中型载客汽车电控机械式变速器设计开题报告

题目中型载客汽车电控机械式变速器设计中型载客汽车电控机械式变速器设计l 1本课题的背景及意义l 1.1汽车行业发展现状与趋势客车业在2015年至2017年的销售情况并不乐观，并保持着不断走低的势头，等到2018年1-11月也没有好转，同比-4%。 客车行业目前的需求前景并不乐观，所以在未来的时间里，多数车企的业绩将持续低迷。2018年的客车行业由于补贴的减少，净利率降至2%左右，导致2019年新能源客车也被其波及。众所周知，我国是客车销售和生产的第一大国，其全球客车市场上的占比已经达到49%。在世界客车市场流通的，大概有50%来自中国； 中国客车出口数量全球第一。国产客车的销售和生产在全球范围内也是闻名遐迩的，就现在来看，在全球客车销售总量前十家企业中，基本上有5家左右是来自中国的企业；而且全中国有四家世界级客车生产基地，和六家销售规模达到万辆的企业。值得骄傲的是，国内排名前十的客车企业里皆为自主开发的品牌，客车行业的未来可以从以下几个角度揣度。首先，从国内商用车的产销量来看，2018年1-4月还是持续增长的。而国内的客车产量也是令人乐观，4月商用车产量达到39.8万辆，尽管相对于三月减少了7.4%，但是依然相对于2017年四月的产量上涨了12.8%。比国内车辆总产量还要高0.5%，相对于2017年的四月增长了6.9%。2018年截止到四月底，我国的商用车的产量已经达到可喜的145.1万辆，相对于2017年前四个月的产量上涨了6.4%。再从商用车中的各个车型的生产情况来看，货车达到131.1万辆，相对于2017年四月上涨了6.4%，但是半挂牵引型减少了22.8%；客车达到14万辆相对于2017年四月上涨了6.4%。其次，是新能源客车的普及。2018年开始就预示着新能源客车的大量产销，2018年共计卖出超多7万辆，相对于2017年全年上涨了惊人的355%。而新能源客车的大卖不是没有原因的，其中最重要的就是政府的大力扶持。截止到2018年年底新能源客车已经销售13.5万辆，在客车的销量中占比24%，值得注意的是，近年来普通客车的产量正逐年走低，所以未来客车市场必将是新能源汽车的天下。最后，就是国产客车的出口。2018年11月，国产客车的出口量达到3423辆，相对于2017年十一月上涨了83.1%；2018年1-11月我国累计出口客车3.01万辆，同比增长13.3%。 2014-2017年，我国客车分别出口4.42、3.41、2.97、2.96万辆， 同比分别增长40.2%、-22.9%、-12.9%、-0.4%。把目光聚焦到大型车企的出口规模，2018年11月份，厦门金龙、宇通客车（600066）、比亚迪（002594）、苏州金龙各为883辆、638辆、596辆、533辆，这4家车企十一月的累计出口量占我国客车出口总量的77.4%。所以放眼客车行业的未来，国产客车品牌需要针对世界客车市场现状调整出口计划。客车出口需要很多因素才能获得进步，科技水平，庞大的财团，客户资源，质量过硬，认证体系。 这就限制了我国客车的出口。不仅如此，零件的要求也十分严苛，很多世界级车企都采用全球采购策略来降低成本。由于各零部件可能来自不同的国家或者企业，所以需要零件的采购和生产进行配速。随着科技的进步，部分传统的机械零部件将会逐渐被电子化零部件取代。这几年随着国家对于汽车行业的大力支持和众多世界级企业的全球化采购策略的启用，零部件制造业也迎来了越来越多的机遇，由此可见，零部件制造业的腾飞已成定局，受到零部件制造业的压力，汽车行业必然会受到影响，利用优化设计、加速生产、提高生产效率、提高通用化、降低成本等手段来早日在汽车市场中占领一席之地。如今国产客车的出口规模已经今非昔比，2013年至2018年的年均客车出口量已近达到101.33%，由此可见，现在的客车行业中，面对着需求减缓的国内市场，客车出口已经逐渐成为了推动行业发展的主力军。如今的客车正由于人们出行越来越方便从而面临着许多挑战例如私家车的普及、有轨电车的更新、铁路的提速、网约车的大众化。所以2019年我国的客车的研发企业正逐渐向电子信息化、全球化靠拢。对于汽车业的发展趋势，我认为：首先，国产汽车行业面对国内市场和国际市场将会得到不同的发展机遇，并扩大世界市场的影响力，这种现象会在接下来的十年之内愈演愈烈。