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附 錄
Manual Transmission
It’s no secret that cars with manual transmissions are usually more fun to drive than the automatic-equipped counterparts. If you have even a passing interest in the act of driving, then chances are you also appreciate a fine-shifting manual gearbox. But how does a manual transmission actually work?
A history hows that manual transmissions preceded automatics by several decades. In fact, up until General Motors offered an automatic in 1938, all cars were of the shift-it-yourself variety. While it’s logical for many types of today’s vehicles to be equipped with an automatic---such as a full-size sedan, SUV or pickup----the fact remains that nothing is more of a thrill to drive than a tautly suspended sport sedan, sport coupe or two-seater equipped with a precise-shifting five-or six-speed gearbox.
We know which types of cars have manual trannies. Now let’s take a look at how they work. From the most basic four-speed manual trannies. Now let’s take a look at how they work.From the most basic four-speed manual in a car from the’60s to the most high-tech six-speed one in a car of today, the principles of a manual gearbox are the same. The driver must shift from gear to gear. Normally, a manual transmission bolts to a clutch housing ,in turn, bolts to the back of the engine. If the vehicle has front-wheel drive, the transmission still attaches to the engine in a similar fashion but is usually referred to as a transaxle. This is because the transmission, differential and drive axles are one complete unit. In a front-wheel-drive car, the transmission also serves as part of the front axle for the front wheels. In the remaining text, a transmission and a transaxle will both be referred to using the term transmission.
The function of any transmission is transferring engine power to the driveshaft and rear wheels . Gears inside the transmission change the vehicle’s drive-wheel speed and torque in relation to inside the transmission change the vehicle’s drive-wheel speed and torque in relation to engine speed and torque. Lower gear ratios serve as torque multipliers and help the engine to develop enough power to accelerate from a standstill.
Initially, power and torque from the engine comes into the front of the transmission and rotates the main drive gear, which meshes with the cluster or counter shaft gear----a series of gears forged into one piece that resembles a cluster of gears. The cluster-gear assembly rotates any time the clutch is engaged to a running engine, whether or not the transmission is in gear or in neutral.
There are two basic types of manual transmissions. The sliding-gear type and the constant-mesh design. With the basic---and now obsolete---sliding-gear type, nothing is turning inside the transmission case except the main drive gear and cluster gear when the trans is in neutral. In order to mesh the gears and apply engine power to move the vehicle, the driver presses the clutch pedal and moves the shifter handle, which in turn moves the shift linkage and forks to slide a gear along the mainshaft, which is mounted directly above the cluster. Once the gears are meshed, the clutch pedal is released and the engine’s power is sent to the drive wheels. There can be several gears on the mainshaft of different diameters and tooth counts, and the transmission shift linkage is designed so the driver has to unmesh one gear before being able to mesh another. With these older transmissions, gear clash is a problem because the gears are all rotating at different speeds.
All modern transmissions are of the constant-mesh type, which still uses a similar gear arrangement as the sliding-gear type. However, all the mainshaft gears are in constant mesh with the cluster gears. This is possible because the gears on the mainshaft are not splined to the shaft, but are free to rotate on it. With a constant-mesh gearbox, the main drive gear, cluster gear and all the mainshaft gears are always turning, even when the transmission is in neutral.
Alongside each gear on the mainshaft is a dog clutch, with a hub that’s positively splined to the shaft and an outer ring that can slide over against each gear. Both the mainshaft gear and the ring of the dog clutch have a row of teeth. Moving shift linkage moves the dog clutch against the adjacent mainshaft gear, causing the teeth to interlock and solidly lock the gear to the mainshaft.
To prevent gears from grinding or clashing during engagement, a constant-mesh, fully “synchronized”manual transmission is equipped with synchronizers. A synchronizer typically consists of an inner-splined hub, an outer sleeve, shifter plates, lock rings and blocking rings. The hub is splined onto the mainshaft between a pair of main drive gears. Held in place by the lock rings, the shifter plates position the sleeve over the hub while also holding the floating blocking rings in proper alignment.
A synchro’s inner hub and sleeve are made of steel, but the blocking ring----the part of the synchro that rubs on the gear to change its speed----is usually made of a softer material, such as brass. The blocking ring has teeth that match the teeth on the dog clutch. Most synchros perform double duty----they push the synchro in one direction and lock one gear to the mainshaft. Push the synchro the other way and it disengages from the first gear, passes through a neutral position, and engages a gear on the other side.
