变速器设计文献综述

机械变速器设计文献综述

摘要车辆的经济性、动力性、驾乘舒适性不仅仅取决于汽车的发动机，而且在很大程度上依赖于变速器，以及变速器与发动机的匹配。本文对国内外的变速器产业发展情况，国内外先进的变速器设计方法、科学的设计开发流程等做了简要的介绍，根据我国变速器产业的发展现状提出一些问题，并提出了一些合理的解决方案。

关键词：变速器，先进设计方法，开发流程，计算机辅助设计

Abstract The economy, power and ride comfort of vehicles depends not only on the engine, but also to a large dependent on the transmission and the matching of transmission and engine .In this paper, the development of domestic and international transmission industry, the advanced method of transmission design and scientific development process are introduced briefly .S ome issues of the China's transmission industry and proposed solutions are also put forward.

Key words: transmission, the advanced method of design, development processes, computer-aided design

1.研究意义

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。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，这是变速箱演变过程的首要催产素。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.国内外变速器的发展及先进设计方法

2.1国内外汽车变速器的现状

变速器用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速，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。变速器由变速传动机构和操纵机构组成[1],[2]。

在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧洲市场，原本是手动变速器的市场，不断被自动变速器占领。如在英国.现在装配自动变速器的汽车占汽车总量的15%。而5年前，这个数字是13.5%。预计到2012年，北美市场出售的汽车中将只有6%是手动挡；2013年欧洲变速器市场上，配备手动自动一体的变速器将占20%。而在中国市场上，自动变速器的份额也在迅速增加，可以预见，带有自动变速器的汽车是未来市场的主导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。而优先开发手动自动一体变速器具有技术上的延续性，对我国来说具有更大的优势[3],[4],[5]。

2.2国内外变速器的先进设计方法

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。

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。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[7],[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。

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。

[11],[12]。

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