5挡手动变速箱设计（全套含CAD图纸、论文、开题报告）
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毕业设计（论文）开题报告 毕业设计（论文）题目：5挡手动变速箱设计及三维建模学 生： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 年 月 日1. 课题名称： 5挡手动变速箱设计及三维建模2. 课题研究背景：2.1手动变速箱介绍 手动变速箱称手动变速器（Manual Transmission，简称MT）又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。手动车型到目前为止还是车市中最主流的车型。目前手动变速器的技术已经非常的成熟，它是通过齿轮的啮合来传动发动机的动力。因其传动效率高，结构简单，维修保养成本低，所以备受青睐。轿车手动变速 器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动 变速器，并且通常带同步器，换挡方 便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。 手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。最常见的手动变速器多为5挡位（4个前进挡 、1个倒挡），也有的汽车采用6挡位变速器。2.2研究现状： 在手动变速器方面，由于经过长时间的发展，其设计原理和生产工艺、技术等较为成熟和稳定，技术难度相对于自动变速器较低，而中国国内厂家本身就有手动变速器的生产经验，因此在引进国外先进技术后，消化吸收相对容易，在此基础上自主创新，做到立足于本土生产，基本满足了整车厂商的配套需要，并已实现产品出口；技术方面，近几年来，国内部分厂家已能够根据中国国情实现自主创新；市场方面，国内部分厂家已经占领了大部分国内市场份额。 手动变速器作为汽车传动系中的主要部件,是通过圆柱型齿轮来实现动力传递和变速功能的,因其结构简单、耗能低,在自动变速器普及的今天,仍被广泛用于载重车、大客车及部分前驱动桥的小汽车上。与后桥双曲线齿轮相比,变速器齿轮具有转速快、负载小、齿面压力低的特点,加上其本身的构造及材料原因,手动变速器润滑用油应有别于后桥双曲线用油。根据有关资料显示,目前,欧美及国内各汽车公司推荐的手动变速器用油品种繁多:GL一5、GL一4、GL一3齿轮油,柴机油、变速器专用油等。显然,因没有统一的手动变速器油标准而造成用油的混乱。 近年来,随着汽车设计的改进,发动机功率的加大,汽车传动系统的工作强度愈加苛刻,随之而来不断出现的润滑质量问题如油泥沉积、油封漏油、同步器材料腐蚀等表明:现有的车辆齿轮油规格标准及分类方法已不再适应当前的使用要求,为此,欧美国家的各大汽车公司及行业协会纷纷提出许多车辆齿轮油新的推荐性规格、试验方法和分类方法。在新的分类中,都倾向于把手动变速器油与后桥齿轮油分列而不再混为一谈,即建立一个独立的手动变速器油规格标准,并建立一套相应的评定手段。窗体底端2.3发展趋势： 2.3.1多挡化趋势 由于排放和油耗的法规限制，为充分发挥发动机的动力并达到节油的效果，变速器的速比向密集化方向发展。同时，为兼顾低速动力性（起步、加速、爬坡）以及高速经济性（高速经济转速巡航），变速器速比又需向大的跨度方向发展，即低速挡与高速挡速比差放大，这就产生了矛盾。为解决这个矛盾，自然就想到了变速器的多挡化，尤其是 SUV 、 MPV 等跨界车型的发展，更对多挡化提出了迫切需求。作为汽车界风向标的德国大众早在 1999 年就推出了匹配 6MT 车型。近年来，世界范围内包括中国，众多主机厂纷纷投入资源研发 6MT 。中国市场预计到 2015 年， 6MT 将实现普及化。更有甚者，为了同时获得强劲的动力性和出色的经济性，2012 年，保时捷 911 推出了7MT跑车，2013年，宝马6系也推出7MT车型，这些都证实了手动变速器市场在细分化方面还大有可为。 2.3.2高传动效率 基于油耗、排放指标的考虑，无论5M T还是6M T的研发，都提出了高传递效率的要求。这也是手动变速器的技术发展趋势之一。综合效率要求高于95%，经技术优化后的变速器平均效率可达96.5%以上。为实现高效率，重点考虑如下几方面技术。 1）提升齿轮刚度降低齿轮副的弹性变形损失和齿面滑动损失。 2）用球轴承和柱轴承结构代替锥轴承结构，降低预紧力带来的摩擦损失及滚子端面滑动带来的摩擦损失。 