燕山大学

本科毕业设计（论文）开题报告

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

变速器作为客车传动系统中关键的零部件，在客车的运行中扮演着非常重要的角色。不仅很多客车常见的故障来源于此，而且，技术先进的变速箱还能够降低动力损失，减少燃油消耗。正因为如此，现在不少的客车用户在选择车辆的时候，变速箱都是一项重要的指标。

　　目前在客车上使用的变速箱大致可以分为两类：手动变速箱和自动变速箱。其中，自动变速箱由于驾驶员操作简便，从而装备这种变速箱的车辆能够大大提高驾乘舒适性，但是由于自动变速箱的结构复杂，对技术要求和制造工艺都有较高的要求，因而一直处于客车的高端市场。但对于手动档来说，其优点是：1.结构简单，制造成本低；2.易于安装，维修方便；3.传动效率高，经济节油，能延长车辆的使用寿命，所以，尽管现在自动变速箱在轿车上已经非常普及。但在客车方面，仍然只有一些高端的客车才有使用。

1、  国内研究动态

目前，一汽和国内所有企业一样都在自主研发自动变速器，国内部分技术已经产业化了，并且供给国内低端市场使用，当然，舒适性差，可靠性、故障诊断等控制不完备是这类变速器的不足之处。国内在这方面做的最好的要数吉利，但是距离国际先进水平还有很大的差距。

差距主要体现在四个方面：一是双锥同步器，国内虽然已研制出来，但是性能差、质量不稳定。二是制作材料问题，例如合金类材料，有时候材料的差距几乎就决定了产品性能的差距。三是轻量化问题，国内产品重量大，即浪费材料又耗油，导致制造成本上升。四是自动变速器的传感器多，与发动机匹配难度大。由于整车厂整体技术还很不成熟，我国研发的电控发动机也处于初期阶段，安全不匹配、稳定性不够。

2、国外研究动态

纵览国外各大汽车市场，据权威统计表明，日本和北美市场自动变速器的普及率较高；在欧洲自动变速器的普及率相对低些，北美市场由于AT自动变速器的技术实力较强，生产能力较大，随着多档位AT变速器的开发，其性能完全可以与CVT变速器抗衡，同时其传递扭矩的能力还要好于CVT变速器。因此，在北美的汽车厂家，为了利用现有AT自动变速器的生产资源，其仍在大力发展AT变速器（现已开发8AT变速器），而在CVT变速器的开发投入工作较少，在AMT变速器的投入就更少了。 

日本自动变速器市场仍然是传统的AT自动变速器占主导地位。但是，受燃油供给的限制，其加大了开发CVT自动变速器的力度，已经开发出能够传递350N.m的CVT变速器；同时日产公司还开发出滚轮转盘式CVT。CVT变速器由于存在自身结构的缺点，所以传递的扭炬容量受到限制，进而制约了CVT变速器的应用。但是，随着其技术的不断完善和发展，其前景是非常乐观的。在开发CVT变速器的同时，日本各公司也在研究多档位AT变速器（如7AT），以延续现有的AT变速器生产线的寿命。AMT变速器在日本发展较缓慢，没有投入太多的研发力量具体比例见表一

表一  国外自动变速器普及率统计

欧洲自动变速器市场受驾乘习惯与汽车燃油供给的影响，手动机械式变速器仍占据变速器的主导地位。据最新调查，欧洲AMT变速器发展较快，但是受AMT变速器性能的限制（换档时动力中断），其正在加紧开发双离合器自动变速器（DCT），并且已经应用到批产车型中，如奥迪、宝马7等车型。    

3、选题的依据和意义

   机械式手动变速器是新型变速器发展的基础，对于我们没有经验的大学生来说，应当选择最基础的变速器——手动变速器作为我们的设计。在目前我国的变速器的发展及其售后服务维修与世界发达国家还是有一定差距的。我国在这方面要达到国际先进水平还有—段较长的路要走，这需要业内同仁们共同努力找出一条适合国情并与国际先进接轨的售后服务及变速器发展之路,才能迅速提高整个行业的水平和地位。这正是我选择这个题目为我毕业设计的原因。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1、完成变速器的结构分析与型式选择；

