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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
設(shè)計（論文）題目: 輕型貨車變速器
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級: 車輛B07-05班
學(xué) 生 姓 名: 趙源
導(dǎo) 師 姓 名: 楊兆
開 題 時 間: 2011年3月11日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術(shù)路線或研究方法；
5. 進度安排；
6. 主要參考文獻。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(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（論文）開題報告
學(xué)生姓名
趙源
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
B07-05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
輕型貨車變速器
一、 課題研究的目的和意義
研究的目的：
現(xiàn)在汽車上廣泛使用的活塞式發(fā)動機，其輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍很小，而汽車行駛時遇到的復(fù)雜的道路條件和使用條件要求汽車的驅(qū)動力和車速能在很大范圍內(nèi)變化，這就需要使用變速器用來改變發(fā)動機傳遞到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車在各種行駛工況下獲得不同的牽引力和速度。通過研究汽車在地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等行駛工況中變速器的擋位變化，進行變速器的各個部分設(shè)計，使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。
本設(shè)計方案是選擇已有車型的技術(shù)參數(shù)，進行車輛變速器的設(shè)計。通過查閱文獻和資料，還原變速器的設(shè)計思路和附屬部件選擇方法，在此基礎(chǔ)上進行整體方案的優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計出來的變速器能滿足車輛高動力性和高經(jīng)濟性的要求，在技術(shù)加工上具有可行性，滿足大批量生產(chǎn)的特點。
選題的意義：
“十一五”期間，汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，年產(chǎn)量由571萬輛上升到1826萬輛，私人汽車保有量由2365萬輛上升到6539萬輛，中國已成為世界最大的汽車生產(chǎn)和消費國之一。汽車作為一個在方方面面影響居民生產(chǎn)、生活的用品，它的動力性、經(jīng)濟性、通過性、操縱方式等任何一項突破都會對整個行業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。
作為車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生，選擇變速器進行設(shè)計，在設(shè)計過程中會復(fù)習(xí)所學(xué)的專業(yè)課程、了解大量的專業(yè)知識，設(shè)計方案具有足夠的復(fù)雜程度和生產(chǎn)的可行性。
二、文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）：
目前，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,采用有級式變速器。在重型貨車用的組合式變速器中，為了提高動力性、經(jīng)濟性有更多擋位。
車用變速器具有這樣幾個功用：
①改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利(功率較高而油耗較低)的工況下工作；
②在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；
③利用空擋，中斷動力傳遞，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。
變速器是由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成，需要時，還可以加裝動力輸出器。在分類上有兩種方式：按傳動比變化方式和按操縱方式的不同來分。
按傳動比變化方式分：
有級式變速器是目前使用最廣的一種。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(普通變速器)和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器(行星齒輪變速器)兩種。
無級式變速器其的傳動比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式(動液式)兩種。電力式無級變速器的變速傳動部件為直流串激電動機，除在無軌電車上應(yīng)用外，在超重型自卸車傳動系中也有廣泛采用的趨勢。動液式無級變速器的傳動部件為液力變矩器。
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與最小值之間的幾個間斷的范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。
按操縱方式來分：
強制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。
自動操縱式變速器其傳動比選擇和換擋是自動進行的，所謂“自動”，是指機械變速器每個擋位的變換是借助反映發(fā)動機負荷和車速的信號系統(tǒng)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。
半自動操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個擋位自動操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換擋。
按使用方法分類：
手動變速器（MT），也稱手動擋，即用手撥動變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。踩下離合時，方可撥得動變速桿。如果駕駛者技術(shù)好，裝手動變速器的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油。
自動變速器（AT），利用行星齒輪機構(gòu)進行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。
一般來講，汽車上常用的自動變速器有以下幾種類型：液力自動變速器、液壓傳動自動變速器、 電力傳動自動變速器、有級式機械自動變速器和無級式機械自動變速器等。其中，最常見的是液力自動變速器。液力自動變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成，主要包含自動離合器和自動變速器兩大部分。它能夠根據(jù)油門的開度和車速的變化，自動地進行換擋。
無級變速器（CVT），無級變速器是由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的。
因此，其比傳統(tǒng)自動變速器結(jié)構(gòu)簡單，體積更小。另外，它可以自由改變傳動比，從而實現(xiàn)全程無級變速，使汽車的車速變化平穩(wěn)，沒有傳統(tǒng)變速器換擋時那種“頓”的感覺。
無級變速器屬于自動變速器的一種，但它能克服普通自動變速器“突然換擋”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點。
現(xiàn)在汽車變速器的發(fā)展趨勢是向著可調(diào)自動變速箱或無級變速器方向發(fā)展。采用無級變速器可以節(jié)約燃料，使汽車單位油耗的行駛里程提高30%。通過選擇最佳傳動比，獲得最有利的功率輸出，它的傳動比比傳統(tǒng)的變速器輕，結(jié)構(gòu)更簡單而緊湊。
現(xiàn)在市場上流行的變速器種類：
雙離合變速器(Dual Clutch Transmission)，
DCT基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。??
