开题报告—张炎峰

大 连 大 学本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目：商用货车的中间轴式变速器结构设计 学 院： 机械工程学院 专 业 、班 级： 车辆131 学 生 姓 名： 张炎峰 指导教师（职称）： 王淑芬（副教授） 2016年 12 月 26 日填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。一、选题依据1、研究领域汽车部件设计2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值对汽车变速器的研究有利于提高汽车的整体性能与传动效率。本次设计将通过对变速器的各挡齿轮和轴进行详细的设计计算及强度校核，完成三轴式五挡手动变速器的结构设计。该选题具有一定的工程实际应用价值，通过本次设计，将对汽车的结构具有更深入的认识，掌握汽车零部件设计的过程，并能熟练应用计算机辅助软件进行设计，不仅能够将所学专业理论知识应用于实际，更为今后的工作积累更多的理论知识和提高解决实际问题的能力。3、目前研究的概况和发展趋势概述与现状：变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。1按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。(a)有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。(b)无级式变速器：传动比可在一定范围内连续变化，常见的有液力式，机械式和电力式等。(c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。2按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。(a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。(b)自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。(c)半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动(强制) 换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。发展趋势：1.节能与环境保护变速器的节能与环境保护既包括传动系本身的节能与环境保护，也包括发动机的节能与保护。根据发动机的特性和行驶工况来设计变速器，使发动机工作在最佳状态，以保证汽车在最高传动效率和最低污染物排放区运行。2.高性能、低成本、微型化高性能、高效、精密、低噪声、长寿命、重量轻、体积小、低成本一直以来是变速器的发展方向。要达到上述要求，可以进行变速器结构创新的研究，探索变速器的新类型；对传动副的材料和机理进行研究、提高寿命、减小质量；进行变速器动力学特性，以求提高特性、降低噪声；采用先进的制造技术来提高性能、降低成本。3.智能化。集成化变速器智能化、集成化是信息、电子集成技术和控制技术与变速器技术的结合。其特点是根据发动机的特性和汽车的行驶工况，通过计算机智能控制，实现对变速器传动比的实时控制，使发动机工作在最佳状态。这样能够充分发挥车辆的性能，降低油耗，以确保安全。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题详细计算变速器的设计参数，绘制装配图和部分零件图2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）查阅相关资料，了解研究课题的意义价值、研究概况和发展趋势（2）某车用中间轴式五档变速器总体方案设计；（3）变速器传动机构布置方案及操纵机构设计；（4）参数设计和计算；齿轮的损坏形式及强度校核；（5）同步器的选型；（6）三维建模和仿真。3.本论文（设计）预期取得的成果通过本次设计，将对汽车的结构具有更深入的认识，掌握汽车零部件设计的过程，并能熟练应用计算机辅助软件进行设计，不仅能够将所学专业理论知识应用于实际，更为今后的工作积累更多的理论知识和提高解决实际问题的能力。预期提交以下成果：(1)设计图纸一套（总工作量达3张零号图纸）； (2)设计说明书； (3)与课题相关的一篇外文翻译（2000字以上）。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；为给定基本设计参数的汽车进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构形式，计算确定各总成部件的主要参数，详细计算变速器的设计参数，绘制装配图和部分零件图。设计参数：额定载荷3000kg；最大总质量6750kg；最高车速75km/h；比功率10kw/t；比转矩33N.m/t。2.论文（设计）进度计划第1周：通过查阅文献，了解设计选题，与指导教师沟通理解任务书的内容。第2、3周：查阅资料，准备开题报告第4周：修改开题报告，并进行开题答辩。