五档变速器结构设计开题报告

毕业论文设计开题报告

课题名称：五档变速器结构设计

所在院系：机电工程系

学科专业：机械设计制造及其自动化年级：级班

学生姓名：

学号：

指导老师：

开题日期：年月日

1课题名称

汽车五档变速器结构设计

2选题理由

随着经济和科学技术的不断的发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入WTO，人民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。

在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速的发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。

经过这几年的刻苦学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按国家教委和学校的要求，进行了对轿车五档变速器的设计。毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际运用的一次大检阅，充分体现了一个设计者的知识掌握程度和创新思想。通过本次设计，我将进一步巩固所学的知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。

3国内外研究现状

近年来，随着车辆技术的进步和车辆密度的加大，对变速器的性能要求也越来越高。众多的汽车工程师在改进汽车变速器性能的研究中倾注了大量的心血，使变速器技术得到飞速的发展。近年来随着微电子技术的飞速发展，电子控制自动变速器的问世，给汽车带来了更理想的传动系统。机电一体化技术进入汽车领域，推动汽车变速器装置的重大变革。自动变速器装置出现了电子化趋势，特别是大规模集成电路技术的发展，使由微机控制发动机和变速器换挡成为可能。

1940年美国通用汽车公司首次将液力机械式自动变速器装车应用以来，液力机械式自动变速器的生产形成系列化和专业化。其发展之快，应用之广，以致于人们直接命名其为“自动变速器”。以优越的动力性能，乘坐舒适性和简便的

操作，在汽车工业中占有相当的地位。我国几种系列轿车中和重型载货车上虽有应用,但限于技术和经济条件,独立开发,成批生产的能力尚不具备。省油、排污低、操纵方便、行驶舒适的机械式无级自动变速器一直是人们追求的目标。与其它传动相比，操纵方便性和乘坐舒适性均可与液力变矩器相媲美，而其传动效率却远高于液力变矩器。更主要的是它能够协调车辆外界行驶条件与发动机负荷，充分发挥发动机潜力，提高整车燃油经济性，使汽车具有良好的牵引特性，显著地提高超车性能，这是现有的有级式变速器无法相比的，故机械式无级自动变速器是国内外汽车传动研究和推广的重点之一。电传动与液压车辆的马达相似，它一改机械传动中的传统结构，代之以电流输至电动机来驱动汽车。另一种以新型蓄电池，燃料电池作为能源的电动车，它不用石油燃料，无污染，能量转换效率高，因而将广泛用于短途运输的轿车，大客车，货车上。日本的电源公司，美国通用公司，德国大众公司等研制的电动车已基本上满足使用者的需要。电力式自动变速器噪声低,污染小,自动化程度高,元件布置方便,可用电池代替原动机,在不可再生资源日益枯竭,环境污染日益严重的今天,电力式自动变速器无疑是重要的发展方向之一。电子控制机械式自动变速器是自动变速器的一种,它是在原有固定轴式齿轮变速器的基础上,把选,换档和离合器及发动机油门的操纵自动化。与液力机械式自动变速器和机械式无级变速器相比,它具有传动效率高,成本低,易制造,生产继承性好等优点,从世界范围来看,它是自动变速器的一个重要发展方向。“九五”期间，它的研究，开发和产品化被列为国家科技攻关项目。

在汽车变速箱100多年的历史中，主要经历了从手动到自动的发展过程。从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为手动变速器、自动变速器、手自一体变速器、无级变速器、双离合变速器五种型式。

1.手动变速器

手动变速器采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级”)。比如，一档变速比是3.85，二档是2.55，再到五档的0.75，这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。

曾有人断言，繁琐的驾驶操作，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需

求和适用角度来看，手动变速器不会过早的离开。

首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。

其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。

第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5档手动变速。

2.自动变速器

自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。

在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候操作简便、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。而且，以北京市来说，现在的交通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动档，则会反复地挂档摘档，操作十分

烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。

在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。

3.手动/自动变速器

其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动/自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车型上首先推出，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。在D档时，可自由变换降档(-)或加档(+)，如同手动档一样。

自动/手动变速系统向人们提供两种驾驶方式:为了驾驶乐趣使用手动档，而在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。手动变速器有着很大的使用群体，而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀。所以，手动/自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的。

4.无级变速器

当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范·多尼斯发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有2～7个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。