That’s the basics on the inner workings of a manual transmission. As for advances, they have been extensive over the years, mainly in the area of additional gears. Back in the’60s,four-speeds were common in American and European performance cars. Most of these transmissions had 1:1 final-drive ratios with no overdrives. Today, overdriven five-speeds are standard on practically all passenger cars available with a manual gearbox.
Overdrive is an arrangement of gearing that provides more revolutions of the driven shaft than the driving shaft. For example, a transmission with a fourth-gear ratio of 1:1 and a fifth-gear ratio of 0.70:1 will reduce engine rpm by 30 percent, while the vehicle maintains the same road speed. Thus, fuel efficiency will improve and engine wear will be notably reduced. Today, six-speed transmissions are becoming more and more common. One of the first cars sold in America with a six-speed was the’89Corvette. Designed by Chevrolet and Zahnradfabrik Friedrichshafen and built by ZF in Germany, this tough-as-nails six-speed was available in the Corvette up to the conclusion of the’96 model year. Today, the Corvette uses a Tremec T56 six-speed mounted at the back of the car.
Many cars are available today with six-speeds, including the Mazda Miata, Porsche Boxster S and 911, Dodge Viper, Mercedes-Benz SLK320, Honda S2000,Toyota Celica GT-S and many others. Some of these gearboxes provide radical 50-percent sixth-gear overdrives such as in the Viper and Corvette, while others provide tightly spaced gear ratios like in the S2000 and Celica for spirited backroad performance driving. While the bigger cars mentioned above such as the Viper and Vette often have two overdrive ratios the smaller cars like the Celica and S2000 usually have one overdriven gear ratio and fifth is 1:1.
Clearly a slick-shifting manual transmission is one of the main components in a fun-to-drive car, along with a powerful engine, confidence-inspiring suspension and competent brakes.
手動(dòng)變速器
駕駛手動(dòng)變速器汽車比駕駛自動(dòng)裝置的汽車更有樂(lè)趣，這顯然已經(jīng)不是什么秘密了。如果你有駕駛興趣，那么你就會(huì)更喜歡手動(dòng)變速箱。但是手動(dòng)變速箱到底是如何工作的呢？
手動(dòng)變速器要早于自動(dòng)變速器幾十年。事實(shí)上，直到1938年通用汽車公司提供自動(dòng)變速器以前，所有的轎車都采用的手動(dòng)變速器?，F(xiàn)在的很多車輛都裝備了自動(dòng)變速器，如全尺寸轎車，運(yùn)動(dòng)型多功能車或皮卡車——事實(shí)上是沒(méi)有什么能比駕駛配備了五擋或六擋變速箱的跑車或運(yùn)動(dòng)雙座跑車更令人興奮的了。
我們知道哪些類型的車配備有手動(dòng)變速箱?，F(xiàn)在讓我們來(lái)看看他們是如何工作的。我們從最基本的六十年代的四擋手動(dòng)變速箱到今天最高技術(shù)的六擋變速箱來(lái)看，其手動(dòng)變速箱的工作原理是相同的。駕駛員必須從一檔換到另一檔。通常，從一個(gè)手動(dòng)變速器的螺栓到離合器殼體，反過(guò)來(lái)，從螺栓到發(fā)動(dòng)機(jī)的背面。如果車輛前輪驅(qū)動(dòng)，變速器仍依附于發(fā)動(dòng)機(jī)工作，但通常又被送交給變速驅(qū)動(dòng)橋。這是因?yàn)樽兯倨?，差速器和?qū)動(dòng)軸是一個(gè)完整的裝置。在剩下的文章中，變速器和變速驅(qū)動(dòng)橋都將由術(shù)語(yǔ)傳動(dòng)裝置來(lái)表示。
變速器的功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳送到傳動(dòng)軸和后輪。變速器中的傳動(dòng)裝置以及與變速器內(nèi)部相關(guān)聯(lián)的扭矩改變了汽車驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。低扭矩齒輪可使扭矩倍增，并且?guī)椭鎻撵o止?fàn)顟B(tài)加速來(lái)發(fā)出足夠的動(dòng)力。