3）油封采用先进的螺旋唇口，取消唇口抱紧弹簧，降低抱紧力，从而降唇口与轴的摩擦损失。 4）通过导油结构设计降低润滑油量，通过油品配方降低黏度等方法降低变速器运转零件的搅油损失。 2.3.3舒适的换挡性能 对手动变速器换挡性能的要求，正在向整体主观模糊评价与精确量化控制相结合的方向发展。控制指标在换挡力、换挡行程和换挡冲量等参数的基础上增加了多项体现主观感觉的指标，如吸入感、两段感、穿越换挡性和换挡杆晃动量等都纳入了研究及提升范畴。 2.3.4静肃的NVH性能 随着整车品质和性能的提升，车辆自身的隔音、吸音措施越来越好，对降低车内外噪声和减少振动的要求也越来越高，相应对变速器的噪声振动也提出了更高的要求。从目前众多主机厂反馈来看，变速器最常见也是最紧要解决的是啸叫声（哨声）和敲齿声（拍击声）。哨声主要由变速器齿轮啮合的传递误差引起，主要通过齿轮的齿面微观修形以及提升加工精度来解决。敲齿声主要由于发动机振动传递到变速器非承载齿轮，又由于齿轮副之间存在侧隙，从而产生轮齿敲击。此项主要通过发动机振动的衰减以及齿轮副侧隙的调整来解决。2.4设计趋势： 2.4.1变速箱紧凑性设计 变速箱中心距大小决定变速箱尺寸大小，进而影响整个变速箱总成总重，同时也影响了变速箱总体布置，如齿轮、拨叉、壳体设计以及换档机构的布置; 对于关键零件齿轮方面，小中心距将影响齿轮大小、齿轮触强度; 小中心距导致齿数减小，通常更小的中心距会带来更大的齿轮接触强度。因此必要的接触强度决定了最小中心距。为了满足大扭矩发动机需要，同时考虑到小中心距和低接触强度，就必须对低速档进行扭矩截扭，使得低速档齿轮满足接触强度要求做到变速箱紧凑性要求。 2.4.2高效变速箱设计要求 在世界能源紧张的状况下，开发更加节能的变速器是我们努力的目标，节能对于消费者来说无疑更具有现实的经济意义。更加高档、燃油经济性不仅具有强烈的社会意义，也是在激烈市场竞争中最终胜出的重要砝码。在国际市场，变速箱的换代不单单只是技术进步的结果，也是为了进一步顺应市场的需求及环保排放法规的限定。排放法规并没有严格限制变速箱的技术要求，但过去的几年已经证明，新型的六档变速箱能额外提升燃油经济性，在未来 1 2 年的时间，制造商还会采取措施来进一步降低燃油消耗，如此也可以满足日益苛刻的排放标准。基于油耗、排放指标的考虑，无论 5MT 还是 6MT 的研发，都提出了高传递效率的要求，这也是手动变速器的技术发展趋势之一。对于手动变速箱综合效率要求高于 95% ，经技术优化后的变速器平均效率可达 96 5% 以上。鲁兹，这 MT 也是一款先进手动变速箱，它也是紧凑性设计，重量轻达 37Kg，同时所有齿轮修形工艺都要求磨齿，一方面改善了变速箱 NVH 性能，另一方面提高变速箱整体传动效率。3. 课题研究意义 1）通过对五挡手动变速箱这一课题的完整设计不仅加强了自己对汽车变速箱的认识，而且培养了自己进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的。 2）对五挡手动变速箱这一课题的完整设计的同时对有关文献，期刊等资料的查阅培养了自己调查研究，熟悉有关技术政策，运用国家标准、规范、手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件的独立工作能力。 3）对五挡手动变速箱这一课题的完整设计使自己建立正确的设计思想；初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段；从而使自己受到一次工程师的基本训练。4.文献查阅概况1郭荣,裘剡,章桐,于钦林,朱伟伟. 手动变速箱空挡齿轮敲击问题的影响因素分析J. 江苏大学学报(自然科学版),2013,(04):378-383.摘要：齿轮敲击噪声会严重影响整车声品质.为研究该问题,建立手动变速箱空挡齿轮敲击问题的4自由度模型,模型包括2个非线性因子:离合器扭转刚度和轮齿弹性接触力.根据建立的动力学方程,讨论了齿轮敲击噪声的判定条件,分析了离合器参数的影响(扭转刚度、迟滞阻尼力矩、黏滞阻尼系数和刚度转变节点),发现第1级刚度和迟滞阻尼减小,敲击噪声降低,而随着离合器阻尼系数的增大,敲击噪声先减小后增大,存在1个最优解.分析了离合器以外的参数的影响(主从动轮阻尼系数、转动惯量、飞轮转速和扭矩波动幅值),发现主动轮阻尼系数、从动轮惯量减小,从动轮阻尼系数、主动轮惯量增大,更快的发动机转速和更小的发动机激振力矩有利于改善敲击. 2田启文,张静,王全任. 一种改善手动变速箱噪声的方法J. 汽车工程师，2013，（02）：56-58. 