貨車(chē)汽車(chē)用手動(dòng)變速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)含開(kāi)題及5張CAD圖

貨車(chē)汽車(chē)用手動(dòng)變速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)含開(kāi)題及5張CAD圖,貨車(chē),汽車(chē),用手,變速器,優(yōu)化,設(shè)計(jì),開(kāi)題,CAD 汽車(chē)用手動(dòng)變速器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘 要 車(chē)輛的變速器很大程度上影響著車(chē)輛行駛的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、駕乘舒適性,是車(chē)輛最重要的部件之一。本文分析了國(guó)內(nèi)外變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r ,介紹了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的變速器設(shè)計(jì)方法、科學(xué)的開(kāi)發(fā)流程等,還根據(jù)我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀提出了一些問(wèn)題，并且對(duì)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些合理的建議。 關(guān)鍵詞:變速器,科學(xué)開(kāi)發(fā)流程、先進(jìn)設(shè)計(jì)方法 一. 變速器研究意義 變速器是伴隨汽車(chē)出現(xiàn)的產(chǎn)物﹐是組成一輛汽車(chē)的必需品，而變速器設(shè)計(jì)更是汽車(chē)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一。變速器的作用是用來(lái)改變傳動(dòng)比,使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下,滿(mǎn)足不同的行駛要求。在不同的行駛條件下,要求汽車(chē)行駛速度和驅(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化 ,而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小,扭矩變化范圍更不可能滿(mǎn)足實(shí)際路況需要﹐而變速器能做到在大范圍內(nèi)改變汽車(chē)行駛速度的大小和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。[1]因此,變速器的性能直接影響到汽車(chē)行駛性能。隨著技術(shù)進(jìn)步,變速器在最基本的傳動(dòng)功能之外，也在實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的功能﹐例如實(shí)現(xiàn)倒車(chē)行駛﹐用來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)倒退行駛的需要;中斷動(dòng)力傳遞﹐在發(fā)動(dòng)機(jī)能夠怠速運(yùn)轉(zhuǎn)﹐汽車(chē)換檔或需要停車(chē)時(shí)﹐中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞;實(shí)現(xiàn)空檔,當(dāng)離合器接合時(shí)﹐變速箱可以不輸出動(dòng)力。由此可見(jiàn)﹐研究變速器對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重大的意義。[2] 二. 國(guó)內(nèi)外變速器使用的現(xiàn)狀 在歐洲的巿場(chǎng)上，原本手動(dòng)變速器占據(jù)的絕大部分的巿場(chǎng),在不斷被自動(dòng)變速器侵占。例如在西歐，2005年生產(chǎn)的裝配有自動(dòng)變速器的汽車(chē)占汽車(chē)總量的23%。而10年前﹐這個(gè)數(shù)字僅為13%?？梢?jiàn)自動(dòng)變速器正在成為市場(chǎng)的主流。在中國(guó)市場(chǎng)上﹐配備自動(dòng)變速器也已經(jīng)成為車(chē)用變速器的重要趨勢(shì)。然而﹐在自動(dòng)變速器方面,由于其新工藝、新技術(shù)和設(shè)計(jì)原理與傳統(tǒng)手動(dòng)變速器有比較大的差異,導(dǎo)致國(guó)內(nèi)廠家在自動(dòng)變速器的研發(fā)上與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距,即使向國(guó)外廠商尋求技術(shù)幫助,他們也不約而同地對(duì)國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行了技術(shù)封鎖,這導(dǎo)致我國(guó)的自動(dòng)變速器相比國(guó)外產(chǎn)品性能低下,需要大量依賴(lài)進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì),進(jìn)口產(chǎn)品占我國(guó)自動(dòng)變速器巿場(chǎng)的 78%。而在手動(dòng)變速器方面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,設(shè)計(jì)原理和生產(chǎn)工藝等都較為成熟﹐技術(shù)難度也相對(duì)較低﹐因此我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù),消化吸收并自主創(chuàng)新﹐能做到自主生產(chǎn)﹐基本滿(mǎn)足了本土車(chē)輛廠商的生產(chǎn)需要。可以預(yù)見(jiàn)的是﹐在未來(lái)汽車(chē)變速器的巿場(chǎng)將會(huì)以自動(dòng)變速器為主﹐發(fā)展和掌握高端自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造技術(shù)的重要途徑。而優(yōu)先開(kāi)發(fā)手自一體變速器在技術(shù)上可以延續(xù)我國(guó)在手動(dòng)變速箱上積累的經(jīng)驗(yàn)，更有利于我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。