福克斯2.0轿车变速器的设计-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 指导教师姓名 职称 讲师 从事 专业 交通运输 是否 外聘 是 否 题目名称 福克斯 车 变速器的设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 （一）研究现状 现代汽车变速器的发展十分快，不断出现崭新的变速器装置。变速器技术的每次跨越，都和相关学科的发展密切相关。计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等为变速器的进一步发展提供了有力的保障。变速器的发展也给相关学科提出更高的理论要求，使人 类的认识迈向新的、更高的境界。 而 汽车变速器对整车的影响的表现归结出来，也就是舒适性方面、可靠性方面等。汽车可靠性就是寿命方面，舒适性的集中反映就是噪声，另外就是换档。有关舒适性，就是说对于换档过程中变速器而言，换档过程中是否迅速，是否舒适，是否耗油，这些都会影响整车效果，也会影响驾驶员的感受。 下面分别综述下国外和国内对变速器的研究发展现状。 1、国外研究现状 变速器作为传递动力和改变车速的主要装置，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。目前， 4 档特别是 5 档变速器的用量有日渐增多的趋势。同时， 6 档 变速器的装车率也在上升。电子控制式自动变速器是 90 年代人们关注的焦点。它是在机械变速器的基础上，通过运用电子技术实现自动换档、自动控制离合器及油门动作的种先进的变速装置。在该装置中，有一个由半导体元件和集成电路组成的电子控制器，它是变速器的“指挥中心”，以模拟控制与数字控制两种方式作用，能连续不断地把车辆的实际行驶状况与希望实现的状况进行比较，如果两者不吻合，该控制器就会命令操纵机构，改换变速器的档位、离合器的分离与接合以及油门的开度。通过实现自动选择最佳档位和最佳换档时间，电控变速器可直接改善整车的操纵性 ，并使车辆在经济性最佳的范围内行驶。据悉，丰田电控变速器可节油 5%左右。尽管电控自动变速器从开始研制至今仅 20余年，但由于它既有机械变速器传动效率高和使用可靠等优点，又有液力机械自动变速器动力性好、油耗低和操作简单的好处，所以国外各大公司都很重视该产品的研制应用。丰田公司开发的 动时和低、中速时的加速性都很好，而且变速平稳、油耗低。日产研制的全新通档电控自动变速器，体积小 同类产品更能满足经济性要求，它在车速超过 50km/无论在 3 档或 4 档都具有转矩锁定功能。三菱在其 最新的电控自动变速系统中，增加了“模糊控制”的新概念。当电子控制器根据所收到的车辆行驶状况信息，通过模糊逻辑进行判断之后，会白动选择最适当的换档方式，从而可以防止车辆上坡时或转弯时自动换人高档，也可防止车辆下坡时自动由高档换到低档。本田开发的电控变速器也应用了模糊控制概念，使变速控制非常简便、轻松，驾驶者简直难以觉察到档位的变换。目前国外轿车的电控自动变速器，主要有三种操纵方式，纸， 明书全套毕业设计均有 即电子控制气动操纵、电子控制液压操纵和电子控制马达操纵。 最近几年 ,传统的液力自动变速器通过采用 术来提高液力变矩器 效率 ,增加行星齿轮变速器的档位 (四、五档 )以及电子技术的应用 ,液力自动变速器的性能已相当完善。每年还有几十项专利申请 ,主要是在电子控制方面的 ,如消除汽车爬坡时因牵引力不足产生急剧减速造成的重复换档 ;防止汽车转弯时因短时间速度下降产生重复换档 ,有效地减小离合器和制动器的使用频率 ;因海拔高度变化引起发动机转矩下降而对换档时刻进行修正 ;通过控制液压系统压力和发动机输出转矩以抑制换档冲击等。 现在的液力自动变速器已能通过微电脑对整个动力 传动系统进行控制 ,可称得上是全电子控制的智能化产品。由各种电子传感器和微电脑组 成的电控单元可根据路况、驾驶方式等信息控制发动机的喷油量 ,决定换档时机和液力变矩器锁定时刻 ,使动力输出达到最佳 ,既降低油耗 ,又减小换档时的振动。三菱公司新的自动变速车“ 自动变速系统中加入了“模糊控制”的概念 ,变速器内的微电脑会根据收集到的行驶状况信息 ,通过模糊逻辑判断后 ,自动选择最适当的换档方式。该公司的 动速器 ,控制参数扩大到车辆的全部工作范围 ,相关信息数量高达210 个 ,其电脑有记忆驾驶员的爱好和习惯的能力 ,可据此修改换档程序。 