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畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目:福克斯2.0轎車變速器的設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛B07—8
學 生 姓 名: 劉璐
導 師 姓 名: 李榮
開 題 時 間: 2011年03月16日
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
開題報告撰寫要求
一、“開題報告”參考提綱
1. 課題研究目的和意義；
2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；
3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；
4. 技術路線或研究方法；
5. 進度安排；
6. 主要參考文獻。
二、“開題報告”撰寫規(guī)范
請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數(shù)應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
劉璐
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛BW07—8
指導教師姓名
李榮
職稱
講師
從事
專業(yè)
交通運輸
是否外聘
□是■否
題目名稱
?？怂?.0轎車變速器的設計
一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義
（一）研究現(xiàn)狀
現(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展十分快，不斷出現(xiàn)嶄新的變速器裝置。變速器技術的每次跨越，都和相關學科的發(fā)展密切相關。計算機技術、自動控制技術、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、先進制造技術、運動仿真等為變速器的進一步發(fā)展提供了有力的保障。變速器的發(fā)展也給相關學科提出更高的理論要求，使人類的認識邁向新的、更高的境界。而汽車變速器對整車的影響的表現(xiàn)歸結(jié)出來，也就是舒適性方面、可靠性方面等。汽車可靠性就是壽命方面，舒適性的集中反映就是噪聲，另外就是換檔。有關舒適性，就是說對于換檔過程中變速器而言，換檔過程中是否迅速，是否舒適，是否耗油，這些都會影響整車效果，也會影響駕駛員的感受。下面分別綜述下國外和國內(nèi)對變速器的研究發(fā)展現(xiàn)狀。
1、國外研究現(xiàn)狀
變速器作為傳遞動力和改變車速的主要裝置，國外對其操縱的方便性和檔位數(shù)等方面的要求愈來愈高。目前，4檔特別是5檔變速器的用量有日漸增多的趨勢。同時，6檔變速器的裝車率也在上升。電子控制式自動變速器是90年代人們關注的焦點。它是在機械變速器的基礎上，通過運用電子技術實現(xiàn)自動換檔、自動控制離合器及油門動作的種先進的變速裝置。在該裝置中，有一個由半導體元件和集成電路組成的電子控制器，它是變速器的“指揮中心”，以模擬控制與數(shù)字控制兩種方式作用，能連續(xù)不斷地把車輛的實際行駛狀況與希望實現(xiàn)的狀況進行比較，如果兩者不吻合，該控制器就會命令操縱機構，改換變速器的檔位、離合器的分離與接合以及油門的開度。通過實現(xiàn)自動選擇最佳檔位和最佳換檔時間，電控變速器可直接改善整車的操縱性，并使車輛在經(jīng)濟性最佳的范圍內(nèi)行駛。據(jù)悉，豐田電控變速器可節(jié)油5%左右。盡管電控自動變速器從開始研制至今僅20余年，但由于它既有機械變速器傳動效率高和使用可靠等優(yōu)點，又有液力機械自動變速器動力性好、油耗低和操作簡單的好處，所以國外各大公司都很重視該產(chǎn)品的研制應用。豐田公司開發(fā)的ECT電控自動變速器，起動時和低、中速時的加速性都很好，而且變速平穩(wěn)、油耗低。日產(chǎn)研制的全新通檔電控自動變速器，體積小.傳遞效率高，比同類產(chǎn)品更能滿足經(jīng)濟性要求，它在車速超過50km/h時.