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畢 業(yè) 論 文 ﹙設(shè) 計(jì)﹚ 開 題 報(bào) 告
題 目 汽車變速箱三維設(shè)計(jì)與仿真
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
所在院(系)
專業(yè)班級(jí)
指導(dǎo)教師
2010 年3月 23日
題 目
汽車變速箱三維設(shè)計(jì)與仿真
一、 選題的目的及研究意義
。
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，目的是在原地起步、爬破、轉(zhuǎn)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(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。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。
現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(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的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(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。它的功用是：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)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，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作；在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換擋或進(jìn)行動(dòng)力輸出。
變速器按傳動(dòng)比變化方式不同，變速器可分為有級(jí)式、無級(jí)式和綜合式三種：有級(jí)式變速器應(yīng)用最為廣泛。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系形式不同，有軸線固定式變速器和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動(dòng)比通常有3-5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)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(jìn)擋位數(shù)。無級(jí)式變速器的傳動(dòng)比在一定的范圍內(nèi)可按無限多級(jí)變化，常見的有電力式和液力式兩種。電力式變速器在傳動(dòng)系統(tǒng)中也有廣泛采用的趨勢(shì)，其邊素傳動(dòng)部件為直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。液力式變速器的傳動(dòng)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(jí)變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大值和最小值之間的幾個(gè)間斷范圍內(nèi)作無級(jí)變化，目前應(yīng)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(jí)變速 。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車變速箱的主流地位。在跨越了三個(gè)世紀(jì)的一百多年后的今天，汽車還沒有使用上滿意的無級(jí)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(shí)現(xiàn)理想汽車變速器的努力,各大汽車廠商對(duì)無級(jí)變速器表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視無級(jí)變速器在汽車領(lǐng)域的實(shí)用化進(jìn)程。
三． 綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等
目前汽車所使用的自動(dòng)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(jī)構(gòu)及電液控制系統(tǒng)組成的液力自動(dòng)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(yīng)的電－液控制系統(tǒng)組成的電控機(jī)械式自動(dòng)變速器；另一類是無級(jí)自動(dòng)變速器。
1 液力自動(dòng)變速器
液力自動(dòng)變速器其基本形式是液力變矩器與動(dòng)力換擋的旋轉(zhuǎn)軸式機(jī)械變速器串聯(lián)。這種自動(dòng)變速器的主要優(yōu)點(diǎn)有[1]：液力變矩器的自動(dòng)適應(yīng)性使其具有無級(jí)連續(xù)變速及變矩能力，對(duì)外部負(fù)載有自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)性能，從根本上簡化了操縱；液體傳動(dòng)本身特有一定的減振性能，能夠有效地降低傳動(dòng)系的尖峰載荷和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，延長了傳動(dòng)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(jī)械式自動(dòng)變速器
這是一種由普通齒輪式機(jī)械變速器組成的有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器。機(jī)械式自動(dòng)變速器是在普通固定軸式齒輪變速器的基礎(chǔ)上，把選擋、換擋、離合器操縱及發(fā)動(dòng)機(jī)油門操縱由控制器完成，代寫畢業(yè)論文實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速?；究刂扑枷胧牵焊鶕?jù)汽車運(yùn)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(dòng)機(jī)油門變化規(guī)律，對(duì)變速器進(jìn)行最佳擋位判斷、離合器動(dòng)作控制及發(fā)動(dòng)機(jī)油門動(dòng)作控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器及變速器的聯(lián)合操縱。
由于機(jī)械式自動(dòng)變速器是非動(dòng)力換擋，變速器輸出扭矩與轉(zhuǎn)速變化比較大，易造成沖擊比較大，以及換擋期間動(dòng)力中斷等缺點(diǎn)，必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，因此提出了扭矩輔助型機(jī)械自動(dòng)變速器和雙離合器式機(jī)械自動(dòng)變速器。前者通過輔助齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，后者使變速器相鄰擋位的扭矩傳遞，分別受控于兩個(gè)獨(dú)立的離合器，這樣可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力不中斷換擋。
3 機(jī)械無級(jí)變速器
前面提到的兩種自動(dòng)變速器都是有級(jí)或分段無級(jí)自動(dòng)變速、無級(jí)變速器、帶式無級(jí)變速器利用由許多薄鋼片穿成的鋼環(huán)，使其與兩個(gè)錐輪的槽在不同的半徑上“咬和”來改變速比，以達(dá)到無級(jí)變速的性能。它克服了前面兩種自動(dòng)變速器固有的齒輪傳動(dòng)比不連續(xù)和零件數(shù)量過多的缺點(diǎn)，具有傳動(dòng)比連續(xù)、傳遞動(dòng)力平穩(wěn)、操縱方便等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)變速。由于CVT 是摩擦傳動(dòng)，導(dǎo)致效率低，所使用的傳動(dòng)鏈制造技術(shù)難、加工精度要求較高，使用的材質(zhì)要求更高，維修更是困難，對(duì)這些難點(diǎn)仍在繼續(xù)攻關(guān)中。
