H3-A1型节油竞赛车动力总成轻量化改制设计【汽车类】【6张CAD图纸】【优秀】

H3-A1型节油竞赛车动力总成轻量化改制设计

46页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+6张CAD图纸

H3-A1型节油竞赛车动力总成轻量化改制设计开题报告.doc

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轴.dwg

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齿轮2.dwg

齿轮轴.dwg

齿轮１.dwg

目　　录

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………………… Ⅱ

第1章 绪论……………………………………………………………………1

1.1课题研究现状………………………………………………………………………2

1.2轻量化的意义……………………………………………………………………2

1.3研究的目的…………………………………………………………………………3

1.4研究内容及研究方法…………………………………………………………………4

第2章 变速器的设计与计算…………………………………………………….……5

2.1变速器主要参数计算…………………………………………………………………5

2.1.1档数………………………………………………………………………………5

2.1.2传动比范围……………………………………………………………………5

2.1.3各档传动比确定………………………………………………………………6

2.1.4中心距的选择…………………………………………………………7

2.1.5变速器的外形尺寸……………………………………………………………7

2.1.6齿轮参数的选择7

2.1.7各档齿轮齿数的分配及传动比的计算……………………………………9

2.2变速器齿轮强度校核……………………………………………………………12

2.2.1齿轮材料的选择原则……………………………………………………12

2.2.2齿轮损坏的原因及形式…………………………………………………12

2.3变速器齿轮弯曲强度计算.............................................13

2.3.1变速器齿轮强度弯曲计算.....................................15

2.3.2轮齿接触应力校核............................18

2.4材料的选择及热处理………………………………………………………18

      2.4.1齿轮材料的选择原则……………………………………………19

      2.4.2变速器齿轮轮齿表面渗碳度…………………………………19

2.5本章小结…………………………………………………………………….19

第3章 轴的结构设计与校核………………………………………………………20

3.1轴的结构和尺寸设计…………………………………………………19

3.1.1轴径的选择…………………….……………………………………20

3.2轴的强度验算……………………………………………………21

3.2.1轴的刚度计算与校核………………………………………………22

3.2.2轴的强度计算与校核………………………………………………………..26

      3.3输出轴的实体建模及有限元分析………………………………………….27

3.4轴承选择与寿命计算………………………..…………………………….33

3.4.1输入轴轴承的选择与寿命计算……………………………………………33

3.5本章小结……………………………………………………………33

第4章 箱体的设计及离合器的选择…………………………………………...…34

4.1离合器的功能及选择………………………………………………………34

4.1.1离合器的功能及分类…………………………………………………34

4.1.2离合器的选择………………………………………………………………35

4.2变速器壳体的设计………………………………………………………35

4.3本章小结…………………………………………………………………35

第5章 总体优化及结果………………………………………………………………..36

5.1变速器的优化及结果………………………………………………………36

5.2启动离合器飞轮的优化及结果…………………………………………37

5.3本章小结…………………………………………………………………39

结论.…………..…………………………………..………………………………….40

参考文献…………………………………………………………………….…41

致谢……………………………………………………………………….……42

附录……………………….……………………………………………………43

摘　　要

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%―8%；汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3―0.6升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流汽车的动力总成在汽车庞大的系统中扮演着至关重要的角色。现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的动力性和燃油经济性能在相当大的范围内变化。动力总成主要包括发动机、变速器、离合器以及主减速器。本文以本田WH125-6型发动机的一些参数为依据，进行变速器的轻量化改制设计。设计的主要内容包括变速器传动机构布置方案的确定，变速器主要参数如挡数、传动比范围、中心距、各挡传动比、外形尺寸、齿轮参数、各挡齿轮齿数的选择，齿轮、轴、轴承的设计校核操纵机构及箱体的设计。在设计的过程中，本文根据摩托车变速器的设计要求和车辆动力传动系统自身的特点，参考多篇文献资料，以及国内外设计图册，从经济性和实用性方面着手进行分析,将动力总成轻量化。