無論在3檔或4檔都具有轉(zhuǎn)矩鎖定功能。三菱在其最新的電控自動變速系統(tǒng)中，增加了“模糊控制”的新概念。當電子控制器根據(jù)所收到的車輛行駛狀況信息，通過模糊邏輯進行判斷之后，會白動選擇最適當?shù)膿Q檔方式，從而可以防止車輛上坡時或轉(zhuǎn)彎時自動換人高檔，也可防止車輛下坡時自動由高檔換到低檔。本田開發(fā)的電控變速器也應用了模糊控制概念，使變速控制非常簡便、輕松，駕駛者簡直難以覺察到檔位的變換。目前國外轎車的電控自動變速器，主要有三種操縱方式，即電子控制氣動操縱、電子控制液壓操縱和電子控制馬達操縱。
最近幾年,傳統(tǒng)的液力自動變速器通過采用CAD/CAM技術來提高液力變矩器效率,增加行星齒輪變速器的檔位(四、五檔)以及電子技術的應用,液力自動變速器的性能已相當完善。每年還有幾十項專利申請,主要是在電子控制方面的,如消除汽車爬坡時因牽引力不足產(chǎn)生急劇減速造成的重復換檔;防止汽車轉(zhuǎn)彎時因短時間速度下降產(chǎn)生重復換檔,有效地減小離合器和制動器的使用頻率;因海拔高度變化引起發(fā)動機轉(zhuǎn)矩下降而對換檔時刻進行修正;通過控制液壓系統(tǒng)壓力和發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩以抑制換檔沖擊等。
現(xiàn)在的液力自動變速器已能通過微電腦對整個動力—傳動系統(tǒng)進行控制,可稱得上是全電子控制的智能化產(chǎn)品。由各種電子傳感器和微電腦組成的電控單元可根據(jù)路況、駕駛方式等信息控制發(fā)動機的噴油量,決定換檔時機和液力變矩器鎖定時刻,使動力輸出達到最佳,既降低油耗,又減小換檔時的振動。三菱公司新的自動變速車“Fuzzy Shift 4AT”在自動變速系統(tǒng)中加入了“模糊控制”的概念,變速器內(nèi)的微電腦會根據(jù)收集到的行駛狀況信息,通過模糊邏輯判斷后,自動選擇最適當?shù)膿Q檔方式。該公司的INVECS-Ⅱ自動速器,控制參數(shù)擴大到車輛的全部工作范圍,相關信息數(shù)量高達210個,其電腦有記憶駕駛員的愛好和習慣的能力,可據(jù)此修改換檔程序。
液力自動變速器的應用范圍非常廣,與之匹配的發(fā)動機排量小至1L,大至10L以上;傳遞功率可從幾十千瓦到幾百千瓦;可以裝備轎車、客車、貨車、越野車等各種車型。僅就液力自動變速器在轎車上的裝備率而言,目前美國為90%左右,日本接近80%。因此,液力自動變速器在汽車自動變速器行業(yè)占有主導地位。據(jù)預測,隨時間的增加,日本自動變速器的總裝車率將達到40%,美國將達到35%,不過在這當中,AMT和CVT將要擠占部分份額。
進入80年代,五十鈴、伊頓、ZF等公司研制電子控制機械自動變速器并裝車成功后,福特公司、大眾公司、菲亞特公司、雷諾公司和豐田公司等也相繼開展AMT的研究和開發(fā)。1995年本田的部分Civic轎車裝用了AMT。1996年寶馬M3轎車所采用的“M序列式變速器”就是在原來的M3型6檔手動機械變速器基礎上作了大幅度的改進,以全新的電液控制系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的機械式變速器的操縱系統(tǒng),并可選擇自動變速和手動變速兩種模式。ZF公司也推出了其電控機械自動變速器新產(chǎn)品——ASTRONIC系列。由于機械式自動變速器是采用現(xiàn)代電子技術改造傳統(tǒng)手動變速器而得到的,其研究時的一個初衷就是考慮機械變速器部分可以借用原有的結(jié)構,因而新增生產(chǎn)設備較少。但這也限制了為改善自動變速器性能所要求的一些結(jié)構上的變化。
據(jù)統(tǒng)計,截至1996年底,裝備金屬帶式CVT的轎車就已達120多萬輛。最近,日本本田汽車公司和荷蘭的VDT(Van Doorne' s Transmissie B.V.)變速器公司共同研制的新型無級變速器已裝備在了本田1996Civic HX型轎車上。日產(chǎn)汽車公司原定在21世紀進入CVT的實用化階段,但因該公司近幾年經(jīng)營情況不理想,為有利于搶占市場,現(xiàn)已明顯加快了CVT實用化步伐,電子控制的哈依帕CVT已裝在藍鳥等排量2L的轎車上。據(jù)統(tǒng)計,目前裝有CVT的轎車約120萬輛,發(fā)動機排量大多在0.6~3.3L。預計隨時間增加,無級變速器的裝車率,日本將達到15%,而美國將達到38%。這主要集中在中小排量的轎車上,用于大功率傳遞時仍有一些問題需要解決。另外,美國一些高校的研究機構以及裝備液力自動變速器量最大的通用汽車公司也正在加緊CVT的研制和試裝車。由此可看出國外汽車企業(yè)對CVT的態(tài)度已由舉棋不定轉(zhuǎn)向了加速發(fā)展。