DCT的核心技術(shù)僅掌握在美國博格華納(BorgWarner)和德國舍弗勒(Schaeffler)集團手中。博格華納是大眾第一代六速DSG（大眾的DCT）關(guān)鍵技術(shù)的提供者，為大眾DSG提供濕式雙離合。
DCT內(nèi)含兩臺自動控制的離合器，由電子控制及液壓推動，能同時控制兩臺離合器的運作。當變速器運作時，一組齒輪被嚙合，而接近換擋時，下一組擋段的齒輪已被預(yù)選，但離合器仍處于分離狀態(tài)；當換擋時，一臺離合器將使用中的齒輪分離，同時另一臺離合器嚙合已被預(yù)選，在整個換擋期間能確保最少有一組齒輪在輸出動力，從而不會出現(xiàn)動力中斷的狀況。
基于DCT技術(shù)的各公司不同變速器
大眾 DSG (Direct Shift Gearbox)
奧迪 S Tronic
寶馬 M DKG (Doppel Kuppling Getriebe, M Double Clutch gearbox)
福特、沃爾沃 Powershift
保時捷 PDK (Porsche Doppelkupplungsgetribe)
三菱 Twin Clutch SST
電控機械式自動變速器（Automated Mechanical Transmission）
AMT是在原有齒輪式機械變速器的基礎(chǔ)上加裝電腦控制系統(tǒng)，對油門、離合器、變速桿的控制均采用了電動機驅(qū)動或液壓驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，從而實現(xiàn)選擋、換擋的自動化控制，使汽車成為自動變速的汽車。它保持了原有的機械傳動結(jié)構(gòu)基本不變，所以齒轉(zhuǎn)傳動固有的傳動效率高、機構(gòu)緊湊、工作可靠等優(yōu)點被很好的繼承下來。
在1967年，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的創(chuàng)始者德國NSU就在Ro80轎車上采用了三前速半自動變速箱，這種純機械控制的半自動變速箱正是AMT變速箱的雛形。
AMT控制系統(tǒng)由四部分組成：a．被控對象包括發(fā)動機、離合器和變速器；b．履行機構(gòu)包含步進電機、電磁閥(普通電磁閥和高速電磁閥)及液壓缸(離合器動作缸和選、換擋油缸)等；c．傳感器包含速度傳感器(動員機轉(zhuǎn)速傳感器、輸進軸轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器)、油門開度傳感器和擋位傳感器等；d．電控單元(ECU)包括CPU、ROM和I／O接口等。
三種電控機械式自動變速器：電控液動AMT 電控電動AMT 電控氣動AMT
無級變速器(Continuous Variable Transmission)
CVT的變速比不是間斷的點，而是一系列連續(xù)的值，譬如可以從3.455一直變化到0.85。CVT結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復(fù)雜的行星齒輪組，它主要靠主、從動輪和金屬帶來實現(xiàn)速比的無級變化。
CVT技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。德國奔馳公司是在汽車上采用CVT技術(shù)的鼻祖，早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機汽車上。
CVT主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個金屬片構(gòu)成。主動輪組和從動輪組都由可動盤和固定盤組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動，另一側(cè)則固定?？蓜颖P與固定盤都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成V型槽來與V型金屬傳動帶嚙合。發(fā)動機輸出軸輸出的動力首先傳遞到CVT的主動輪，然后通過V型傳動帶傳遞到從動輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車輪來驅(qū)動汽車。工作時通過主動輪與從動輪的可動盤作軸向移動來改變主動輪、從動輪錐面與V型傳動帶嚙合的工作半徑，從而改變傳動比?？蓜颖P的軸向移動量是由駕駛者根據(jù)需要通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)主動輪、從動輪液壓泵油缸壓力來實現(xiàn)的。由于主動輪和從動輪的工作半徑可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)了無級變速。
奧迪、日產(chǎn) 、三菱、奧迪、 日產(chǎn)天籟、本田飛度、菲亞特、福特等世界名牌車系都有配備CVT變速器的轎車銷售。
錐環(huán)式無級變速器（Cone-Ring Transmission）