[3] 三. 國(guó)外變速器先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法 近10年以來(lái),我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)特別重視新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制，無(wú)論是從人力物力的投入，還是資金的投入，都是非常巨大的。但在我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)剛剛發(fā)展起來(lái)時(shí),幾乎所有新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程相比國(guó)外先進(jìn)的開(kāi)發(fā)流程都是不完整的,這是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的通病。而隨著我國(guó)這些年的高速發(fā)展﹐我國(guó)變速器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程也在不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)方法，逐漸與國(guó)外接軌。 一個(gè)變速器新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程首先要收集潛在顧客的信息。其次是調(diào)查客戶(hù)和市場(chǎng)的需求﹐確定變速器的大致開(kāi)發(fā)方向。第三是根據(jù)調(diào)查制定相應(yīng)的制定技術(shù)方案。第四是進(jìn)行可行性分析。做到不斷的根據(jù)巿場(chǎng)的需求來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)方案和研究方向﹐對(duì)客戶(hù)的要求進(jìn)行科學(xué)分析并不斷完善設(shè)計(jì)。利用這種更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方法可以有效的縮短研發(fā)周期,同時(shí)節(jié)約研發(fā)成本。用最小的代價(jià)活的最符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。 我國(guó)的汽車(chē)變速器之所以與發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品存在不小的差距﹐其中最重要的原因就是我國(guó)的設(shè)計(jì)手段相對(duì)落后。發(fā)達(dá)國(guó)家早早利用CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)例如有限元分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)等來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過(guò)這些方法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行分析設(shè)計(jì)可以大大的提高機(jī)械產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功率 ,既能縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期﹐還能節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用﹐大大提高設(shè)計(jì)效率。相比之下﹐我們的設(shè)計(jì)手段就顯得非常落后,我們的設(shè)計(jì)任然是以經(jīng)驗(yàn)為主的二維平面設(shè)計(jì)﹐一次成功率較低,往往還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行很大的改動(dòng),這大大加長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期﹐還提高了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。為了改變我國(guó)變速器等汽車(chē)部件設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)﹐效率低的缺點(diǎn),縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,提國(guó)產(chǎn)變速器高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我認(rèn)為開(kāi)發(fā)一套適合中國(guó)使用的 CAD設(shè)計(jì)軟件，或者是對(duì)已有的CAD軟件進(jìn)行符合我國(guó)的優(yōu)化是非常有必要而且必須的。 機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)例如美國(guó),它的優(yōu)勢(shì)就是建立了一套比較完善的CADICAM集成系統(tǒng)﹐并且他的CAD技術(shù)一直在全球處于領(lǐng)先地位。美國(guó)是最早將CAD應(yīng)用于汽車(chē)設(shè)計(jì)行業(yè)的國(guó)家，例如美國(guó)的通用汽車(chē)公司和福特汽車(chē)公司早早的通過(guò)將CAD技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)﹐從而建立起優(yōu)勢(shì)﹐進(jìn)而搶占國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)。他們利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成應(yīng)用，將結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度等問(wèn)題的計(jì)算、車(chē)體造型的三維設(shè)計(jì)等問(wèn)題大大簡(jiǎn)化，在保證產(chǎn)品優(yōu)秀質(zhì)量的同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率 ,做到了及時(shí)響應(yīng)巿場(chǎng)的需求。