2、國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國從60年代起,就在“紅旗”770轎車上使用了具有2個前進檔的液力自動變速器,1975年又研制出具有3個前進檔的CA774液力自動變速器。80年代初,老“紅旗”轎車因油耗高而停止生產(chǎn)。油耗高的原因除液力自動變速器效率問題外,更主要的要歸因于其高達5.6L排量的發(fā)動機。
此外,除在部分軍用車輛上使用了液力自動變速器外,國內(nèi)汽車行業(yè)幾乎與自動變速器無緣。甚至有人認為,中國在2000年以前不需要自動變速器。
隨著中國的改革開放,大量國外轎車進入我國市場,其中許多中高檔轎車是帶有自動變速器的,而其類別幾乎全部是液力自動變速器。這也使一大批汽車修理企業(yè)對液力自動變速器的維修變得十分熟悉。
由于對自動變速器良好性能的逐漸認識,用戶的需求量越來越大,使國內(nèi)汽車企業(yè)加快了自動變速器的發(fā)展步伐。1998年,一汽大眾公司生產(chǎn)的“捷達王”已將自動變速器列為選裝件。神龍汽車公司也在其“富康”1.6L的車型上推出了電控式液力自動變速器。上海通用汽車公司在所生產(chǎn)的別克“世紀”轎車上裝備了目前最為先進的一種液力自動變速器——4T65E型四檔電控自動變速驅(qū)動橋。而廣州本田“雅閣”轎車,自動變速器幾乎是標準配置。因此,在國產(chǎn)車上選裝液力自動變速器已成為必然之勢。
從研究與生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看,CA770液力自動變速器生產(chǎn)過近2000臺,加之工程機械、軍用車輛采用動力換檔的行星齒輪變速器已有很多年的歷史,近幾年,國內(nèi)也為大功率車輛研制成功電控自動變速器,因此可以說,在液力自動變速器的研究、生產(chǎn)以及修理方面均有一定的基礎。但目前國產(chǎn)轎車所裝用的液力自動變速器全部都依靠進口。不過通用汽車公司在上海的合資企業(yè)已開始試生產(chǎn)4T65E型四檔電控自動變速驅(qū)動橋。當然,完全國產(chǎn)化還有一段路要走。
在電子控制機械式自動變速器方面,國內(nèi)有關部門也正在進行研究，目前已生產(chǎn)出樣機。
至于機械式無級變速器,早在十年前,國內(nèi)就有高校購買過國外樣機作分析研究,但苦于經(jīng)費問題,無法深入進行。近一兩年一些高校才又開始重新起步。根據(jù)國外目前CVT應用的趨勢和所做的預測,CVT可能是小功率(發(fā)動機排量2L以下)液力自動變速器最有威脅的挑戰(zhàn)者,國內(nèi)市場前景不容忽視。但要想完全依靠國內(nèi)自己的力量做成實用的CVT,既不現(xiàn)實,時間上也不允許。走技術引進的道路是一條捷徑。
按照我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的規(guī)劃,到2010年我國轎車產(chǎn)量將達400萬輛,不過這個目標可能過于樂觀。屆時年產(chǎn)200萬輛轎車是完全有可能的,而由于大量非職業(yè)駕駛?cè)藛T的出現(xiàn)和對汽車性能要求的提高,裝備自動變速器的至少占10%,再加上部分大客車也采用自動變速器,對自動變速器的需求量將在20萬臺以上,這對于我國的汽車工業(yè)而言,將是一個極好的機遇,同時也是一場新的挑戰(zhàn)。
（二）選題目的和意義
1、目的：
汽車變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時是發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。通過對?？怂?.0轎車變速器的設計，讓我充分了解變速器的構造和設計過程，鍛煉我的動手能力、獨立思考能力和繪圖能力。