起初，來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和扭矩進(jìn)入到變速器的前部，并且使主驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，它與齒輪組或副軸齒輪——一組單片齒輪組成的齒輪組共同嚙合。齒輪組旋轉(zhuǎn)時(shí)離合器就開(kāi)始運(yùn)行引擎，無(wú)論是否在傳送動(dòng)力中的齒輪還是處于空擋中的齒輪。
手動(dòng)變速箱的基本類型有兩種。滑動(dòng)齒輪類型和常嚙合設(shè)計(jì)類型。隨著基礎(chǔ)型號(hào)滑動(dòng)齒輪式的淘汰，當(dāng)傳動(dòng)裝置設(shè)置在空擋時(shí)，除了主動(dòng)齒輪和齒輪組以外，其余皆沒(méi)有什么變化。為了嚙合齒輪并使發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力來(lái)移動(dòng)車輛，司機(jī)按下離合器踏板以及移動(dòng)換檔手柄，從而改變聯(lián)動(dòng)，使撥叉沿主軸移動(dòng)。一旦齒輪嚙合時(shí)，離合器踏板被釋放，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力便被傳送到了驅(qū)動(dòng)輪。這里可以有若干不同直徑和齒數(shù)的齒輪，變速器換擋桿被設(shè)計(jì)成在能夠嚙合另一個(gè)齒輪前，使這個(gè)齒輪處于非嚙合狀態(tài)。隨著這些舊變速箱，齒輪沖突是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗械凝X輪都在以不同的速度旋轉(zhuǎn)著。
所有現(xiàn)代的傳輸都是常嚙合類型，仍然使用的是滑動(dòng)齒輪式的安排。但是，所有的主軸齒輪都以齒輪組的形式常嚙合。這是很有可能的，因?yàn)辇X輪在主軸上不是用花鍵鏈接，只要能夠自由旋轉(zhuǎn)就可以了。以常嚙合變速箱，即使是處于空擋狀態(tài)，主傳動(dòng)齒輪、所有中間軸齒輪和主軸齒輪總是轉(zhuǎn)動(dòng)。
在主軸上的每個(gè)齒輪旁邊是牙嵌式離合器，用這輪轂和外環(huán)可以針對(duì)每個(gè)齒輪滑動(dòng)通過(guò)樞紐。主軸齒輪和牙嵌式離合器有一排齒。移動(dòng)的聯(lián)動(dòng)裝置使與主軸齒輪相對(duì)的牙嵌式離合器移動(dòng)，導(dǎo)致齒互鎖并牢固地鎖定齒輪的主軸。
為了防止在工作中的研磨和沖突，常嚙合完全使手動(dòng)變速箱齒輪與同步器配備相協(xié)調(diào)。同步器通常由花鍵轂，外套筒，換檔板，鎖環(huán)和阻斷環(huán)組成。該輪轂是在一對(duì)主動(dòng)齒輪之間的花鍵上鏈接。同時(shí)保持浮動(dòng)的鎖環(huán)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
一個(gè)同步器的中心和套筒是由鋼鐵制成，但鎖環(huán)----同步器上的一部分在齒輪上的摩擦來(lái)改變它的速度——鎖環(huán)通常是由較軟的材料制成，如黃銅。阻斷環(huán)上的齒與牙嵌式離合器上的齒相匹配。大多數(shù)同步器執(zhí)行雙重任務(wù)----他們推向一個(gè)方向同步并將一個(gè)齒輪鎖定在主軸上。同步推進(jìn)的其他方式，它從一檔脫離接觸，通過(guò)空檔，并嚙合到另一側(cè)的齒輪上。
這是關(guān)于手動(dòng)變速箱的內(nèi)部運(yùn)作的基本知識(shí)。至于進(jìn)展，他們已經(jīng)發(fā)展多年，主要是在齒輪領(lǐng)域。早在六十年代，四速變速箱在美國(guó)和歐洲的汽車中就普遍使用。大多數(shù)的變速箱都是一比一的傳動(dòng)比，無(wú)超速傳動(dòng)。今天，超速轉(zhuǎn)動(dòng)的五速變速箱是幾乎所有手動(dòng)變速箱的標(biāo)準(zhǔn)配置。
超速傳動(dòng)是為了提供給驅(qū)動(dòng)軸更多的轉(zhuǎn)數(shù)。例如，一個(gè)1:1的第四齒輪和一個(gè)傳動(dòng)比0.70:1第五齒輪傳動(dòng)比將減少百分之三十發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，而保持同樣的道路車輛的速度。因此，燃油效率就會(huì)提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損會(huì)明顯減少。今天，六速變速箱正變得越來(lái)越普遍。在美國(guó)出售的配備有六速變速箱汽車是89Corvette。這款車是由雪佛蘭和Zahnradfabrik Friedrichshafen在德國(guó)建立的。這種六速變速器是在克維特牌轎車96年車型上使用的。如今，克爾維特在車的后座上使用Tremec T56六速變速箱。
今天許多汽車配備有六速變速箱，包括馬自達(dá)Miata，保時(shí)捷的Boxster S和911，道奇Viper，奔馳SLK320，本田S2000，豐田Celica的GT - S和其他品牌車輛。這些變速箱的六擋超速擋能夠達(dá)到百分之五十的傳動(dòng)比，如Viper和科威特這類汽車，而其他變速器則提供間隔緊密的齒輪比，如S2000和賽利卡這樣的汽車。然而，上面提到的這些較大Viper和科威特汽車有兩個(gè)超速擋，而小型的汽車像塞利卡和S2000這樣的汽車通常有一個(gè)是超速擋，而第五擋的傳動(dòng)比為1：1。
顯然，對(duì)于一輛駕駛起來(lái)有樂(lè)趣的車來(lái)說(shuō)，一個(gè)靈活的手動(dòng)變速箱是其主要組成部分之一，與此同時(shí)，一個(gè)強(qiáng)大的引擎以及令人充滿信心和激情的懸掛和剎車能力也是駕駛員的樂(lè)趣所在。
8
SY-025-BY-2
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名
王文龍
系部
汽車與交通工程
學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛工程B07-3
指導(dǎo)教師姓名
楊兆
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
貨車變速器設(shè)計(jì)與三維零件設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)目的、意義