從而大大的提高了他們的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,為他們帶來(lái)了巨額收益。但這些已經(jīng)能較好的利用CAD進(jìn)行汽車(chē)部件設(shè)計(jì)的國(guó)外公司﹐其涉及的試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范都很保密﹐不可能向我國(guó)汽車(chē)公司提供幫助。 與國(guó)外相比,我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面起步較晚，也沒(méi)有利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)﹐發(fā)展緩慢。雖然目前有一些大中型汽車(chē)企業(yè)能與一些知名高校合作進(jìn)行CAD的研究開(kāi)發(fā)，已經(jīng)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn),設(shè)計(jì)完成后的計(jì)算機(jī)繪圖和有限元分析等幾方面取得了一些成果,但縱觀國(guó)內(nèi)的大多數(shù)工廠,依靠經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法這些傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的任然占有不小的比例。這種方法就是通過(guò)引進(jìn)國(guó)外成熟但是相對(duì)落后的產(chǎn)品進(jìn)行分析測(cè)繪和仿制,這種方法雖然能在短時(shí)間內(nèi)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期,縮小與國(guó)外廠商的技術(shù)差距,但是難以在創(chuàng)新上實(shí)現(xiàn)突破﹐無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展的需求。因此,車(chē)企降低傳統(tǒng)低效的設(shè)計(jì)方法的比例﹐大量采用先進(jìn)高效的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法,是提高我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)自主設(shè)計(jì)研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)高端變速器國(guó)產(chǎn)化,本土化的重要手段。[4] 四. 我國(guó)當(dāng)前面臨的問(wèn)題 變速器是傳統(tǒng)石油動(dòng)力汽車(chē)和新型油電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件。在未來(lái)幾十年內(nèi)﹐隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展,變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還將對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。隨著近年來(lái)自動(dòng)變速器在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)變速器企業(yè)在手動(dòng)變速器方面依靠經(jīng)驗(yàn)多年積累的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)不再存在,在國(guó)外廠商的技術(shù)封鎖下,國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自動(dòng)變速器顯得尤為重要,這也是國(guó)內(nèi)車(chē)企面對(duì)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn),同時(shí)如何實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)也是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面對(duì)的一個(gè)核心問(wèn)題。 我國(guó)自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)之所以受到重重阻礙,其主要原因是沒(méi)有形成專(zhuān)業(yè)化、模塊化、機(jī)電液氣配套產(chǎn)業(yè)鏈﹐以及數(shù)控化加工與檢測(cè)線的短缺。國(guó)內(nèi)的變速器產(chǎn)業(yè)由手動(dòng)變速器到自動(dòng)變速器的快速轉(zhuǎn)型,如果不能在短時(shí)間內(nèi)﹐在國(guó)外企業(yè)搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)之前實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的自主研發(fā)生產(chǎn),我國(guó)自主的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)將有被摧垮的危險(xiǎn)。隨著中國(guó)加入世貿(mào)組織﹐中國(guó)市場(chǎng)對(duì)外開(kāi)放的程度不斷加大,中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)也在持續(xù)高速發(fā)展﹐包括采埃罕、伊頓、艾里遜、博格華納等在內(nèi)的許多國(guó)際變速器巨頭企業(yè)紛紛涌入中國(guó)搶占國(guó)內(nèi)變速器市場(chǎng),有的甚至已經(jīng)完成了其在中國(guó)的戰(zhàn)略布局。國(guó)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與打壓使得中國(guó)變速器企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻,很多國(guó)際自動(dòng)變速器巨頭來(lái)到中國(guó)巿場(chǎng)只賣(mài)產(chǎn)品、不賣(mài)核心技術(shù),使中國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)進(jìn)口變速器的依賴(lài)性日益加強(qiáng)。