它们各有优缺点:手动变速器的节能效果最好、经济性娱乐性强，但对驾驶技术要求高；自动变速器的节能效果差一些，但是操作简单、舒适性好、元器件可靠性高；手动/自动变速器具备前两者的优点，但在换挡时会有短暂的中断，舒适性差一些；无级变速器结构简单、效率高、功率大、车速变化平稳，但它的传动带容易损坏，无法承受较大的载荷；双离合变速器结合了手动变速器的燃油经济性和自动变速器的舒适性，它是从传统的手动变速器演变而来，目前代表变速器的最高技术。从市场走向来看，虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体” 之中，中档车中的运用将越为广泛。

在我国，据调查2007年手动变速器的市场比重为74%，占据较大的市场份额。从2002到2007年间自动档变速器市场占有率从9%增长到26%。从2002-2006年间，女性用户从20.3%增长到30.9%，而自动档变速器使用方便特点深受女性用户群的喜爱。另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中，第一名是安全气囊，第二就是自动档的变速器。在中国，自动档变速器的市场是十分乐观的。同时手动档变速器的节能型，经济性以及驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。

在中国变速器市场发展的趋势是:

1.在短期内，手动档变速器仍占据主要份额，自动档变速器将有更大的增长空间。

2.鉴于中国市场情况的复杂性，长期来看变速器不是单一式的发展趋势，没有哪一种形式变速器会成为最后的赢家。

3.从长远来看，中国本土的企业应该更加关注双离合变速器这个产品，因为它将有非常好的前景。

4研究内容

1.研究三轴五档变速器换挡原理与动力传递形式，明确变速器的功用与设计要求。

2.研究变速器的主要类型和结构，比较两轴变速器与三轴变速器各自的优缺点。根据分析结果进行机构选型，最终确定采用哪种结构的变速器进行设计。

3.分析变速器的主传动方案和倒档方案。了解每种方案的优缺点，最终选择最适合的传动方案进行设计。

4.确定变速器结构方案时，要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式等因素，以满足使用性能、制造条件、维护方便等要求。

5.对变速器的主要参数进行选择，通过计算得出变速器的档位数、传动比、中心距、齿轮模数、齿形、压力角、螺旋角、齿宽和齿轮变位系数等参数。

6.完成对齿轮和轴的设计及其强度校核，并作出相应的二维、三维图。

5研究方法

首先阅读大量相关文献资料，教材及新闻背景资料，包括机械制造的原理

及方法，数控机床现有技术水准，国际水平探讨方面的书籍、报刊。以了解可靠

性的内容。然后通过调研，进一步了解企业现状及需求。接下来进行分析与设计。确定数据的准确行再进行系统设计。

6进展按排

时间完成内容

3月1日—3月10日课题研究的准备阶段，查阅相关资料文献。

3月10日—4月5日确定研究方向，整理相关资料文献，完成开题报告和文献综述。4月5日—4月30日确定变速器设计方案，完成相关计算、校核

5月1日—5月15日完成所设计变速器的三维图

5月15日—6月10日完成论文、答辩PPT，准备答辩阶段

7主要参考资料

[1]吕英民《材料力学I》石油大学出版社2004年第一版

[2]刘鸿文《材料力学I》高等教育出版社2005年第四版

[3]濮良贵、纪名刚《机械设计》高等教育出版社2005年第七版

[4]孙恒、陈作模、葛文杰《机械原理》高等教育出版社2006年5月第七版

[5]聂毓琴、李洪《工程力学》科学出版设 2006年1月第一版

[6]王昆、何小柏、汪信远《机械设计课程设计》高等教育出版社1995年第一版

[7]洪钟德《简明机械设计手册》同济大学出版社2002年5月第一版

[8]周明衡《减速器选用手册》化学工业出版社，2002年6月第一版

[9]高维山《变速器》人民交通出版社1990年8月第一版

[10]机械手册编委会《机械设计手册》（新版）机械工业出版社2004年第三版

[11]王启义《中国机械设计大典》数据库（电子版）

[12]孟宪源《现代机构手册》（上册）机械工业出版社1994年6月第一版

[13]侯洪生王秀英《机械工程图学》科学出版社 2001年

[14]何铭新、钱可强《机械制图》高等教育出版社2004年第五版

[15]张文春《汽车理论》机械工业出版社 2005

[16]刘惟信《汽车设计》清华大学出版社 2001

[17]陈家瑞《汽车构造》机械工业出版社 2005年第二版

[18]王先逵《机械制造工艺学》机械工业出版社2010年7月第2版

8成果形式

以论文的形式完成