2、计算变速器的基本参数，完成变速器齿轮的设计计算；

3、完成变速器轴与轴承的结构形式选择、强度校核计算；

4、完成同步器的结构型式选择；

5、绘制总装配图及零件图；

三、研究步骤、方法及措施

为了顺利完成本次毕业设计，我计划分以下步骤依次进行：1、参考往届毕业设计图纸分析变速器的结构特点以及各零件的功能；2、计算变速器的力能参数及进行工艺设计；3、对主要零件进行校核；4、绘制工程图，进行答辩。

四、研究工作进度

五、主要参考文献

[1] 汽车工程手册编委会， 汽车工程手册。人民交通出版社，2001

[2] 刘惟信,汽车设计。清华大学出版社，2001

[3] 陈家瑞，汽车构造。机械工业出版社，1997

[4]《机械设计手册》，机械工业出版社

[5]Gander, R.,"Das Fahrverhalten von Kraftfahrzeugen bei instationärer Kurvenfahrt mit verschiedener Anordnung der Hauptträgheitsachsen und der Rollachse. Diss.", Univ. Karlsruhe, Karlsruhe 1971.

[6] Lugner, P., Lorenz, R.; Schindler, E.,"The Connection of Theoretical Simulation and Experiments in Passenger Car Dynamics", The Dynamics of Vehicles on Roads and on Tracks. Hrsg.: Hedrick, H.J., Lisse, Swets- Zeitlinger 1984.

[7] Rill,G.,"Simulation von Kraftfahrzeugen", Vieweg & Sohn

Verlagsgesellschaft mbH, 1994.

[8] Steffan H.,"PC-Crash, A Simulation Program for Car Accidents", ISATA;26th  International Symposium on Automotive Technology andAutomation, Aachen 1993.

[9] McHenry, R.R., Segal, D. J. and DeLeys, N.J,"Computer Simulation of Single Vehicle Accidents", Stapp CarCrash Conf., Anaheim, California 1967 (October).

六、导师意见：

指导教师（签字）         

    年     月     日

七、审核意见：

审查结果：    1、通过；        2、完善后通过；　　　3、未通过    

负责人（签字）：　　　　

年　　月　　日

 

第二篇：毕业设计 变速器开题报告

开  题  报  告

班级 / 学号   2008040603017    

学 生 姓 名     刘 明          

指 导 教 师     龚 鹏         

汽车变速器发展与前景

一、汽车变速器传动技术

（一）手动变速器MT

自汽车发明以来，手动变速器一直得到广泛应用。直到20世纪60年代，大部分的汽车变速器只有3个档位，只有高速档具备同步器。当时驾驶员驾驶车辆时，必须有很好的技术，才能平顺地换档。发展至今，大多数手动变速器也搭载有5档，甚至6档速率。低档速率对节约燃料有好处，加快速度需要变高速档。

（二）自动变速器AT

自动变速器自上世纪40年代开始使用，南美国制造商发展起来。当时，由于电子装置还没有发展起来，只有通过液压系统才能控制有关的操纵装置。随着时代的发展，自动变速器的档位数就像手动变速器一样逐渐增加了。由于电子操纵装置和增大齿轮的速比范围，液力变扭器仅限于在车辆启动的阶段使用。这不但对降低燃料消耗有好处，而且也改善了轿车的性能。

新型的5档或6档自动变速器，采用新的控制系统，与老一代产品相比，重量相当，但传递的扭矩大大增加。为了降低内部损耗，采用多档位、小速比差可以减少燃料消耗，增加车辆行驶的平顺性。从燃油经济性、运动性能和舒适性而言，当自动变速器的档位不断增多，速比差不断减小，就很接近连续变速的CVT变速器了。

（三）无级变速器CVT

无级变速齿轮传动装置，是在上世纪中叶出现的。当时，由于没有合适的自动化控制操纵装置，在电子时代之前，所有的机械控制装置，最终都没有能够成功地安装在汽车上。这时，发动机的效率及行车条件都由驾驶者的行车能力来决定。直到上世纪80年代术期，CVT才首次运用在批量生产的汽车中。