毕竟国际市场的竞争压力和挖掘潜力要远高于中国市场，国产汽车业拥有着美好的发展前景；其次，2001年12月11日我国加入WTO开始，经济得到飞速增长，汽车生产企业得到充足的经济支持的同时汽车市场的热度居高不下。经过这几年在国际市场上的摸索，汽车生产企业所生产的汽车正逐渐得到优化，如：结合消费者的收入来调整乘用车的售价不但一定程度上减少了汽车的成本，还大幅增加了销售数量同时也增加了世界竞争力；而商用车正逐渐从雏形成长到出口的主力之一，并实现了巨大的经济价值和强大的国际竞争力。最后，随着投资-科技开发-生产制造配合越来越默契，国产品牌的优势正在渐渐实现它的价值，并大大加强了世界竞争力。 由于这几年科技的飞速发展，加上足够的投资，中国的汽车企业的发展可谓如虎添翼，从而推动中国制造业在世界上地位飞速上升。l 1.2目的和意义 变速器的作用有三点： 1.在一定范围内限制和改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。 2.实现倒车为了满足不同的驾驶情况，由于曲轴只有一个转动方向，所以为了能够倒车行驶，在变速箱中一定要有倒挡的设计，此时需要较大的转矩。3.存在空挡 为了在不熄火的情况时，可以不再提供动力，变速器换挡更加方便，还可以满足发动机随时启动、怠速，有利于持续提供动力。现在市场上流行的各种汽车基本都配备着活塞式内燃机，由于活塞式内燃机的转矩和转速都固定在一个区间内浮动， 但是当汽车在实际行驶当中，为了满足不同的复杂环境下的稳定工作，就需要输出转矩和转速都能够达到驾驶要求，因此，发动机稳定的工作状态和高性能的变速器息息相关。随着科技的发展，建立于传统的手动变速器，电控机械式变速器（ AMT）也就应运而生了， 通过电控变速操纵系统，来代替驾驶时所需要的离合器的离合、挂挡、发动机与车轮的转速同步调节等操作， 最终达到能够自动换挡的要求。随着科技的进步和社会的进步，电控机械式变速器的普及在未来必将实现。中国的AMT技术的研制还只是探索阶段，国家“九 五”着重开发的项目中已经涉及到其产品的研制与拓展。l 2 变速器行业的发展现状和趋势l 2.1变速器的种类现在市面上流通的变速器型号越来越多，但是其种类是固定不变的。由于变速器的动力传递手段多数都是采用齿轮传动，所以第一种分类就是有级式变速器、无极式变速器（ CVT）和综合式变速器，其区分方式就是有无定值传动比，而综合式传动器拥有分段的变化范围。从操作系统来区分变速器就可以分为手动操纵式（ MT）、自动操纵式（ AT）、半自动操纵式和能够自动变速（ AMT）的机械变速器， 其区分方法就是传动比和换挡是否由驾驶人员决定，二半自动操作式变速器可以分为两类， 一类是先用按钮预定档位，踩下离合器或松开加速踏板时自动换挡，一类是部分自动，部分手动换挡，而 AMT就是在手动操纵机构的增加了自动换挡控制系统（ ASCS）的产物，而自动换挡控制系统由微控制器控制的机构构成， 自动变速的实现就得益于电机或电控液（气）压来代替人力操控离合器和档位。 而自动换挡的实现大大延长了离合器和同步器的寿命，不仅如此，传统有机机械式变速器的大部分优点在自动变速式变速器上都能得到体现， 因此得到了变速器制造厂商和国家的青睐。l 2.2国内外汽车变速器发展状况近年来随着科技的进步，人们对于汽车的舒适程度的要求也是水涨船高，这一点从国内外各大汽车制造厂商的生产与销售数值上可见一斑。在欧洲的变速器市场，正在上演着自动变速器取代手动变速器的戏码。例如在五年前的英国变速器商场上，装配了自动变速器的汽车占了13.5%，而如今在英国的汽车的变速器市场中，带有自动变速器的比重已经达到15%。享誉全球的变速器制造商德国ZF公司就曾经预言：等到2012年的时候，在北美的汽车市场上流通的商品将只有6%会依然存在传统的手动挡；2013年欧洲变速器市面流通的带有手动挡和自动挡的比重将会达到20%。由此可见，未来的主流汽车将会是配备自动变速器的那一种， 所以现在的形式就是谁能提前掌握自动变速器的制造技术并将其进行进一步的开发与优化，能够最早紧握未来汽车变速器市场的主导权。 由于我国大力开发手自一体变速器对此有一定的关联，就是不可忽视的先机。