液力自动变速器的应用范围非 常广 ,与之匹配的发动机排量小至 1L,大至 10传递功率可从几十千瓦到几百千瓦 ;可以装备轿车、客车、货车、越野车等各种车型。仅就液力自动变速器在轿车上的装备率而言 ,目前美国为 90%左右 ,日本接近 80%。因此 ,液力自动变速器在汽车自动变速器行业占有主导地位。据预测 ,随时间的增加 ,日本自动变速器的总装车率将达到 40%,美国将达到35%,不过在这当中 , 要挤占部分份额。 进入 80 年代 ,五十铃、伊顿、 公司研制电子控制机械自动变速器并装车成功后 ,福特公司、大众公司、菲亚特公司、雷诺公司和丰田公 司等也相继开展 研究和开发。 1995 年本田的部分 车装用了 1996 年宝马 车所采用的“ M 序列式变速器”就是在原来的 6档手动机械变速器基础上作了大幅度的改进 ,以全新的电液控制系统代替了传统的机械式变速器的操纵系统 ,并可选择自动变速和手动变速两种模式。 司也推出了其电控机械自动变速器新产品 列。由于机械式自动变速器是采用现代电子技术改造传统手动变速器而得到的 ,其研究时的一个初衷就是考虑机械变速器部分可以借用原有的结构 ,因而新增生产设备较少。但这也限制了为 改善自动变速器性能所要求的一些结构上的变化。 据统计 ,截至 1996 年底 ,装备金属带式 轿车就已达 120 多万辆。最近 ,日本本田汽车公司和荷兰的 s 变速器公司共同研制的新型无级变速器已装备在了本田 1996X 型轿车上。日产汽车公司原定在 21 世纪进入 实用化阶段 ,但因该公司近几年经营情况不理想 ,为有利于抢占市场 ,现已明显加快了 用化步伐 ,电子控制的哈依帕装在蓝鸟等排量 2L 的轿车上。据统计 ,目前 装有 轿车约 120 万辆 ,计 随时间增加 ,无级变速器的装车率 ,日本将达到 15%,而美国将达到 38%。这主要集中在中小排量的轿车上 ,用于大功率传递时仍有一些问题需要解决。另外 ,美国一些高校的研究机构以及装备液力自动变速器量最大的通用汽车公司也正在加紧 研制和试装车。由此可看出国外汽车企业对 态度已由举棋不定转向了加速发展。 纸， 明书全套毕业设计均有 2、国内研究现状 我国从 60 年代起 ,就在“红旗” 770 轿车上使用了具有 2 个前进档的液力自动变速器 ,1975 年又研制出具有 3 个前进档的 力自动变速器 。 80 年代初 ,老“红旗”轿车因油耗高而停止生产。油耗高的原因除液力自动变速器效率问题外 ,更主要的要归因于其高达 量的发动机。 此外 ,除在部分军用车辆上使用了液力自动变速器外 ,国内汽车行业几乎与自动变速器无缘。甚至有人认为 ,中国在 2000 年以前不需要自动变速器。 随着中国的改革开放 ,大量国外轿车进入我国市场 ,其中许多中高档轿车是带有自动变速器的 ,而其类别几乎全部是液力自动变速器。这也使一大批汽车修理企业对液力自动变速器的维修变得十分熟悉。 由于对自动变速器良好性能的逐渐认识 ,用户的需求量越来越大 ,使国 内汽车企业加快了自动变速器的发展步伐。 1998 年 ,一汽大众公司生产的“捷达王”已将自动变速器列为选装件。神龙汽车公司也在其“富康” 车型上推出了电控式液力自动变速器。上海通用汽车公司在所生产的别克“世纪”轿车上装备了目前最为先进的一种液力自动变速器 4四档电控自动变速驱动桥。而广州本田“雅阁”轿车 ,自动变速器几乎是标准配置。因此 ,在国产车上选装液力自动变速器已成为必然之势。 从研究与生产环节来看 ,力自动变速器生产过近 2000 台 ,加之工程机械、军用车辆采用动力换档的行星齿轮变速 器已有 很 多年的历史 ,近几年 ,国内也为大功率车辆研制成功电控自动变速器 ,因此可以说 ,在液力自动变速器的研究、生产以及修理方面均有一定的基础。但目前国产轿车所装用的液力自动变速器全部都依靠进口。不过通用汽车公司在上海的合资企业已开始试生产4四档电控自动变速驱动桥。当然 ,完全国产化还有一段路要走。 在电子控制机械式自动变速器方面 ,国内有关部门也正在进行研究， 目前已生产出样机。 至于机械式无级变速器 ,早在十年前 ,国内就有高校购买过国外样机作分析研究 ,但苦于经费问题 ,无法深入进行。近一两年一些高校才又开始重新起步。根据国外目前 用的趋势和所做的预测 ,能是小功率 (发动机排量 2L 以下 )液力自动变速器最有威胁的挑战者 ,国内市场前景不容忽视。但要想完全依靠国内自己的力量做成实用的 不现实 ,时间上也不允许。走技术引进的道路是一条捷径。 按照我国汽车工业产业政策的规划 ,到 2010 年我国轿车产量将达 400 万辆 ,不过这个目标可能过于乐观。 