9噸中型載貨汽車三軸式五檔變速器設(shè)計(jì)【總質(zhì)量9.2噸】【8張CAD圖紙+PDF圖】
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SY-025-BY-3
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué)生姓名
楊德龍
院系
汽車與交通工程學(xué)院
專業(yè)、班級
車輛工程07-9班
指導(dǎo)教師姓名
石美玉
職稱
教授
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
9噸中型載貨汽車三軸式五檔變速器設(shè)計(jì)
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
1、研究現(xiàn)狀
汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成,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,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,對汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。因此,根據(jù)整車的主要技術(shù)指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件,變速器的結(jié)構(gòu)型式選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)選取及設(shè)計(jì)計(jì)算對汽車的整車設(shè)計(jì)極其重要。設(shè)計(jì)一臺(tái)匹配性好的變速器,就成為了汽車設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。
早在1889年,法國標(biāo)致研制成功世界上第一臺(tái)手動(dòng)機(jī)械式4擋齒輪傳動(dòng)汽車變速器。在現(xiàn)在汽車中,變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)作優(yōu)化匹配,可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性;采用自鎖及互鎖裝置,倒檔安全裝置可使操縱可靠,不跳檔、亂檔、自動(dòng)脫檔和誤掛倒檔;采用同步器可使換檔輕便,無沖擊及噪聲;采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低,降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計(jì)、工藝水平的關(guān)鍵。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,增力式同步器,雙中間軸變速器,后置常嚙合傳動(dòng)齒輪、短第二軸的變速器,各種自動(dòng)、半自動(dòng)以及電子控制的自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。
變速器的設(shè)計(jì)系列按輸出轉(zhuǎn)矩分級,供各種車型選用。傳動(dòng)比應(yīng)按動(dòng)力一傳動(dòng)系參數(shù)的匹配要求調(diào)整、更換。也可根據(jù)具體車型的使用壽命要求進(jìn)行設(shè)計(jì)??筛鶕?jù)同類車型在典型路段上實(shí)測的隨機(jī)載荷,用統(tǒng)計(jì)分析法組成載荷譜,進(jìn)行變速器的疲勞壽命計(jì)算。這種可靠性設(shè)計(jì)方法比較符合實(shí)際,如果再以優(yōu)化設(shè)計(jì)方法選擇有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)作最佳匹配,則可得到以最小零部件尺寸滿足設(shè)計(jì)所要求的壽命和性能的設(shè)計(jì)方案。有時(shí)亦可輔以有限元分析。
對汽車變速器進(jìn)行了多日標(biāo)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。從優(yōu)化結(jié)果與原值的對比看到,該方法對提高設(shè)計(jì)效率、減小變速器體積、改善傳動(dòng)平穩(wěn)性、降低成本和保證傳動(dòng)可靠性等都具有重要意義。材質(zhì)上選取優(yōu)良的齒輪鋼20 CrMnTi,同時(shí)兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)緊湊、工藝完善、材質(zhì)優(yōu)良、操縱方便、換擋平穩(wěn)準(zhǔn)確、使用可靠、壽命長等特點(diǎn)。
目前為止,變速器經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段,主要為:
(1)手動(dòng)變速器
手動(dòng)變速器主要采用齒輪傳動(dòng)的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副,而汽車行駛時(shí)的換擋工作,也就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動(dòng)變速器又稱手動(dòng)齒輪式變速器,含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪,通過不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變矩的目的[3]。手動(dòng)變速器的換擋操作可以完全遵從駕駛者的意志,且結(jié)構(gòu)簡單、故障率相對較低、價(jià)廉物美。
(2)自動(dòng)變速器
自動(dòng)變速器是根據(jù)車速和負(fù)荷(油門踏板的行程)來進(jìn)行雙參數(shù)控制,擋位根據(jù)上面的兩個(gè)參數(shù)來自動(dòng)升降。自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器的共同點(diǎn),就是二者都屬于有級式變速器,只不過自動(dòng)變速器可以根據(jù)車速的快慢來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋,可以消除手動(dòng)變速器“頓挫”的換擋感覺。
自動(dòng)變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機(jī)構(gòu)組成,通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩的目的。
(3)無級變速器
無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器。這種變速器與一般齒輪式自動(dòng)變速器的最大區(qū)別,是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng),而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。無級變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單,體積更小,它既沒有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副,也沒有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組,主要靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來實(shí)現(xiàn)速比的無級變化。
(4)無限變速式機(jī)械無級變速器(IVT)
無限變速式機(jī)械無級變速器與其它自動(dòng)變速器的差別之一是不使用變矩器。變矩器的作用是通過油液介質(zhì)將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給變速器,它的傳遞效率通常只有80%。IVT由于不使用變矩器,與其它變矩器比較,IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復(fù)雜造價(jià)高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),加上傳遞扭矩大,長時(shí)間使用也不會(huì)過度發(fā)熱,不但使用于轎車,也使用于越野車,是一種新型變速器。