摘要：在汽车的开发过程中,变速箱产生的噪声是经常抱怨的问题,解决噪声问题,是提高客户满意度的重要部分。文章基于某手动变速箱噪声实例,分析噪声的色谱图特征,锁定产生该噪声的齿轮副,通过改善齿轮鼓形量的方法,降低了噪声。由此得出,选择适当的鼓形量对于改善噪声效果明显。文章为分析并解决手动变速箱噪声提供了一种新思路。 3石允国. 汽车变速器的现状与前景J. 机械研究与应用,2007,(02):14-15+27摘要：通过对目前各种车装变速器的性能比较,分析汽车变速器市场的现状及其对汽车变速器市场的展望。 4徐海山. 汽车用手动变速器发展趋势J. 现代零部件,2014,(04):31-33. 摘要：中国汽车连续两年突破2000万辆产销大关,变速器产业也随之水涨船高。传统的手动变速器(MT)虽然还盘踞在份额霸主宝座,但其领先优势已受到强有力的冲击。不仅如此,MT在性能、成本和技术先进性等方面都遇到了前所未有的挑战。将来的MT市场霸主宝座还能坐多久,MT技术发展方向又将指向何方,这是整个变速器行业都在探索和研究的课题。 5邱让明. 汽车用手动变速器发展趋势J. 江西化工,2016,(05):148-149.摘要：传统的手动变速器(MT),由于产业政策的引导,消费群体的变化,手动变速器将依托先进技术的开发与引用,向高性能、紧凑性方向发展。 6钟汉如,吴楚珊,苏缨墩. 基于CPLD汽车变速箱手动换档电软轴优化设计J. 机械设计与制造,2011,(06):174-176. 摘要：研究一种汽车变速箱电软轴手动换挡控制系统优化设计方法。通过CPLD可编程逻辑芯片实现远距离控制变速箱换挡动作,保证变速箱换挡输出信号正确和快速响应。阐述了汽车变速箱速度位置精确判别逻辑原理。给出了CPLD逻辑控制硬件结构原理图并实施应用。提出一种汽车变速箱电软轴手动换挡控制系统优化设计方法,实现远距离控制变速箱换挡动作用位置反馈,并带灯指示的实时进档显示档位状况的手动换档控制系统,保证变速箱换挡输出信号正确和快速响应。在大客车实验结果表明控制系统可行、可靠性好、抗干扰能力强,并且获得发明专利。 7张继平,糜莉萍,张红奎,续景. 手动变速箱油摩擦特性与同步耐久性关系初探J. 石油炼制与化工,2013,(12):86-90. 摘要：使用自主研制的复合剂调制了手动变速箱油。使用SRV试验机对油品的抗磨损性能及摩擦性能进行考察,使用三维形貌仪对油品的磨斑表面进行分析,并与参比油进行对比。最后通过SSP180台架试验验证了参比油和研制油的摩擦耐久性。结果表明:油品在选用的SRV试验条件下的摩擦特性与台架试验的同步耐久性对应性良好,具有较大的摩擦系数(0.115以上)且保持平稳或上升的变化趋势,具有较小的磨斑(平均磨斑直径小于0.45mm)且磨斑形貌好的油品能够顺利通过SSP180同步耐久性台架试验(循环10万次)。 8王宁,张国茹,安岸斐,杜雪岭,徐魏,水琳. 低黏度MTF对手动变速箱效率的影响J. 石油商技,2015,(01):58-60. 摘要：随着节能要求的提高,手动变速箱油(MTF)低黏化已成为必然的发展趋势。本文介绍了SAE J306标准的车辆齿轮油黏度划分及手动变速箱油低黏化研究进展;采用研发的节能型MTF 75W-80、MTF75W-90、MTF 80W-90在丰田C59型5档手动变速箱上进行了测试,考察不同黏度级别的MTF对变速箱输入、输出扭矩的影响。试验结果表明,黏度最低的MTF 75W-80能够显著提高手动变速箱的传递效率,降低能耗,给手动变速箱提供较好的保护作用。 9万水平. 浅谈如何改善手动变速箱整车换档性能J. 黑龙江科技信息,2016,(32):145. 摘要：本文主要研究的是通过优化手动变速箱、整车上的某些关键零部件来提升整车换档性能,满足客户要求。 10姚杰,张继斌,林真,包成春. 一种手动变速箱离合器壳体压铸工艺的优化J. 特种铸造及有色合金,2015,(06):610-613. 摘要：讨论了一种手动变速箱离合器壳体压铸模具的3种内浇口方案,分析了各自存在的利弊。第3种方案完全改变了进料方式,将浇口设置在铸件窄侧面一端;增加了顶出机构;增大了渣包容积;预留了高温油加热系统;在特定区域开设集中除气。该方案铸件成形良好。11焦红莲,王玲,孙晋松. 某手动变速箱换挡性能分析及改进策略J. 机械制造与自动化,2015,(06):79-82. 摘要：利用GSA系统对手动变速器进行换挡性能测试,通过对测试数据的拟合处理,形成一系列参数变化曲线,将主观的变速箱换挡性能进行客观化、量化,直接找出性能提升项,通过改进变速箱换挡结构及相关设计参数,验证各项性能优化程度。