关键词：摩托车；变速器；箱体；齿轮；轴；设计

ABSTRACT

The lightweight car, the car is to ensure strength and security of the premise, as far as possible to reduce the car's curb weight, therby enhancing the car's power, reducing fuel consumption and reduce exhaust pollution. Experiments show that if 10% of automobile weight reduction, fuel effictiency can be increased of by 6% -8%; vehicle curb weight is reduced by 100 kg hunded kilometer can be reduced 0.3-0.6 liters; 1% of vehicle weight reduction, fuel consumption can be reduced 0.7 %. At present, due to the environmental protection and energy saving, lightweight car has become the world trend of automobile development.   Vehicle powertrain system in the car huge play a vital role. Widly used in modern car engine as a power source, the less torqu and speed range, and complex condition require

the use of the car's dynamic performance and fuel economy to a large range. Powertrain including the engine, transmission, clutch and final drive.   In this paper, Honda WH125-6 engine of some parameters as the basis for restructing

the transmission of lightweight design. Design of the main transmission gear box layout

the program include the determination of key parameters such as the transmission block number, the transission ratio range, the center distance, the gear transmission ratio, size, gear parameters, choice of the block of gear teeth, gear, shaft, bearings The design check box control mechanism and design. In the design process, this motorcycle transmission according to the design requirements and characteristics of the vehicle powertrain itself, many articles refers literature, as well as domestic and international design books, from

an economic and practical aspects for analysis, the total power into a lightweight.

Key words: Motorcycle；Transmission；Shell；Gear；Shaft; Design1.1课题研究现状

汽车工业已经成为我国国民经济的支柱产业之一，根据最新的统计资料显示，我国已经成为世界第四大汽车生产国。伴随着我国现代化进程，汽车工业的发展将会有着更为强劲的势头。然而汽车在给人们迅捷与方便的同时，也带来了很多负面的影响，其中最令人关注的就是由汽车引来的全球能源短缺和尾气排放对人类生存环境的污染问题。

当代世界汽车技术正朝着节能和环保的方向发展。节能和环保因其关系着人类的可持续发展，成为需要着重解决的两个关键问题。汽车的燃油消耗与汽车自身总质量成正比，要想减少燃油消耗，非常重要的途径之一就是在保证足够安全的前提下尽量减轻汽车自身质量。

有关研究数据表明，若汽车整车质量降低10％，燃油效率可提高6％～8％；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；若车桥、变速器等机构的传动效率提高l0％，燃油效率可提高7％。由此可见，伴随轻量化而来的突出优点就是油耗显著降低。汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约70％的油耗用在车身质量上，因此车身的轻量化对减轻汽车自重，提高整车燃料经济性至关重要。同时，轻量化还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和一定意义上碰撞安全性的提升。车辆行驶时颠簸会因底盘重量减轻而减轻，整个车身会更加稳定；轻量化材料对冲撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞安全性。因此汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题。汽车轻量化的技术内涵是：采用现代设计方法和有效手段对汽车产品进行优化设计，或使用新材料在确保汽车综合性能指标的前提下，尽可能降低汽车产品自身重量，以达到减重、降耗、环保、安全的综合指标。

汽车轻量化技术不断发展，主要表现在：

1.轻质材料的比重不断攀升，铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑料、粉末冶金、生态复合材料及陶瓷等的应用越来越多；

2.结构优化和零部件的模块化设计水平不断提高，如采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等来达到轻量化的目的，计算机辅助集成技术（CAX）（包括CAD/CAE/CAO）和结构分析等技术也有所发展：

3.汽车轻量化促使汽车制造业在成形方法和联接技术上不断创新。

1.2  轻量化的意义：

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。车用材料主要通过汽车的轻量化来对燃料经济性改善作出贡献。理论分析和试验结果都表明，轻量化是改善汽车燃料经济性的有效途径。为了适应汽车轻量化的要求，一些新材料应运而生并扩大了应用范围。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。在一辆车中发动机所占的比重相当大，如何在降低重量的同时提升效能也是工程师们面临的难题。之前奥迪公司曾成功地将一台升功率达到67kW/L的5气门1.8L涡轮增压汽油机，由铸铁汽缸体改成了镁铝混合材料汽缸体，结果发动机整机质量从145kg降为了122kg，燃油效率得以大幅提升。而马自达6睿翼所采用的2.0L自然进气发动机最大功率达到了108kW，但重量却是同级车中最轻的，是目前公认的轻量化、高效能发动机之一。众所周知，汽车减肥后，加速性能就会相应提高，车辆的噪音、振动方面也会有不同程度的改善。最为重要的是，车辆每减重100kg，CO2排放量可减少约5g/km，因此，汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放也有十分重要的意义。

