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畢業(yè)設計(論文)開題報告
設計(論文)題目: HLJIT5H-100變速器設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-6班
學 生 姓 名: 鮑麗
導 師 姓 名: 崔宏耀
開 題 時 間: 2011年3月11日
指導委員會審查意見:
簽字: 年 月 日
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名
鮑麗
系部
汽車與交通工程
專業(yè)、班級
車輛工程07-6班
指導教師姓名
崔宏耀
職稱
副教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
HLJIT5H-100變速器設計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1.研究現(xiàn)狀:
現(xiàn)今的汽車變速器發(fā)展的十分迅速,各大公司紛紛推出新的產(chǎn)品,但是變速器技術(shù)的每次革新都與汽車相關(guān)科學的發(fā)展密切相關(guān),計算機技術(shù),先進制造技術(shù),機械自動化技術(shù),模擬仿真材料科學等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障,同時變速器的發(fā)展也為相關(guān)科學技術(shù)提出了更高的要求。1894年,一個法國工程師給一輛汽車裝上世界上第一個變速器至今,汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。變速器作為汽車重要的組成部分,是承擔放大發(fā)動機扭矩,實現(xiàn)理想動力傳遞,從而適應各種路況實現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動到手動變速器,及至液力自動變速器和電控機械式自動變速器,再到現(xiàn)在無級自動變速器的普及,在汽車工業(yè)技術(shù)不斷前進的同時,變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動變速器的出現(xiàn),變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢想,邁向了一個全新的高度。現(xiàn)代汽車的動力裝置,幾乎都采用往復活塞式內(nèi)燃機。它具有相當多的優(yōu)點,如體積小,質(zhì)量輕,工作可靠,使用方便等。但其性能與汽車的動力性和經(jīng)濟性之間存在著較大的矛盾。如在坡道上行駛時,所需的牽引力往往是發(fā)動機所能提供的牽引力的數(shù)倍。而且一般發(fā)動機如果直接與車輪相連,其輸出轉(zhuǎn)速換算到對應的汽車車速上,將達到現(xiàn)代汽車極限速度的數(shù)倍。上述發(fā)動機牽引力、轉(zhuǎn)速與汽車牽引力、車速要求之間的矛盾,單靠現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機本身是無法解決的。因此就出現(xiàn)了車用變速箱和主減速器。它們的共同努力使驅(qū)動輪的扭矩增大到發(fā)動機扭矩的若干倍,同時又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的幾分之一。另外,現(xiàn)代汽車的使用條件極為復雜,在不同場合下有不同的要求。往往要受到加載運量、道路坡度、路面好壞及交通是否通暢等條件的影響。這就要求汽車的牽引力和車速能在較大范圍內(nèi)變化,以適應使用的要求。在條件良好的平直路面上要能以高速行駛,而在路面不平和有較大坡度時能提供較大的扭矩。變速箱的多擋位選擇就能滿足這些需求。此外,發(fā)動機在不同工況下,燃油的消耗量也是不一樣的。駕駛員可以根據(jù)具體情況,選擇變速箱的某一擋位,來減少燃油的消耗。在某些情況下,汽車還需要能倒向行駛。發(fā)動機本身是不可能倒轉(zhuǎn)的,只有靠變速箱的倒擋齒輪來實現(xiàn)。
變速器的主要功能表現(xiàn)為以下幾點:
(1)改變汽車傳動比,增加驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化的范圍,以適應經(jīng)常變化的行駛工況,同時應使發(fā)動機時刻處于最有利的工況范圍內(nèi)工作;
(2)在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下,實現(xiàn)汽車的倒退行駛;
(3)實現(xiàn)空檔狀態(tài),暫時中斷動力傳遞,以便發(fā)動機能夠啟動、怠速等。
變速器作為汽車傳動系的關(guān)鍵部件,對汽車的動力性與經(jīng)濟性,操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有著直接的影響。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)機械式的手動變速器仍然是目前使用最為廣泛的汽車變速器。即使它有諸多缺點,如換檔沖擊大,體積大,操縱麻煩等:但同時它也有很多優(yōu)點,結(jié)構(gòu)簡單緊湊,使用壽命長,瞬時傳動比為常數(shù),傳動效率高達98%,生產(chǎn)和制造工藝成熟以及成本低等,如果能改善手動變速器上述的缺點,它還是有很大發(fā)展空間的。所以對手動變速器變速傳動機構(gòu)進行研究是很必要也是很有意義的。目前,國內(nèi)變速器主要采用齒輪傳動機構(gòu)傳遞動力。齒輪是手動變速器的主要傳動部件,由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長、工作可靠和維修方便等特點,在運動和動力的傳遞等方面得到了非常普遍的應用,并且有關(guān)齒輪的設計方法也已經(jīng)有了相應的規(guī)范和標準。然而隨著對汽車節(jié)能環(huán)保和輕量化要求的提高,希望變速器在尺寸和質(zhì)量盡量小的情況下,仍能夠可靠地進行高速、重載的傳遞,同時具有更小的噪聲,這些都對變速器的設計提出了更高的要求。
針對中國變速器市場發(fā)展趨勢,Global Insight的亞洲區(qū)技術(shù)分析師段誠武博士闡述了幾點自己的見解:
(一)、在短期內(nèi),手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額,而自動檔變速器將有更大的增長空間。
(二)、鑒于中國市場情況的復雜性,長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢,沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。
(三)、在中國市場,從技術(shù)支持、目前的市場份額以及設備提供這幾個方面來看AMT與LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合動力以及DCT和柴油都具有相似性。
(四)、從長遠來看,中國本土的企業(yè)應該更加關(guān)注DCT這個產(chǎn)品,因為它將有非常好的前景。
兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少,有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小和容易布置等優(yōu)點,此外,各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力,故傳動效率高同時噪聲也低。變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體,發(fā)動機縱置時,主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪,發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動比大,工作時在齒輪上作用的力也增大,并導致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角,使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞,最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此,應該布置在靠近軸的支撐處,以便改善上述不良狀況,然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪,這樣做既能使軸有足夠大的剛性,又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應力過高而易造成表面點蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區(qū)域較為合理,在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)較小,齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài),以減少偏載并提高齒輪壽命。機械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān),包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的輪對數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。。
由于兩軸式變速器結(jié)構(gòu)簡單,機械零件設計與制造精度不十分高,裝配精度也較低,所以工人裝配與修理均比較容易。手動變速器換擋操作完全遵從駕駛者的意志,且結(jié)構(gòu)簡單,故障率相對較低,占據(jù)大部分市場份額。大部分微型轎車都是裝備兩軸式變速器,在汽車向節(jié)能方向發(fā)展的今天,兩軸式變速器將是新時代的寵兒。
2.目的及意義:
隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷的發(fā)展,汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產(chǎn)業(yè),汽車的使用已經(jīng)遍布全國。而隨著我國加入WTO,人民生活水平的不斷提高,微型客貨兩用車、轎車等高級消費品已進入平常家庭。 在我國,汽車工業(yè)起步較晚。入世后,我國的汽車工業(yè)面臨的是機遇和挑戰(zhàn)。隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大,以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展,如何設計出經(jīng)濟實惠,工作可靠,性能優(yōu)良,且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當前汽車設計者的緊迫問題。在面臨著前所未有的機遇同時,不得不承認在許多技術(shù)上,我國與發(fā)達國家還一定的差距,所以我們要努力為我國的汽車工業(yè)做出應有的貢獻。
發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速非常高,最大功率及最大扭矩僅在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn),為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能,就必須有一套變速裝置。變速器可以在汽車行駛過程中,在發(fā)動機和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比,通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性和經(jīng)濟性狀態(tài)下。變速器是汽車傳動系的重要組成部分,其發(fā)展無疑代表著汽車工業(yè)的發(fā)展,它的設計也是汽車設計的一個重要部分。而發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的轎車,若變速器傳動比小,則常用兩軸式變速器。兩軸變速器有其結(jié)構(gòu)簡單,體積較小,制造成本低,傳動效率高等特點在變速器發(fā)展中屹立不倒,雖然現(xiàn)在的自動變速器操作簡單,但是效率很低,所以市場的大部分份額被機械式變速器占據(jù)著,汽車發(fā)展要向節(jié)能,舒適,操作方便方向發(fā)展, 兩軸機械變速器更是符合條件的。
經(jīng)過這幾年的刻苦學習,我掌握了多門基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。在大學畢業(yè),即將走向工作崗位之際,按國家教委和學校的要求,進行了對轎車五檔兩軸式變速器的設計。畢業(yè)設計是對每個大學生進行知識掌握與實際運用的一次大檢閱,充分體現(xiàn)了一個設計者的知識掌握程度和創(chuàng)新思想。通過本次設計,我將進一步鞏固所學的知識,提高實際運用能力,并為以后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。
二、設計(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
(1)研究汽車機械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與設計;
(2)建立有限元計算模型;
(3)研究汽車機械變速器的載荷;
(4)加載進行應力分析與結(jié)果分析;
(5)對汽車機械變速器的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設計。
2、擬解決的主要問題
(1)傳動機構(gòu)布置方案
(2)參數(shù)的確定
(3)主要零部件設計及校核
(4)AutoCAD繪制裝配圖及零件圖
三、技術(shù)路線(研究方法)
收集資料,知識準備
選擇車型,確定基本性能參數(shù)
變速器傳動機構(gòu)布置方案
擋數(shù)及各擋傳動比的確定
同步器和操縱機構(gòu)的設計選用
主要零部件的設計及計算
齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配
輪齒強度計算
軸的設計及校核
軸承的選擇及校核
軸向尺寸的確定
變速器中心距的確定
變速器基本參數(shù)的確定
有限元分析軟件的輸出軸靜力學分析
變速器箱體的設計
CAD繪制裝配圖、零件圖
完成設計說明書
四、進度安排
(1)知識準備、調(diào)研、收集資料、完成開題報告 第1、2周
(2)整理資料、提出問題、撰寫設計說明書草稿、繪制裝配草圖 第3~5周
(3)理論聯(lián)系實際分析問題、解決問題,完成各擋傳動比等參數(shù)確定;各擋齒輪的設計及校核;傳動軸的設計及校核;軸承的選擇及校核;同步器和操縱機構(gòu)的設計選用;變速器箱體設計;CAD繪圖等大部分設計內(nèi)容,中期檢查 第6~9周
(4)改進完成設計,改進完成設計說明書,指導教師審核,學生修改 第10~13周
(5)畢業(yè)設計審核、修改 第14、15周
(6)畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第16周
五、參考文獻
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六、備注
指導教師意見:
簽字: 年 月 日