l 2.3国内汽车自动变速器发展状况 目前来看，中国国产的品牌企业对自动变速器市场的大力投入得到了人们的注意。 HIS汽车咨询曾预测：到2016年，我国的自动变速器所占变速器市场的比例从43%增至52%。 从这份HIS公布的整车制造成本构成可以看出： 车身的成本份额为5%，底盘为21%，动力系统的成本份额为32%，总装为21%。由2010年中国广义乘用车（包括交叉车）年产总数是1300万作为参考数据的话，自动变速器市场需求量日益增长。 2011年，由中国汽车工程学会主办的“2011国际先进汽车自动发变速器研讨会” 曾提到：2010年我国的自动变速器依旧依靠以国外产品为主，全年的引进投入近40亿美元，这样大量的投资比2009年全年增长了35%；同时2010年我国本土生产的配备自动变速器的汽车占比低于10%，所以当时国自动变速器市场上流通的，基本都是进口的。 由此可见，企业想要赚取丰厚的利润的前提就是能够自己开发自动变速器。在接下来的几年里，中国本土的汽车制造产业为了获得销售市场的主导权，纷纷把目光投到自动变速器的科研前景上。目前情况来看，国产轻型车配备了的自动变速器大多数都是AT，但是得到了中发联项目和博格华纳、国产企业的DCT的科技投入以及政府支持。 所以未来几年DCT将会依靠其良好的燃料经济性、流畅的换挡体验、高效的扭矩传递和生产继承性逐渐占据自动变速器市场。现在，我国的DCT工程给中发联贡献出DCT单元，而变速器的外壳和其他部分则是由国内的整车厂负责。 遗憾的是，由于个成员间开发实力和客观条件的影响，DCT的二次合资最终失败。l 2.4汽车变速器的发展趋势目前汽车产业的自动变速器开发科技水平会跟国内相关科技水平迅猛发展日新月异，不仅如此， 市场的反馈也能看得出消费者们对于各种自动变速器的需求与期待。在接下来的时间里还有很大几率迎来电子信息化替代手动的新一轮变革。在技术层面：1）： 机械部件电子化。人工智能必将取代纯手动，汽车行业也是如此，所以自动变速器也必将迎来相关开发前景。 如今已经有许多配备了电子部件的汽车已经投入生产，比如荣威V5就已经使用了shift-by-wire技术。2)： 控制系统模块化。想要减少变速器原材料的成本和生产效率的提高，控制系统的模块化是非常关键一环。 比如，如果DCT需要传递范围是170N m-450N m的转矩，那么模块化的控制系统将会实现成本的最小化和平台的最大化。3）： 多数汽车控制系统集成化。 随着汽车电子化技术的进步，业内人士对于“一个核心”的控制方法达成了共识，即大量汽车控制系统集成化。但是现在来看，汽车 CAN的大方向还是相对模糊，例如发动机操控、车身电控、尚未现世的电动机械复合电机与匹配策略操控、变速器操控， 而 CAN的关键就是将众多控制系统集成化。4）： 控制策略智能化。 想要实现智能化驾驶，就要让配备自动变速器的汽车能够自动选择模式，从而达到安全行驶和绿色环保的目标。如今随着最优操控、模糊操控、神经网络操控和鲁棒操控等技术的快速发展，控制策略将会越来越精准。市场层面：1）： 自动变速器成本减少。近年来有关我国自动变速器的大动作纷至沓来，最先行动是中联发，公布大连 DCT150万产能开工，随之而来就是博世与北汽还有湖南容大合作，共同致力于 CVT的科研等。 由于这些原因，自动变速器的成本开始下滑。 而且近几年的日本的自然灾害的增加也是日本汽车有关企业的中国分部降低汽车变速器成本的主要原因之一。2）： 国产手动变速器的进步。国内手动变速器自动化这一科技正在迅猛进步，并逐渐向AMT靠拢。现在有许多手动变速器生产产业 AMT相关研究成果正在受到越来越多国产车型的青睐，例如 A00类与 A0级车的奇瑞 QQ、江淮同悦、一汽夏利等用来代替传统的 MT。3）： 自动变速器的多档化。 调查数据显示：2010年汽车市场上装有自动变速器的新车在所有新车中的比重为42%。 其中AT占35%，CVT和DCT分别占5%和2%。 由此可见，4AT依然占据主要地位，但是迟早被5AT、6AT所取代。档数的增加，自动变速器就拥有越大速比范围，档位分配也越精细，从而提高整车的换挡体验、气动能力、乘客体验，降低汽车噪声和油耗。l 2.5变速器和新科技的结合与应用 1）无级变速技术（CVT） 无级变速的最大特点就是传动比能够连续改变，利用传送带和不同直径的主从动轮来传递扭矩。