目的：本設(shè)計(jì)對(duì)給定的變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案，變速器主要參數(shù)的選擇，變速器齒輪齒數(shù)的計(jì)算，變速器齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算，變速器軸設(shè)計(jì)計(jì)算，同步器設(shè)計(jì)，變速器結(jié)構(gòu)元件，變速器殼體，進(jìn)行設(shè)計(jì)。運(yùn)用汽車構(gòu)造，汽車?yán)碚?，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理等基礎(chǔ)和專業(yè)課程等相關(guān)知識(shí)，選擇變速器類型并確定相應(yīng)的尺寸。為了縮短設(shè)計(jì)周期和降低開(kāi)發(fā)成本，基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，通過(guò)Pro/E軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)變速器的輔助設(shè)計(jì)。
意義：對(duì)于車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生，通過(guò)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)?；谔摂M樣機(jī)技術(shù)，在Pro/E軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)變速器的輔助設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造技術(shù)的必要手段。
二、設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法）
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：
（1）研究汽車機(jī)械變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；
（2）計(jì)算變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的尺寸參數(shù)并進(jìn)行驗(yàn)證；
（3）在Pro/E軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型；
（4）進(jìn)行三維零件的虛擬裝配（利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配）；
（5）利用CAD軟件進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
技術(shù)要求（研究方法）：
（1）要求研究汽車變速器原理、結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)等基本理論，并將其與機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件（Pro/E）等相關(guān)知識(shí)有機(jī)結(jié)合、熟練運(yùn)用；
（2）要求運(yùn)用CAD軟件Pro/E進(jìn)行零件建模與零件裝配。
三、設(shè)計(jì)完成后應(yīng)提交的成果
根據(jù)任務(wù)書(shū)所給參數(shù)完成變速器傳動(dòng)部件尺寸計(jì)算與相關(guān)部件型號(hào)的選擇，建立零部件的等比例物理模型，按實(shí)際關(guān)系進(jìn)行鏈接裝配；
1.5萬(wàn)字說(shuō)明書(shū)一份，零件圖一套，CAD裝配圖、以Pro/E零件圖和裝配爆炸圖的形式給出。
四、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月13日）
(2) 計(jì)算變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的相關(guān)尺寸參數(shù)與選擇相關(guān)部件型號(hào)，并進(jìn)行驗(yàn)證 第3、4、5周（3月14日～ 4月3日）
(3) 在PRO/E軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型 第6、7、8周（4月4日～4月24日）
（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第9、10、11周（4月25日～5月15日）
（5）裝配圖繪制 第12、13周（5月16日～ 5月30日）
（6）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書(shū)一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第14周（5月31日～6月5日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（6月6日～6月19日）
（8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日～6月25日）
五、主要參考資料
（1）汽車教材：汽車構(gòu)造、 汽車?yán)碚摗⑵囋O(shè)計(jì)、變速器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)等；
（2）軟件學(xué)習(xí)類書(shū)籍：基于Pro/E的仿真技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、基于Pro/E的汽車變速器的虛擬裝配仿真技術(shù)等；
（3）設(shè)計(jì)手冊(cè)類書(shū)籍：汽車設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等；
（4）期刊文獻(xiàn)資料：中國(guó)期刊網(wǎng)中變速器設(shè)計(jì)的相關(guān)資料（關(guān)鍵詞：變速器 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 虛擬設(shè)計(jì)）；
（5）新聞及網(wǎng)絡(luò)資料等。
六、備注
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
教研室主任簽字：
年 月 日
模數(shù)
m
4
齒數(shù)
z
59
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
236
齒頂圓直徑
244
齒根圓直徑
226
圖1 輸出軸一擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
38
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
198.33
齒頂圓直徑
208.33
齒根圓直徑
185.83
