北大學出版社 2003
[4] 甘永立.幾何量工差與檢測.上海：上?？茖W技術出版社 2003
[5] 陳家瑞.汽車構造.下冊.第三版.北京.人民交通出版社，1997
[6] 清華大學 余志生.汽車理論.第2版.北京:機械工業(yè)出版社，1998
[7] 鐘建國 廖耘 劉宏.汽車構造與駕駛.長沙:中南大學出版社，2002
[8] 唐大放 馮小寧 揚現(xiàn)卿.機械設計工程學.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2001
[9] 余志生.汽車理論 第3版.北京：機械工業(yè)出版社，2000
[10]劉惟信.汽車設計.北京：清華大學出版社，2001
[11] 汽車手動變速器和變速驅動橋.(美 )J.厄爾賈維克，機械工業(yè)出版社。
[12] 機械設計（第八版）主編濮良貴、紀明剛，副主編 陳國定 吳立言 高等教育出版社。
四、 畢業(yè)論文（設計）進程安排
本次畢業(yè)設計從第五周到第十五周，其進度安排如下：
5周 開題
6-8 周 總體類型設計及參數(shù)選擇，齒輪選型與結構設計，齒輪強度計算與校核。
8-9 周 軸的選擇與強度計算
9-10 周 同步器結構與參數(shù)設計，變速器殼體參數(shù)選擇。
11-12周 編寫說明書。
12-14周 繪制二維圖及三維建模。
14-15周 打印說明書和圖紙，裝訂整理。
14-15周 準備答辯。
六、指導教師意見
1．對開題報告的評語
2．對開題報告的意見及建議
指導教師（簽名）：
年 月 日
所在院（系）審查意見：
負責人簽字(蓋公章)
年 月 日
6