在2014年，中國(guó)的自動(dòng)變速器需求量為877.2萬(wàn)臺(tái)，其中自主生產(chǎn)的自動(dòng)變速器僅為400.5萬(wàn)臺(tái) ,進(jìn)口的自動(dòng)變速器多達(dá)531.4萬(wàn)臺(tái)，國(guó)內(nèi)大半的自動(dòng)變速器巿場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)瓜分。隨著這種局面的加劇 ,預(yù)計(jì)未來(lái)3到5年我國(guó)的變速器行業(yè)將面臨深度的洗牌和巿場(chǎng)整合。因此我國(guó)汽車(chē)企業(yè)在變速器領(lǐng)域的研發(fā)投入﹐布局和技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。[5] 五. 應(yīng)對(duì)方案 根據(jù)我國(guó)汽車(chē)變速器企業(yè)現(xiàn)有的的研發(fā)生產(chǎn)條件和國(guó)內(nèi)變速器巿場(chǎng)情況 ,對(duì)于未來(lái)10年的中國(guó)巿場(chǎng),可以得出以下結(jié)論︰手動(dòng)變速器在短期內(nèi)仍將是變速器市場(chǎng)的主流,但受到巿場(chǎng)青睞的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)有不斷發(fā)展壯大的趨勢(shì)﹐其中 ,雙離合變速器技術(shù)存在巨大的潛力。國(guó)內(nèi)外的汽車(chē)制造與銷(xiāo)售數(shù)據(jù)顯示﹐人們對(duì)汽車(chē)駕乘的舒適性越來(lái)越重視。在歐美巿場(chǎng)﹐自動(dòng)變速器的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，占領(lǐng)原本屬于手動(dòng)變速器的市場(chǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)﹐帶有自動(dòng)功能變速器的汽車(chē)是未來(lái)市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品 ,發(fā)展和掌握自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的重要方向。變速器將成為企業(yè)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的利器以及消費(fèi)者購(gòu)車(chē)時(shí)關(guān)注的重點(diǎn),汽車(chē)企業(yè)在變速器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將是關(guān)系到汽車(chē)企業(yè)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，而且還將影響到未來(lái)整車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的格局。 60多年前﹐新中國(guó)成立之初，我國(guó)還是一窮二白，鋼鐵產(chǎn)量?jī)H為15.8萬(wàn)噸,是美國(guó)當(dāng)時(shí)鋼鐵產(chǎn)量的0.2%,大量生產(chǎn)鋼鐵都困難重重，更別說(shuō)自主研發(fā)生產(chǎn)汽車(chē)了。但是經(jīng)過(guò)了60多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)手動(dòng)變速器的研發(fā)、生產(chǎn)能力已接近國(guó)際先進(jìn)水平。自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展和進(jìn)步。目前我國(guó)汽車(chē)業(yè)的“十二五”規(guī)劃已經(jīng)制定﹐“十三五”規(guī)劃也在制定中。“十二五”規(guī)劃總體目標(biāo)仍是強(qiáng)調(diào)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展要從汽車(chē)大國(guó)向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。未來(lái)五年,中國(guó)汽車(chē)業(yè)將從過(guò)去的做大規(guī)模轉(zhuǎn)向做強(qiáng)實(shí)力。具體來(lái)看﹐一方面提倡發(fā)展包括新能源汽車(chē)在內(nèi)的節(jié)能汽車(chē)﹔另一方面,提倡通過(guò)兼并重組、淘汰落后產(chǎn)能來(lái)解決結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題。而就變速器產(chǎn)業(yè)來(lái)看﹐雖然目前自動(dòng)變速器成為中國(guó)變速器行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的攔路虎,但是我國(guó)已發(fā)展成為全球性的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)大國(guó)。只要我們繼續(xù)加大對(duì)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的支持力度，堅(jiān)定不移地堅(jiān)持自主開(kāi)發(fā)﹐采取更科學(xué)的開(kāi)發(fā)流程,多利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助方法來(lái)參與設(shè)計(jì)研發(fā)﹐中國(guó)變速器企業(yè)一定能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)變速器的技術(shù)突破，為中國(guó)變速器行業(yè)新的征程開(kāi)個(gè)好頭。[6] 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