第5-7周：为汽车进行总体设计，计算并匹配合适功率的发动机，轴荷分配和轴数，选择并匹配各总成部件的结构形式，计算确定各总成部件的主要参数第8周：整理前期工作，并进行中期检查。翻译外文文献1篇。第9-11周：参数设计和计算；齿轮的损坏形式及强度校核，同步器的选型第12-14周：绘制装配图和部分零件图，并完成仿真，准备设计说明书第15周：完善设计说明书，整理设计资料。第16周：准备答辩四、需要阅读的参考文献1游春秀,刘义. 重型货车变速器壳体轻量化技术研究J. 汽车工艺与材料,2014,09:33-36.2陈习江,刘会战. 某变速器中间轴断裂分析与改进措施J. 安徽科技,2016,02:52-53.3雷晓娟,侯婷. 变速器中间轴断齿失效分析J. 金属热处理,2016,05:203-205.4艾晓南. 商用车双中间轴变速器关键技术研究D.吉林大学,2012.5钟德新. 农用货车变速器主要零件技术状态鉴定J. 河北农机,2016,01:18.6蔡宇子,李伟,高铁石,孔祥瑞. 某轻型货车变速器怠速异响问题分析与解决A. 中国汽车工程学会.2016中国汽车工程学会年会论文集C.中国汽车工程学会:2016:4.7孙卫静. 轻型货车变速器设计平台研发D.武汉理工大学,2010.8顾涛,闫周,何辉波,李华英,李丽,张显银,李渊明. 货车变速器结构参数优化设计与仿真分析J. 西南师范大学学报(自然科学版),2016,09:75-80.9白沢敏邦,宫坂三良,小野守一,熊沢厚,小木治,彭惠民. 轻型货车用双离合变速器的开发J. 国外内燃机,2014,01:36-37.10Bobby GeorgeEmail,Vijaya Bhaskar Basava. Identification and Optimization of Diagonal Shift Failure in Manual Transmission Using Simulation Software J.2013,13(4):483-48811B.Wang,Z. J.Lu,X.B.Chen,P.Wang,W.Luo,H.Xu. Modeling and analysis of the dynamic efficiency of manual transmission/reducerJ.2015,16(3):417-42612王巍巍,郭彦颖,杨俊英,高炳钊,任丽娜. 商用车AMT变速器中间轴制动器的优化设计A. 中国汽车工程学会.面向未来的汽车与交通2013中国汽车工程学会年会论文集精选C.中国汽车工程学会:,2013:4.13赵德祥,秦睿. 中国汽车变速器的使用现状与发展趋势J. 公路与汽运,2015,01:26-29.14张雪文. 微型货车中间轴式手动变速器设计分析J. 汽车零部件,2011,01:70-73.15赵郦靖,张树涛. 变速器中间轴断裂分析J. 装备制造技术,2013,07:201-202.附：文献综述或报告文献综述引言：汽车工业已经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。变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速, 目的是在各种行驶工况下, 使汽车获得不同的牵引力和速度, 同时使发动机在最有利的工况范围内工作。因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。1在完成了最基本的传动功能之外，我们对变速器的要求也是越来越高，对汽车变速器的研究有利于提高汽车的整体性能与传动效率。由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。2 3变速器的种类：1.手动变速器（MT）：手动变速器一直被广泛应用在汽车上。由于手动变速器具有技术成熟、构造简单、成本较低、动力传递效率较高等优点，其在国内乃至全球汽车市场长期占据主刀地位。但由于其操作复杂，在长期驾驶是容易导致驾驶员疲惫，继而增大驾驶风险。在商用车上，具有诸多优点的手动变速器占了一大部分。手动变速器可以根据轴数的不同，分为两轴式、中间轴式、双中间轴式、多中间轴式。两轴式手动变速器的特点是输出轴与输入轴平行，没有中间轴，发动机的动力经过离合器传入变速器一轴（输入轴），再经过齿轮变速后由二轴（输出轴）输出给主减速器。两轴式变速器从输入轴到输出轴只通过一对齿轮传动，倒挡传动路线中也只有一个中间齿轮，因而机械效率高，噪声小。但由于它不可能有直接挡，因而最高挡的机械效率比直接档低。这种结构形式适合于发动机前置、前轮驱动或发动机后置、后轮驱动的轿车和微、轻型货车上。中间轴式手动变速器的特点是具有第一轴（输入轴），第二轴（输出轴）和中间轴，输入轴与输出轴置于同一条水平线上，中间轴则与它们平行布置。发动机的动力经过离合器传入变速器第一轴，再经过中间轴，最后经变速后的动力从第二轴输出给驱动桥。在许多变速器中，输入轴和输出轴能接合在一起，因此动力不必经过中间轴，这时的档位称为直接档。直接档通过单轴传动，传动比为1:1，具有最高的传动效率。这种结构形式适合于发动机前置、后轮驱动的汽车。2.液力自动变速器(AT)：液力自动变速器的结构十分复杂，主要由液力变矩器、行星齿轮变速机构和电液自动控制系统三大部分组成。