利用链条传送动力的装备的CVT，需要起动机离合器或液力变扭器。为了倒车．还需要一套额外的倒车齿轮组。能量是通过轮盘和链子之间产生的摩擦从轴轮传到另一个轴轮。这就是问题的关键所在，因为只能用专用的润滑剂才可以避免在轴与轴之间会发生打滑或点蚀。CVT对扭矩是非常敏感的。同其他传动系统相比，升级为更大能量的发动机需要进行更多详细的检查。发动机速度和车速度没有固定的比率。此外，音响效果与手动变速器有很大的不同。由于这个原因，无级变速传动有时小受客户欢迎。噪声的问题有时可导致另外叫做“橡皮筋儿作用”的问题。以上指的是，随着车速度的增加，有可能发动机速度减低下来。为了同避这个问题，有些制造商提供以固定比率为7的CVT，这样很像齿轮传动。若软件不仔细地被起动，轴轮就容易会破坏到极限。在这种条件下，无级变速传动的作用无非是保证两个齿轮良好地啮合起来而已。由于动力传递完全取决于轮盘和链子之间的摩擦力，目前，使用CVT变速器的发动机扭矩极限大约为350到400 Nm。

（四）自动变速的手动变速器AMT

起初AMT很受人喜欢，因为价格比AT和CVT便宜得多。特别是在多档位重型卡车上，这种自动化的变速器在欧洲、北美洲占有很大市场份额。就小轿车而言，AMT却得不到广泛认可。这主要是由于换档时，会造成动力中断，这被视为不利之处。决定是否使用AMT，主要要考虑车的重量和动力传递的特性的要求。

（五）双离台变速器传动DCT

降低成本是发展任何一种变速器的主要驱动力。在AMT杀被广泛采用之后，双离合器变速器(OCT)成为了一个在AT和CVT之外的有趣选择。双离合器变速器中的零部件与手动变速器很相似。

到目前为止，干式离合器的DCT，由于成本低，一直被认为是一种对小发动机有利的选择。而湿式离合器则需要一套由油泵和油压回路来驱动离合器和换档同步器。所以，湿式离合器DCT比MT的内部损耗要多，但低于AT，更大大地低于CVT。特别是对于横置发动机传动系统更是如此。

（六）混合动力传动

混合传动是指，车上有两个可交替或混合使用的动力源。在许多情况下，一台动力源是内燃机，另一台是由电池驱动的电动机。一般说来，混合动力的目的是减少燃料消耗和排放。这里，混合动力的关键问题是电动机的大小和它是从哪儿得到所需的能量。设计混合传动的主要任务是从制动中获得再生能源。所以可以获得的再生电力的多少取决于车辆载荷循环因数(即车辆停止和行驶的比例)、电动机的大小和它的特征。可以想见，最近几年有很多相关的新颖设计还在进行中。混合传动在长途运输中没有太多的好处。

在混合传动系统中，电动机是个薄弱环节。因为能量和电流这两方面的限制，并且电动机的重量大、体积大、价格也高。再说，到现在对它的寿命和可靠性的研究也只处于萌芽状态而已。

二、汽车变速器的特点

（一）手动变速器

手动变速器是最常见的变速器．其换档操作遵从驾驶者的意志、结构简单、故障率相对较低，价廉物美。近年来．随着汽车工业的发展、车辆设备性能、结构变化导致车辆传动部分的润滑条件较过去更为苛刻：