优化后的变速箱换挡性能经GSA设备测试及主观评价有所提高,表明变速箱的选换挡结构方式改进有效。 12高晓谋,吴根华. 带有同步器的手动变速箱油的研制J. 润滑油,2015,(05):10-13. 摘要：手动变速箱是通过圆柱形齿轮来实现动力传递和变速功能,因其结构简单,耗能低,在自动变速箱、无极变速箱和双离合器逐渐普及的今天,仍被广泛应用于卡车、客车及部分乘用车上。目前欧美及国内各汽车厂推荐的手动变速箱油多为GL-475W-90、80W-90、85W-90,没有统一的专用油标准而造成用油的混乱。近年来,随着汽车设计的改进,发动机升功率提高,手动变速箱工作强度愈加苛刻,随之而来不断出现的润滑质量问题如油泥沉积、油封漏油、换挡抖动等,特别是带有同步环的变速箱,常因腐蚀磨损而降低变速器使用寿命。文章介绍了带有同步器的手动变速箱对润滑油的要求,采用齿轮油复合剂、亚磷酸酯及复合抗氧剂、摩擦改进剂和清净分散剂研制的手动变速箱专用油具有性能全面的特点,通过了相关的同步器台架评定,已广泛应用于江淮汽车公司生产的乘用车中。 13Wen Shan Wang,Jing Xu,Zai Xiang Zheng. Kinematic and Dynamic Simulation of Automotive Manual TransmissionJ.Applied Mechanics and Materials,2013,2187(268):. ABSTRACT:In the study, a five-speed manual transmission of commercial vehicles is modeled and assembled with three-dimensional (3D) software Solid Works. In order to analyze the kinematic and dynamic performance of the manual transmission, its 3D model is imported into the software ADAMS and the Hertz elastic contact theory is applied to calculate the contact force and deformation of the meshing gears. Finally, the speed and meshing force of the meshing gears have been obtained, which are consistent with the actual situation. This method can provide guidance for the design of the key components of the transmission, and thus can shorten the development cycle and reduce the development cost of the transmission. 14Zhi Hong Wang,Fu Wu Yan,Shao Peng Tian. The Synchronizer Performance Test of a Manual TransmissionJ.Applied Mechanics and Materials,2012,2023(215):. ABSTRACT:This paper takes a minivans manual transmission as the research object. The structure of the lock ring inertia synchronizer, the synchronizing principle and the test bench structure are introduced. After a series of tests, the test dates were analyzed and the results show that the test bench accord with the design requirements. 15Jun Cheng Lv,Lian Bo Yang,Xiao Ming Di
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