回顧汽車變速器的發(fā)展可以清楚的知道,變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分,其技術(shù)的發(fā)展,是衡量汽車技術(shù)水平的一個(gè)重要依據(jù)?,F(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展趨勢,是向著可調(diào)自動(dòng)變速器或無級變速器的方向發(fā)展。
自動(dòng)變速器多擋化雖能擴(kuò)大自動(dòng)變速的范圍,但它并非安全迅速。理想的無級變速器是在整個(gè)傳動(dòng)范圍內(nèi)能連續(xù)的、無擋比的切換變速比,是變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動(dòng)變速。無級化是對自動(dòng)變速器的理想追求。
現(xiàn)代無級變速器傳動(dòng)效率提高,變速反應(yīng)快、油耗低。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,變速器的自動(dòng)控制進(jìn)一步完善,在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的最佳匹配,控制更加精確、有效,性能價(jià)格比大大提高。無級變速器裝有自動(dòng)控制裝置,行車中可以根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)整擋位,無需人工操作,省去了換擋及踩踏離合器踏板的操作。其不足之處在于價(jià)格昂貴、維修費(fèi)用很高,而且使用起來比手動(dòng)擋車費(fèi)油,尤其是低速行駛或堵車中走走停停時(shí),更會(huì)增大油耗。
按照我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)劃,到2010年我國轎車產(chǎn)量將達(dá)400萬輛,不過這個(gè)目標(biāo)可能過于樂觀。筆者認(rèn)為,屆時(shí)年產(chǎn)200萬輛轎車是完全有可能的,而由于大量非職業(yè)駕駛?cè)藛T的出現(xiàn)和對汽車性能要求的提高,裝備自動(dòng)變速器的至少占10%,再加上部分大客車也采用自動(dòng)變速器,對自動(dòng)變速器的需求量將在20萬臺(tái)以上,這對于我國的汽車工業(yè)而言,將是一個(gè)極好的機(jī)遇,同時(shí)也是一場新的挑戰(zhàn)。
2、選題目的和意義
設(shè)計(jì)一臺(tái)匹配性好的變速器,是汽車設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。在設(shè)計(jì)過程中可以詳細(xì)了解、掌握變速器中齒輪、軸的設(shè)計(jì)方法,不同條件下軸承的選取方法,操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析方法以及箱體的設(shè)計(jì)方法。
汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成,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,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,對汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性有重要的影響。因此,依據(jù)整車的主要技術(shù)指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和車輛行駛條件,來確定變速器的結(jié)構(gòu)型式的選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取及各大零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。
變速器的設(shè)計(jì)對汽車性能至關(guān)重要。變速器組成零件較多,零件之間的裝配關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。對于車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生,通過本畢業(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)。
二、設(shè)計(jì)(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)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案確定;
(2)變速器各檔傳動(dòng)比的分配確定;
(3)變速器齒輪參數(shù)的選擇;
(4)變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配;
(5)變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算;
(6)變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算;
(7)利用CAD畫裝配圖、零件圖。
2、擬解決的主要問題
(1)變速器各參數(shù)的確定;
(2)變速器齒輪的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核;
(3)變速器軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算;
(4)同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì);
(5)利用CAD畫裝配圖、零件圖。
三、技術(shù)路線(研究方法)
收集資料,知識(shí)準(zhǔn)備
選擇車型,確定基本性能參數(shù)
變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案
擋數(shù)及各擋傳動(dòng)比的確定
同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用
主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算
齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配
輪齒強(qiáng)度計(jì)算
軸的設(shè)計(jì)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
CAD繪制裝配圖、零件圖
完成設(shè)計(jì)說明書
四、進(jìn)度安排
(1)知識(shí)準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開題報(bào)告 第1~2周(2.28-3.11)
(2)整理資料、提出問題、撰寫設(shè)計(jì)說明書草稿、繪制裝配草圖 第3~5周(3.14-4.1)
(3)理論聯(lián)系實(shí)際分析問題、解決問題,完成各擋傳動(dòng)比等參數(shù)確定;各擋齒輪的設(shè)計(jì)及校核;傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及校核;軸承的選擇及校核;同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用; CAD繪圖部分圖紙等內(nèi)容,中期檢查 第6~8周(4.4-4.22)
(4)改進(jìn)完成設(shè)計(jì),改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說明書,指導(dǎo)教師審核,學(xué)生修改 第9~12周(4.25-5.20)
(5)評閱教師評閱、學(xué)生修改 第13周 (5.30-6.3)
(6)畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯 第14周(5.30-6.3)
(7)畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第15~16周(6.6-6.17)
(8)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周(6.20-6.24)
五、參考文獻(xiàn)
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六、備注
指導(dǎo)教師意見:
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中型
載貨
汽車
三軸式
五檔
變速器
設(shè)計(jì)
質(zhì)量
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