1、齿轮箱体积更小。由于使用者对燃油经济性要求提高、汽车制造商提高了后桥及变速器传动功率密度、使齿轮箱内润滑油容量变小．齿轮温度和负荷提高。

2、空气动力学设计改进。采用空气动力学设计可以有效提高燃油经济性，有OEM报道：采用空气动力学设计可能使重负荷卡车手动变速器的工作温度提高25–30℃。

3、缓冲器的使用。容易在齿轮齿尖产生剥坑。

4、同步器的广泛应用。在同步耐久性、抗点蚀、杭擦伤性能上对变速器油提出了更高的要求。

（二）自动变速器（AT）的运行特点

自动变速器能自动进行反复的加速，减速、换档等功能．具有变速平滑驾驶轻便等优点，但其在油耗方面比手动变速器高5％～15％。

（三）无级变速器（CVT）的运行特点

无级变速器虽然具有变速柔和、舒适等特点，但变速器内能量损失过大，并不节油，承载扭矩具有局限性，成本较高。

（四）自动变速的手动变速器（AMT）的运行特点

自动变速的手动变速器比自动变速器和手动变速器节能，但由于其是基于手动变速器发展起来的，具有不可逾越的技术阻碍，即动力中断现象，一般应用在紧凑型车和商用车上。

（五）双离合变速器（DCT）的运行特点

双离合器变速器拥有2个离合器和2套输入输出轴。其工作原理是：可以同时有2个挡位啮合，汽车在正常行驶时，一个离合器控制单数挡位齿轮，一个离合器控制双数档位齿轮；变速器在换档过程中，保持动力不切断。因此，双离合器变速器的优点是燃油经济性好、响应时间短、扭矩传递没有限制（与带式无级变速器相比），扭矩传进没有中断（与自动变速的手动变速器相比）。双离合器变速器的制造成本比自动变速器和无级变速器低，也可以使用现有手动变速器生产设备生产。由于双离合器变速器采用机械传动，因此在调整控制程序、改变加速度性能后。适用于中、高档轿车和运动型汽车。双离合变速器在节能方面比5速自动变速器高15%：如果与混合动力车相匹配，节能效果会更加明显。

三、汽车变速器的发展趋势

手动变速器MT由于价格合理、燃料消耗低，估计今后手动变速器一定还会继续获得广泛的应用。为改进手动变速器(MT)的性能，汽车工业的主要精力集中在下列方面：

(1)提高换档的舒适性；

(2)用轻金属降低变速器的重量；

(3)减少内损耗，例如使用低粘度润滑油；

(4)以合乎环境保护标准的生产工艺等有效生态方案补偿成本膨胀；

(5)发展能用现有设备和零部件相兼容的双离台器变速器的生产平台。上述提到的情况，同时适用于前轮和后轮驱动车辆的变速器。

为适应城市越来越多的汽车增长量和繁忙的交通情况，自动变速器将被广泛开发和应用已达到提高效率，降低油耗的效果。其发展趋势是：

（1）提高传动效率，以提高油经济性，强化驾驶性能；

（2）复杂精密的电子控制；

（3）提高驾驶的舒适性；

（4）保障行车安全。

选题的目的及意义

回顾变速器技术的发展可以清楚地知道，变速器作为汽车传动系统的主要组成部分，其技术的发展是衡量汽车技术水平的一项重要依据。世纪能源与环境、先进的制造技术、新型材料技术、信息与控制技术等是科学技术发展的重要领域，这些领域的科技进步推动了变速器技术的发展。

三轴式变速器的前进挡主要由输入（第一）轴、中间轴和输出（第二）轴组成。三轴五档变速器有五个前进挡和一个倒档，由壳体、输入轴、中间轴、输出轴、倒档轴、各轴上的齿轮、操纵机构等几部分组成。

三轴式变速器，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递扭矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进挡需要依次经过两对齿轮传递扭矩。因此，在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一个优点。其缺点是：除直接档外其他各档的传动效率有所下降。

本次毕业设计通过对三轴式汽车变速器的设计以及计算，利用Pro/E软件对其进行三维建模，再次利用CAD技术完成二维绘图。通过本次毕业设计，不仅可以巩固所学的理论知识，还可以培养我们运用所学专业理论知识的能力，同时加深了对汽车变速器的工作原理及构造的认知和提高了应用绘图软件的能力，因而是一次很好的理论和实践相结合的锻炼机会。本次毕业设计源于生产实际，对于我们今后从事实际技术工作有很大的帮助。