AT变速器的特点是自动变矩、降低传动系统动载荷、是车辆起步动作平顺、防止发动机因过载熄火、换挡流畅、提高车辆通过性。但其结构相对复杂，制造精度高，成本较高，传动效率比机械传动低，耗油量高。3.机械式自动变速器(AMT)：AMT变速器可以实现手动和自动两种运行模式。与MT相比，AMT操作比较简洁，安全性高；与AT相比，AMT的传动效率更高，耗油量较低。4.无级变速器(CVT)：CVT是一种能连续地改变输入轴与输出轴传动比的变速器。通过技术，能提高整车动力性、燃油经济性和排放性能，且舒适性较好。但由于CVT技术含量高，金属带的可靠性与寿命不易保证，且常用的CVT变速器都靠摩擦力传递动力，扭矩过大易出现打滑现象，成本较高。5.双离合自动变速器(DCT)：DCT变速器不仅继承了手动变速器效率高、成本低、结构紧凑和质量轻的特点，还拥有自动变速器良好的动力性、燃油经济性与乘坐舒适性等优点，并且实现了换挡过程的无间断动力输出。DCT变速器正处于发展阶段，其技术难度大，只有少数厂家掌握其关键技术。4国内外研究状况：近十年以来，我国变速器产业在新产品开发方面特别重视，无论是从资金的投入，还是人力物力的投入，都是空前巨大的。十几年前，我们开发的大部分变速器产品都有一个共同的特点，就是这些新产品的开发流程是不完整的，而随着我国这些年的高速发展，我国变速器产品的设计开发流程也逐渐与国外接轨。5一个完整的变速器新产品的设计开发流程通常包括：l.潜在顾客的信息收集。2.变速器市场调查、确定开发方向。3.制定技术方案（识别顾客关键需求、确定布置方案、细化顾客需求、设定开发目标等）。4.可行性分析。5 概念设计（Ratio的选择、道路载荷谱的确定、建立分析模型、Package及静态动态间隙分析等）。6根据市场的需求来确定的设计方案研究方向，对顾客需求进行科学分析并用于完善设计，通过计算机辅助和科学分析来完成设计。这种科学的设计方法可以有效缩短研发周期，节约研发成本，以尽可能小的代价生产出符合市场需求的优质产品。 我国的汽车及各种车辆的零部件产品在性能和质量上和发达国家存在着一定的差距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早以进入了分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计、可靠性设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查，实现三维设计，大大地提高产品设计的一次成功率，减少了试验费用，缩短了产品更新周期。7 而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段，设计完成后在投产中往往要进行很大的改动，使得产品开发周期很长，性能质量低等。为改变我国的车辆零部件的生产和设计手段的落后状况，缩短新产品的开发周期，提高市场竞争力，有必要开发一些适合中国国情的汽车及零部件的CAD系统，对已开发的CAD系统需进一步提高和完善。8 随着CAD技术的发展和应用，许多国家和部门都对其进行了大量的研究和试验，随之开发并形成一些成套硬件和软件系统。在美国、日本及欧洲发达国家中，利用CAD技术解决众多繁琐的设计和分析计算。形成了以图形系统为基础、以数 据库为核心、以工具系统为支撑和以分析计算为应用的集成化系统。 在日本，CAD的主要发展方向是提高图形的处理技术，以更高的绘图质量和速度来提高产品的设计质量、缩短设计的周期。同时作为图形系统必须提供更为 通用的接口，同CAM系统连接以满足加工制造自动化的需要。9 美国的CAD技术一直处于领先地位，其主要目标就是建立完善的CAD/CAM集成系统。美国汽车工业最早应用了CAD系统。美国通用汽车公司、福特汽车公司等都已广泛应用CAD技术。他们将结构、强度、刚度等计算、三维实体造型应用于汽车的设计开发中，将CAD、CAPP、CAM、CAE集成，使生产效率提高，产品质量得到保证，市场响应速度提高，从而大大地提高了他们的竞争力，为他们带来了巨大的经济效益。他们应用的CAD软件主要有PRO/E、UG、CATIA、IGES等。1011国外的这些汽车公司已有CAD程序，但涉及各公司的标准和技术规范及试验都很保密，不可能公开。与国外相比，我国的汽车工业在CAD方面起步较晚，发展比较慢。目前一些高校和大中型企业已开始进行CAD的研究，在产品的改进设计、设计后的计算机绘图及有限元分析等方面已陆续取得一些效果。但总的来讲国内工厂多数是依赖传统的设计方法经验类比法，对引进产品主要是测绘仿制，难以满足现代汽车工业发展的客观要求。采用现代设计方法，是提高自行设计、消化吸收和国产化的极其重要手段。发展趋势：近年来，随着车辆技术的进步和道路上车辆密度的加大，对变速器的性能要求也越来越高。众多汽车工程师在改进汽车变速器的性能的研究中倾注了大量的心血，使得变速器技术得到了飞速的发展。121.节能与环境保护变速器的节能与环境保护既包括传动系本身的节能与环境保护，也包括发动机的节能与保护。因此研究高效率的传动副来节约能源，采用零污染的工作介质或润滑油来避免环境污染，根据发动机的特性和行驶工况来设计变速器，使发动机工作在最佳状态，以保证汽车在最高传动效率和最低污染物排放区运行。2.应用新型材料材料科学与技