4 液力變矩器+AMT 的自動(dòng)變速器
將液力變矩器（TC）與固定軸機(jī)械式齒輪變速器(AMT)組合[2]，得到一種新型的自動(dòng)變速系統(tǒng)，即：TC+AMT。TC 與AMT 共同工作，不但具有AT 的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。在保證汽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操縱方便性等特性外，還可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、液力變矩器和機(jī)械式自動(dòng)變速器合理匹配，找到最佳工作點(diǎn)，達(dá)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(dòng)變速器，世界各國正致力于此項(xiàng)技術(shù)的研究和開發(fā)。
5 帶閉鎖與滑差的TC+AMT 的自動(dòng)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(dòng)效率，而采用了閉鎖與滑差技術(shù)。它是指在液力變矩器的泵輪與渦輪之間，安裝一個(gè)可控制的離合器，當(dāng)汽車的行駛工況達(dá)到設(shè)定目標(biāo)時(shí)，控制離合器將泵輪與渦輪按設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速差傳動(dòng)（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?dòng)，這樣做一方面提高傳動(dòng)效率[4]。閉鎖后消除了液力變矩器高速比時(shí)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(dòng)向機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)換過程中，由于采用滑差控制，不但擴(kuò)大了液力變矩器的高效率范圍，而且可以使傳動(dòng)系從液力傳動(dòng)平穩(wěn)地過渡到閉鎖后的剛性傳動(dòng)，特別是在閉鎖開始和閉鎖低速階段，可以吸收由于閉鎖產(chǎn)生的部分振動(dòng)和沖擊，按照滑差和閉鎖的控制規(guī)律，使得渦輪轉(zhuǎn)速逐步接近泵輪，大大減少了沖擊和振動(dòng)，使得乘坐舒適性得以提高。
變速箱目前發(fā)展趨勢(shì)有兩個(gè),一個(gè)就是節(jié)油,這方面主要是類似于CVVT技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)域主要就是汽車制造業(yè)、機(jī)床制造、工程機(jī)械（挖掘機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)）、礦山機(jī)械、采煤機(jī)械等等。
二、 對(duì)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(shù)路線）或設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）方案進(jìn)行說明，論文要寫出相應(yīng)的寫作提綱
研究方案：
變速器設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的課題，因此要充分利用現(xiàn)有參考文獻(xiàn)，資料進(jìn)行認(rèn)識(shí)，不斷的分析增進(jìn)對(duì)變速器的了解。
在對(duì)變速器有了較深的理解后開始對(duì)變速器的各個(gè)部分進(jìn)行分步設(shè)計(jì)。
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(dòng)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(duì)中心距A的修正。3.確定常嚙合傳動(dòng)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(qiáng)度的計(jì)算。
第五步，軸的強(qiáng)度計(jì)算。
第六步，整個(gè)變速器三維建模。
第七步，組裝配合。
預(yù)期結(jié)果：
1.保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
2.設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)輸。
3.設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。
4.設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。
5.換擋迅速、省力、方便。
6.變速器應(yīng)當(dāng)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(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明
[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.上冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989
[2] 王望予.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[3] 李風(fēng)平.機(jī)械圖學(xué).沈陽：東北大學(xué)出版社 2003
[4] 甘永立.幾何量工差與檢測(cè).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社 2003
[5] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.下冊(cè).第三版.北京.人民交通出版社，1997
[6] 清華大學(xué) 余志生.汽車?yán)碚?第2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1998
[7] 鐘建國 廖耘 劉宏.汽車構(gòu)造與駕駛.長沙:中南大學(xué)出版社，2002
[8] 唐大放 馮小寧 揚(yáng)現(xiàn)卿.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué).江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001
[9] 余志生.汽車?yán)碚?第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[10]劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2001
[11] 汽車手動(dòng)變速器和變速驅(qū)動(dòng)橋.(美 )J.厄爾賈維克，機(jī)械工業(yè)出版社。
[12] 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）主編濮良貴、紀(jì)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(shè)計(jì)）進(jìn)程安排
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)從第五周到第十五周，其進(jìn)度安排如下：
5周 開題
6-8 周 總體類型設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇，齒輪選型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核。
8-9 周 軸的選擇與強(qiáng)度計(jì)算
9-10 周 同步器結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)計(jì)，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(zhǔn)備答辯。
六、指導(dǎo)教師意見
1．對(duì)開題報(bào)告的評(píng)語
2．對(duì)開題報(bào)告的意見及建議
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
所在院（系）審查意見：
負(fù)責(zé)人簽字(蓋公章)
年 月 日
6