KRG錐環(huán)式無級變速器是一種無級變速的靠摩擦傳動的變速器，從運作原理上將屬于CVT變速器的分支，KRG的設(shè)計理念是避免采用任何方式的液壓泵，僅用簡單和耐用的部件實現(xiàn)純機械控制。與傳統(tǒng)CVT無級變速器相比，KRG的這種設(shè)計理念使它在制造成本和效率方面擁有巨大的優(yōu)勢。
KRG并不是一項很新奇的發(fā)明，早在文藝復(fù)興時期，意大利著名畫家達芬奇就已經(jīng)繪制了CVT變速器的雛形，也是KRG的鼻祖。1902年工程師泰勒第一次做出了錐環(huán)式的變速器結(jié)構(gòu)，也是KRG的原型。變速系統(tǒng)是由一個輸入滾錐，一個輸出滾錐和一個傳動環(huán)構(gòu)成的。傳動錐環(huán)環(huán)繞在輸出錐或者輸入錐上。通過改變滾錐的半徑和角度就能很容易調(diào)整起步速比，超速速比及速比范圍以匹配不同整車的性能與空間要求，因此匹配靈活性極高，二次開發(fā)成本較低。
KRG系統(tǒng)一些主要元件如包括滾錐和傳動環(huán)，脹緊機構(gòu)和速比調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)都是純機械控制的。
KRG錐環(huán)和滾錐之間的夾緊力是通過輸出滾錐的軸向移動來實現(xiàn)的。由滾珠和斜槽組成的機械式扭矩傳感器能將輸出扭矩轉(zhuǎn)換成軸向壓力。通過定位在輸出軸扭矩傳遞路徑上的位置，此機械系統(tǒng)可“感受”到各種扭矩變化，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的軸向力，從而在機械效率和傳遞扭矩之間實現(xiàn)自動機械式調(diào)節(jié)。這種簡單的機械式結(jié)構(gòu)聰明之處在于沒有使用常用的昂貴電子傳感器和電控/液壓系統(tǒng)，節(jié)省成本的同時工作可靠性有保障。缺點也是明顯的，那就是當系統(tǒng)扭矩需求變大時，整個KRG變速器的機械效率就會明顯降低。
三、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
基本內(nèi)容：
設(shè)計的基本內(nèi)容包括：汽車動力參數(shù)的選定（傳動效率、滾動阻力系數(shù)、空氣阻力系數(shù)），變速器的傳動方案（軸數(shù)、各擋的布置），變速器主要零件結(jié)構(gòu)方案（齒輪形式、換擋結(jié)構(gòu)形式、變速器軸承），變速器的主要參數(shù)的選擇（擋數(shù)、傳動比范圍、中心距、外形尺寸、軸的直徑、齒輪參數(shù)、各擋齒數(shù)的分配），齒輪、軸的強度的計算和校核，同步器的選擇，變速器操縱機構(gòu)的設(shè)計，變速器殼體的設(shè)計，結(jié)論。設(shè)計說明書1.5萬字，裝配圖和各零件圖，折合0號圖紙3張以上。
擬解決的主要問題：
變速器的各個部分進行分步設(shè)計：傳動機構(gòu)布置方案要求布置方便、結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小，軸有足夠的剛度，齒輪磨損小和工作噪聲低。論文引用的數(shù)據(jù)和原理通過查閱相關(guān)文獻來確定。為了確保設(shè)計的可靠性，需要參照已有車型的動力性、經(jīng)濟性、通過性等進行主要參數(shù)選定。通過計算，選擇和校核主要零件的尺寸和強度，使其滿足車輛在不同工況下行駛的要求。在設(shè)計的過程中，要保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)能正常的使用，符合國家標準，具有生產(chǎn)和加工的可行性。
四、技術(shù)路線（研究方法）
選定參考車型，確定基本參數(shù)
變速器傳動機構(gòu)布置方案
變速器的主要參數(shù)
變速器的校核
零件結(jié)構(gòu)方案
同步器的選擇
變速器操作機構(gòu)
組合裝配
零件圖、裝配圖的二維CAD繪制
成立
不成立
四、進度安排
（1）調(diào)研、資料收集、完成開題報告 第1、2周（2月28日～3月6日）
(2) 根據(jù)參數(shù)進行相關(guān)部件的參數(shù)計算，并進行驗證 第 3、4周（3月7日～3月20日）
(3) 在CAD軟件平臺上建立裝配圖繪制 第5、6、7周（3月21～4月10日）
（4）對零件圖形進行繪制 第8、9、10、11周（4月11～5月8日）
（5）設(shè)計1.5萬字說明書一份，零件圖一套 第12、13、14周（5月9日～5月29日）
（6）畢業(yè)設(shè)計審核、修改 第15、16周（5月30日～6月12日）
（7）畢業(yè)設(shè)計答辯準備及答辯 第17周（6月13日～6月 19日）
五、參考文獻
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六、備注
指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日