汽车轻量化的主要途径是：

1.缩小汽车的尺寸。在内部空间尺寸基本不变的前提下缩小外形尺寸，可减少材料消耗，减小质量，同时还可减少占路面积和停车面积；

2.采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；

3.采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等；

4.采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。

其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。如何保护我们赖以生存的地球，是目前急需解决的问题，需要社会每一成员贡献力量，而这恰好契合了节能竞技大赛创始人本田宗一郎先生的初衷，让每一个普通人都能参与到环保事业中。在超越职业、地域、年龄各种限制，每年都有来自学校、企业以及来自社会上共约500多支代表队参赛。在提高节能环保意识的同时，更能培养动手能力与团队协作精神。

1.3选题目的

1.汽车总体结构进行分析和优化，实现对汽车零部件的精简、整体化和轻质化。针对不同轻质材料的不同性能，进行多材料混合结构设计，即同一部件的组成零件可由不同材料制造，以实现所用的材料与零件功能达成最佳组合。最终通过合理的结构设计、使用新型材料等方法，以达到减轻重量、降低油耗、环保、安全的综合指标。

2.通过课程设计，巩固以前所学的知识，加深对汽车结构、原理、组成部分的理解，进一步掌握Pro/e、CAD等软件的应用为以后的工作打下坚实的基础，做到学以致用。

技术路线（研究方法）

1.4研究内容

设计的基本内容、拟解决的主要问题

1、本设计的主要内容:

（1）本田W125-6摩托车发动机、变速器结构的总体布置及工作原理。

（2）变速器的结构方案设置、各档齿轮的设计及其校核，确定各档传动比

（3）改制发动机、变速器各机构，使其达到轻量化。

（4）有限元分析，整体优化设计。

（5）利用CAD、Pro/E等软件绘制工程图、建立实体。

2、拟解决的主要问题：

（1）掌握汽车发动机、变速器的结构。

（2）掌握汽车变速器各零件的设计方法。

（3）变速器各档齿轮的校核，有限元分析。

变速器的设计与计算

2.1变速器主要参数的选择

本次毕业设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计，整车主要技术参数如表2.1所示：

表2.1 发动机主要技术参数

发动机最大功率6.62kw车轮半径0.25m

发动机最大转矩9.68N·m最大功率时转速6600 r/min

最大转矩时转速5500r/min最高车速55km/h

总质量50kg

2.1.1档数

近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用4～5个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个档。商用车变速器采用4～5个档或多档。载质量在2.0～3.5t的货车采用五档变速器，载质量在4.0～8.0t的货车采用六档变速器。而本次的毕业设计有别于汽车，因为节油竞赛车以节油著称，所有轻量化改制设计的意义在于把多余的档位去掉。因为经济转速为4500-5500r/min，且通过实验得出1.2档的节油性最好，但是选择两个档并不是最佳的节油方案，原因有三点：

车身空间小

由于车身空间小使得选择驾驶员时比较困难，选择的驾驶员不一定很熟练掌握换挡机构。

因为滑行速度差小，所以选择2个档

因此，综上所述，加之与老师的沟通，确定本次设计的本田WH125-B型发动机的变速器为2档变速器。

2.1.2传动比范围

变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档，传动比为1.0；有的变速器最高档是超速档，传动比为0.7～0.8。影响最低档传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。根据本田维修手册上的说明：

初选转速为3500-5600r/min，按等比级数原则，一般汽车各挡传动比大致符合如下关系：

式中：—常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为：

5600/3500=1.6  （伪公比）

2.1.3变速器各档传动比的确定

1、主减速器传动比的确定

发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：