基圓直徑
185.4
圖2 輸出軸二擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
29
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
153.928
齒頂圓直徑
163.928
齒根圓直徑
141.428
基圓直徑
143.58
圖3 輸出軸三擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
16
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
93.023
齒頂圓直徑
103.023
齒根圓直徑
80.523
基圓直徑
85.666
圖4輸出軸五擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
21
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
109.60
齒頂圓直徑
119.60
齒根圓直徑
97.1
基圓直徑
102.454
圖5 中間軸二擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
29
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
153.928
齒頂圓直徑
163.928
齒根圓直徑
141.428
基圓直徑
143.58
圖6中間軸三擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
37
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
215.116
齒頂圓直徑
225.116
齒根圓直徑
202.616
基圓直徑
198.102
圖7 中間軸五擋齒輪
模數(shù)
m
5
齒數(shù)
z
35
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
195.969
齒頂圓直徑
205.969
齒根圓直徑
183.469
基圓直徑
181.467
圖8 中間軸常嚙合齒輪
模數(shù)
m
4
齒數(shù)
z
53
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
212
齒頂圓直徑
220
齒根圓直徑
202
圖9 輸出軸倒擋齒輪
模數(shù)
m
4
齒數(shù)
z
35
壓力角
α
20
齒寬
b
32
分度圓直徑
d
140
齒頂圓直徑
148
齒根圓直徑
130
圖10 倒擋軸齒輪
圖11 輸入軸
圖12 輸出軸
圖13(傳動(dòng)軸-中間軸)
外徑
55
內(nèi)徑
38
寬度
30
圖14輸出軸滾針軸承
外徑
140
內(nèi)徑
65
寬度
33
圖15 輸出軸球軸承
外徑
150
內(nèi)徑
70
寬度
35
圖16 輸入軸球軸承
外徑
D
100
內(nèi)徑
d
55
寬度
B
25
圖17 中間軸圓柱滾子軸承
圖18 一擋和倒擋同步器
圖19 二擋和三擋同步器
圖20 四擋和五擋同步器
圖21 一擋和倒擋撥叉
圖22二擋和三擋撥叉
圖23 四擋和五擋撥叉
圖24 撥叉軸
圖25變速器下箱體
圖26 變速器上箱體
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
貨車變速器設(shè)計(jì)與三維零件設(shè)計(jì)
系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 B07-3班
學(xué)生姓名： 王文龍
指導(dǎo)教師： 楊 兆
職 稱： 講 師
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目:貨車變速器設(shè)計(jì)與三維零件設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 車輛07-3班
學(xué) 生 姓 名: 王文龍
導(dǎo) 師 姓 名: 楊兆
開(kāi) 題 時(shí) 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)要求
一、“開(kāi)題報(bào)告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進(jìn)度安排；
6. 主要參考文獻(xiàn)。
二、“開(kāi)題報(bào)告”撰寫(xiě)規(guī)范
請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及畢業(yè)論文撰寫(xiě)規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
王文龍
系部
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級(jí)
車輛B07-3班
指導(dǎo)教師姓名
楊兆
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
貨車變速器設(shè)計(jì)與三維零件設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
研究現(xiàn)狀：
汽車變速器，是一套用于協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度的變速裝置。變速器通過(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，使汽車在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下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，使汽車獲得倒退行駛能力。而在需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。
由于汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，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的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，為此在傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器。1886年，世界上誕生的第一輛汽車并未安裝變速器，直到1894年才由法國(guó)人造出了第一部裝有變速器的汽車。至今，汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展。使用最早的是手動(dòng)變速器，國(guó)內(nèi)最早的東風(fēng)解放全是手動(dòng)變速器。即使在目前，絕大多數(shù)汽車仍采用機(jī)械式變速器、分動(dòng)器、主減速器，構(gòu)成整車的傳動(dòng)系，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、造價(jià)低廉仍不失為汽車傳動(dòng)系中常用的主要總成。