2、意義：
21世紀，汽車工業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設計需求旺盛。其實，汽車與人一樣，也有著整套健康系統(tǒng)的有機結(jié)合體。發(fā)動機是心臟，車輪、底盤與懸掛是軀干和四肢，然而鏈接他們的，是類似于人體經(jīng)脈的變速器系統(tǒng)。如果汽車喪失了變速器這個中心環(huán)節(jié)，心臟、四肢、與軀干再好，汽車也只能如同植物人般成為廢鐵一堆！可以說，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。
變速器是汽車的重要部件之一，主要實現(xiàn)汽車在行進過程中變速及倒車功能。通過改變傳動比，改變發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)拒，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器的好壞還體現(xiàn)在擋位區(qū)間是否清晰、換擋是否平順。道理很簡單，一個擋位模糊、換擋艱澀的變速器是不會為汽車帶來流暢的動力分配也不會為駕駛者帶來愜意的駕駛樂趣的。因此變速器的設計對汽車性能至關重要。變速器組成零件較多，零件之間的裝配關系相當復雜。對于車輛工程專業(yè)的本科學生，通過本畢業(yè)設計可以充分復習所學知識，并能提高計算機及軟件使用水平，為以后的工作打下堅實基礎。
二、設計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
1、研究的基本內(nèi)容
（1）?？怂?.0轎車變速器工作原理和結(jié)構特點。
（2）根據(jù)設計參數(shù)并結(jié)合結(jié)構工藝性和變速器的徑向尺寸等要求確定?？怂?.0變速器的傳動方案。
（3）?？怂?.0轎車變速器傳動軸系統(tǒng)的設計。
（4）根據(jù)?？怂?.0轎車變速器傳動方案確定各檔齒輪齒數(shù)的分配，按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況選擇齒輪的變速位數(shù)、壓力角、螺旋角、模數(shù)和齒頂高系數(shù)。
（5）撰寫論文并完成主要總成裝配圖，零件圖。
2、使用的解決方法
（1）比較選取法 確定福克斯2.0轎車變速器結(jié)構特點和工作原理。
（2）查表法 確定福克斯2.0轎車變速器齒輪參數(shù)的選擇。
（3）校核法 分析變速器動力性能和經(jīng)濟性能。
（4）利用CAD Proe軟件 畫出?？怂?.0轎車變速器的零部件設計。
三、技術路線（研究方法）
變速器設計
基本數(shù)據(jù)選擇
齒輪校核
軸及軸上支撐件的校核
設計初始數(shù)據(jù)
齒輪參數(shù)
各檔齒輪齒數(shù)的分配
齒輪材料的選擇
計算各軸的轉(zhuǎn)矩
齒輪強度計算
計算各檔齒輪的受力
軸的強度計算
軸及軸承校核
變速器各擋傳動比的確定
中心距
齒輪彎曲強度
齒輪接觸應力
初選軸的直徑
軸的強度校核
四、進度安排
（1）1周—2周（2月28日—3月11日） 調(diào)研、資料收集、完成開題報告。
（2）3周—4周（3月14日—3月25日） 計算變速器傳動機構部件的相關尺寸參數(shù)與選擇相關部件型號，并進行驗證 。
（3）5周—7周（3月28日—4月15日） 在CAD平臺上建立零件的等比例物理模型 。
（4）8周—10周（4月18日—5月6日） 利用部件的鏈接關系建立部件之間的裝配 。
（5）11周—12周（5月9日—5月20日） 設計1.5萬字說明書一份，零件圖一套 。
（6）13周—15周（5月23日—6月10日）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 。
（7）16周（6月13日—6月17日） 畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 。
五、參考文獻
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六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日