届时年产 200 万辆轿车是完全有可能的 ,而由于大量非职业驾驶人员的出现和对汽车性能要求的提高 ,装备自动变速器的至 少占 10%,再加上部分大客车也采用自动变速器 ,对自动变速器的需求量将在 20 万台以上 ,这对于我国的汽车工业而言 ,将是一个极好的机遇 ,同时也是一场新的挑战。 （二）选题目的和意义 1、目的： 汽车变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时是发动机在最有利的工况范围内工作。通过对福克斯 车变速器的设计，让我充分了解变速器的构造和设计过程，锻炼我的动手能 力、纸， 明书全套毕业设计均有 独立思考能力和绘图能力 。 2、意义： 21 世纪，汽车工业成为中国 经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实，汽车与人一样，也有着整套健康系统的有机结合体。发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂是躯干和四肢，然而链接他们的，是类似于人体经脉的变速器系统。如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢、与躯干再好，汽车也只能如同植物人般成为废铁一堆！可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。在完成了最基本的传动功能之外，我们对变速器的要求也越来越高，这是变速箱演变过程的首要催产素。由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义 。 变速器 是汽车的重要部件之一，主要实现汽车在行进过程中变速及倒车功能。通过改变传动比，改变发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。变速器的好坏还体现在挡位区间是否清晰、换挡是否平顺。道理很简单，一个挡位模糊、换挡艰涩的变速器是不会为汽车带来流畅的动力分配也不会为驾驶者带来惬意的驾驶乐趣的。因此变速器的设计对汽车性能至关重要。变速器组成零件较多，零件之间的装配关系相当复杂。对于车辆工程专业的本科学生，通过本毕业设计可以充分复习所学知识，并能提高 计算机及软件使用水平，为以后的工作打下坚实基础。 纸， 明书全套毕业设计均有 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、研究的基本内容 （ 1）福克斯 车变速器工作原理和结构特点。 （ 2）根据设计参数并结合结构工艺性和变速器的径向尺寸等要求确定福克斯 速器的传动方案。 （ 3）福克斯 车 变 速器传动轴系统的设计。 （ 4）根据福克斯 车变速器传动方案确定各档齿轮齿数的分配，按齿轮受力、转速、噪声要求等情况选择齿轮的变速位数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数。 （ 5）撰写论文并完成主要总成装配图，零件图。 2、 使用的解决方法 （ 1） 比较选取法 确定 福克斯 车 变速器结构特点和工作原理。 （ 2） 查表法 确定福克斯 车 变速器齿轮参数的选择 。 （ 3） 校核法 分析变速器动力性能和经济性能 。 （ 4） 利用 件 画出福克斯 车 变速器的 零部件设计 。 纸， 明书全套毕业设计均有 三、 技术路线（研究方法） 四、 进度安排 （ 1） 1 周 2 周（ 2 月 28 日 3 月 11 日） 调研、资料收集、完成开题报告 。 （ 2） 3 周 4 周（ 3 月 14 日 3 月 25 日） 计算变速器传动机构部件的相关尺寸参数与选择相关部件型号，并进行验证 。 （ 3） 5 周 7 周（ 3 月 28 日 4 月 15 日） 在 台上建立零件的等比例物理模型 。 （ 4） 8 周 10 周（ 4 月 18 日 5 月 6 日） 利用部件的链接关系建立部件之间的装配 。 （ 5） 11 周 12 周（ 5 月 9 日 5 月 20 日） 设计 字说明书一份，零件图一套 。 （ 6） 13 周 15 周（ 5 月 23 日 6 月 10 日） 毕业设计（论文）审核、修改 。 （ 7） 16 周（ 6 月 13 日 6 月 17 日） 毕业设计（论文）答辩准备及答辩 。 变速器设计 基本数据选择 齿轮校核 轴及轴上支撑件的校核 设计初始 数据 齿轮参数 各档齿轮齿数的分配 齿轮材料的选择 计算各 轴 的转矩 齿轮强度计算 计算各档齿轮的受力 轴