傳統(tǒng)的變速器利用不同的齒輪搭配實(shí)現(xiàn)了換擋的目的，而齒輪搭配的變換就只有靠腳踩離合手拉擋桿來(lái)實(shí)現(xiàn)。而為實(shí)現(xiàn)輕松換擋，取消離合腳踏和手動(dòng)掛擋的AT(Automatic Transmission)變速器出現(xiàn)了，它主要利用液力變扭器配合傳統(tǒng)機(jī)械齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。早在1904年，波士頓的斯圖凡德兄弟就發(fā)明了第一個(gè)自動(dòng)變速器。而自20世紀(jì)40年代起，人們便不遣余力地發(fā)展自動(dòng)變速器，直到1940年英國(guó)通用汽車公司在奧茲莫比爾汽車上裝上了第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的自動(dòng)變速器，由液力耦合器和行星齒輪機(jī)構(gòu)組成的全自動(dòng)變速器，有四個(gè)檔位。近些年來(lái)，自動(dòng)變速器得到了迅速的發(fā)展，其優(yōu)越的駕駛性能和方便的操作規(guī)程受到了人們的青睞，但其高昂的制造成本和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的高維修費(fèi)用，也讓很多人望而卻步。所以，機(jī)械式手動(dòng)汽車變速器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在不同形式的汽車上仍得到廣泛的應(yīng)用。而且機(jī)械式手動(dòng)變速器在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，依然會(huì)在我國(guó)輕中型貨車傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
CAD/CAM/CAE技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，且對(duì)變速器的設(shè)計(jì)起著重要的作用。美國(guó)的CAD技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位，其主要目標(biāo)就是建立完善的CAD/CAM集成系統(tǒng)。美國(guó)汽車工業(yè)最早應(yīng)用了CAD系統(tǒng)。美國(guó)通用汽車公司、福特汽車公司等都已廣泛應(yīng)用CAD技術(shù)。他們將結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度等計(jì)算、三維實(shí)體造型應(yīng)用于汽車的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，將CAD、CAPP、CAM、CAE集成，使生產(chǎn)效率提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，市場(chǎng)響應(yīng)速度提高，從而大大地提高了他們的競(jìng)爭(zhēng)力，為他們帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。與國(guó)外相比，我國(guó)的汽車工業(yè)在CAD/CAM的應(yīng)用方面起步較晚，約在20世紀(jì)70年代中期，發(fā)展比較慢，最早用于航空工業(yè)。后來(lái)國(guó)家對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)投資，加強(qiáng)了Pro/E等軟件的引進(jìn)力度，使其在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展，如今已在機(jī)械、汽車等產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了實(shí)用階段。
Pro/E操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/E軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/E作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/E為汽車變速器的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)全新的平臺(tái)。它的幾何建模功能可以為設(shè)計(jì)者在變速器設(shè)計(jì)時(shí)，描述出其基本幾何零件的虛擬實(shí)體及各零部件之間的關(guān)系，以便為用戶提供所設(shè)計(jì)的變速器的幾何形狀、大小、進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及零部件的配備。除此之外，Pro/E不但大大的縮短了變速器的設(shè)計(jì)周期，還降低了其開(kāi)發(fā)成本。
目的：
使學(xué)生學(xué)會(huì)如何查閱文獻(xiàn)資料和相關(guān)書(shū)籍，善于運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源，并通過(guò)所學(xué)的知識(shí)對(duì)汽車變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。從而深度了解汽車變速器的功能、原理、結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法。通過(guò)Pro/E軟件平臺(tái)，對(duì)變速器進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，并進(jìn)行虛擬裝配，使學(xué)生能夠熟練的掌握Pro/E的使用。利用CAD繪制裝配圖，使學(xué)生掌握工程圖繪制的能力。對(duì)于車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生，通過(guò)本次畢業(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)。
意義：
變速器是汽車的重要部件之一，主要實(shí)現(xiàn)汽車在行進(jìn)過(guò)程中變速及倒車功能。它由幾十個(gè)零件組成，零件之間的裝配關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。因此變速箱的設(shè)計(jì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。為了縮短設(shè)計(jì)周期和降低開(kāi)發(fā)成本，基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，在Pro/E軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)變速器的輔助設(shè)計(jì)與虛擬裝配是現(xiàn)代制造技術(shù)的必要手段。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，并以此得到了可靠的裝配檢驗(yàn)結(jié)果，減少虛擬樣機(jī)的的建模時(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
基本內(nèi)容：
（1）研究汽車機(jī)械變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，了解變速器的基本原理和功能作用，以及變速器設(shè)計(jì)的基本要求。根據(jù)所要設(shè)計(jì)的變速器，確定變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案，對(duì)整體結(jié)構(gòu)方案要有清晰的認(rèn)識(shí)，并完成開(kāi)題報(bào)告。
（2）計(jì)算變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的尺寸參數(shù)，確定變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍、中心距、外形尺寸、齒輪參數(shù)以及各擋齒輪齒數(shù)的分配等主要參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。
（3）在Pro/E軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型，運(yùn)用Pro/E的建模功能，將汽車變速器的各個(gè)零部件分別繪制出模型。
（4）進(jìn)行三維零件的虛擬裝配，運(yùn)用Pro/E的模擬裝配功能，利用汽車變速器部件的鏈接關(guān)系，將變速器的各零部件進(jìn)行虛擬裝配。
（5）利用CAD軟件進(jìn)行裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
出現(xiàn)問(wèn)題：
（1）變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的選擇，變速器有兩軸式變速器和中間軸式變速器，在設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)汽車的需要選擇適當(dāng)?shù)牟贾眯问健?
（2）變速器擋數(shù)的選擇，變速器的擋數(shù)可在3~20個(gè)擋位范圍內(nèi)變化，需根據(jù)汽車的需要來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膿鯏?shù)。
解決問(wèn)題：
（1）兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車上，多為轎車使用。而中間軸式變速器多用于前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。我所設(shè)計(jì)的為貨車汽車變速器，所以我在變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案中，我選擇用中間軸式變速器。
（2）目前乘用車一般用4~5個(gè)擋位的變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車變速器多用5個(gè)擋。商用車變速器采用4~5個(gè)擋或多擋。載質(zhì)量在2.0~3.5T的貨車采用五擋變速器，載質(zhì)量在4.0~8.0T的貨車采用六擋變速器。由于所設(shè)計(jì)的汽車類型為貨車，所以在擋數(shù)選擇中，我選用五擋。
三、技術(shù)路線（研究方法）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告
變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇
變速器參數(shù)的確定
校核計(jì)算
同步器的設(shè)計(jì)
采用中間軸式變速器
全同步器換擋
擋數(shù)和傳動(dòng)比范圍
外形尺寸
齒輪參數(shù)
齒輪彎曲強(qiáng)度校核
齒輪接觸強(qiáng)度校核
軸的強(qiáng)度和剛度校核
采用鎖環(huán)式同步器
同步器參數(shù)的設(shè)計(jì)
Pro/E建模、裝配并繪制CAD裝配圖
四、進(jìn)度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開(kāi)題報(bào)告 第1、2周（2月28日～3月13日）
(2) 計(jì)算變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部件的相關(guān)尺寸參數(shù)與選擇相關(guān)部件型號(hào)，并進(jìn)行驗(yàn)證 第3、4、5周（3月14日～ 4月3日）
(3) 在PRO/E軟件平臺(tái)上建立零件的等比例物理模型 第6、7、8周（4月4日～4月24日）
（4）利用部件的鏈接關(guān)系建立部件之間的裝配 第9、10、11周（4月25日～5月15日）
（5）裝配圖繪制 第12、13周（5月16日～ 5月30日）
（6）設(shè)計(jì)1.5萬(wàn)字說(shuō)明書(shū)一份，零件圖一套（包括PRO/E零件圖）第14周（5月31日～6月5日）
（7）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15、16周（6月6日～6月19日）
（8）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日～6月25日）
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日