某紧凑车型5档手动变速器设计文献综述
2020-04-14 20:10:10
汽车问世百余年来,特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来,汽车己为世界经济的发展、为人类进入现代生活,产生了无法估量的巨大影响,为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献,掀起了一场划时代的革命[1]。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始,变速器就成为了汽车重要的组成部分,现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点,但其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化,故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾,这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此,在汽车传动系中设置了变速器,以达到减速增矩的目的[2]。变速器作为汽车传动系统的关键部件，对汽车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有直接的影响[1]。
由上可知，变速器的存在具有必然性，随着科技的高速发展,人们对汽车的性能要求越来越高,汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能,因此必须重视对变速器的研究[3]。过去几年里，欧洲汽车厂商在手动变速器的基础上，研发出双离合自动变速器，双离合变速器在节能减排方面，比传统的手动变速器要节约10%左右的燃油，并且排放更少，逐渐占据了一些手动变速器的市场；在北美，美国车企在原有基础上致力于研究自动变速器，提高其综合性能。在四速自动变速器的基础上，发明了更加先进，燃油经济性更好的六速变速器。面对日益攀升的油价，美国人在关心乘坐舒适性的同时，开始致力于研究降低燃油消耗的方法，双离合技术也进入了美国人的视野。日本由于国土面积狭小，交通拥挤，资源比较匮乏，节油一直以来是日企的目标，配备无级变速器和液力自动变速器的汽车以其在节油方面的优势，受到日本消费者的欢迎[4]。在我国，手动变速器发展己经发展有较长时间，在设计和生产等技术方面远比自动变速器稳定，已经基本满足了国内整车厂商的配套需要，占据着较大的市场份额[5]。手动变速器结构简单紧凑，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高，生产工艺成熟，仍是目前应用最广泛、不可替代的汽车变速器[6]。因此，开发能有效降低整车排放，提高燃油经济性的五档手动变速器仍是各企业主要的技术路线。
本设计将在充分了解掌握变速器设计开发流程和理论知识的基础上，确定该五档变速器的布置方案，并根据所配车辆的相关参数并考虑整车的动力性和经济性，通过计算、校核、优化得出变速器主要零件参数，设计一款适合紧凑车型的五档变速器，降低整车排量，提高燃油经济性。
{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1设计的基本内容、目标：
本设计在对机械式手动变速器的构造、原理、及效率影响因素做充分研究后，参考国外同类汽车变速箱的研发,结合国内同等变速箱设计的实际情况,根据车型的主要参数，经过计算、校核、优化，得到该变速器主要零件尺寸，并对主要零件进行三维建模、装配，最终设计出一款适用于紧凑车型的五档变速器，降低整车排量，提高燃油经济性，使其更好地满足消费者的需求，达到节能减排的目的。
2.2拟采用的技术方案：
技术方案流程图如下：
| | |
| 2.3拟采用措施： （1）充分利用学校图书馆藏书和网上数据库资源，进行全面的文献检索，充分了解变速器开发流程及相关理论知识； （2）根据所查文献分析五档变速器布置方案的优缺点，根据车型选择最合适的布置方案； （3）根据所配发动机的基本参数，查阅大量的相关资料，根据前人总结的一些经验公式，确定变速器零件的相关参数； （4）在充分考虑满足汽车整车的动力性和经济性的前提下，反复校核优化变速器相关参数； （4）使用SolidWorks三维建模软件对该五档手动变速器主要零部件进行建模，并完成装配； （5）根据国家相关标准，应用AutoCad绘图软件，绘制变速器的主要工程图。 | |
[1] 刘惟信.汽车设计.北京:清华大学出版社,2001.
[2] 唐琛. 微型汽车手动变速器设计与优化[D].武汉理工大学,2010.
[3]胡朝峰 ,过学迅 ,汪斌.汽车变速器技术的发展与展望[J].汽车研究与开发,2005(05):15-18.
[4]靖阳. 小型汽车机械式变速器的设计与仿真分析[D].武汉理工大学,2014.
[5] 付翔. 汽车变速器可靠性设计规范[D].东北大学,2014.
[6] DeCccco J, RossM. Recentadvances in automotive technology and ecost-effectiveness of fuel economyimprovement [J]. Transportation Research Part D: transport and Environment,1996.1:79-96
[7] 王玉清，兰燕东. 夏利轿车的五档手动变速器[J],天津汽车，1996.5
[8] 张军，朱亮亮，彭思茂.基于CATIA五档手动变速器结构仿真设计[J],产业与科技论坛，2015.4
[9] Ender #304;nce;Mehmet A. Güler. Design and Analysis of a Novel Power-Split InfinitelyVariable Power Transmission System.[J]. Mech. 2019; 141(5)
[10]J. Polly; D. Talbot; A. Kahraman; A. Singh; H. Xu. An Experimental Investigation of Churning Power Losses ofa Gearbox.[J]. Tribol. 2018; 140(3);
[11]Zongxuan Sun, Associate Professor; Hussein Dourra. Model-Based TransmissionControl, Mechanical Engineering. 2015; 137(12):S15-S18.
[12]邱让明.汽车用手动变速器发展趋势[J].江西化工,2016(05):148-149.
[13]马石祥,李艳红.浅谈手动变速器换挡机构设计及其运动仿真分析[J].内燃机与配件,2018(20):11-13.
[14] Yang Luo; Natalie Baddour;Ming Liang. Dynamical Modeling of Gear Transmission ConsideringGearbox Casing[J]. 30th Conference on Mechanical Vibration and Noise.2018.
[15]张宏超,牟连嵩,王永超,马肖,刘双喜,高海洋.变速器效率影响因子及匹配因素分析[J].小型内燃机与车辆技术,2018,47(06):13-17.
[16]HAMED MORADI, HASAN SALARIEH. Nonlinear Forced Oscillations and StabilityAnalysis of the Automotive Gearbox System[J], ASME 2010 International DesignEngineering Technical Conferences amp;Computers and Information in EngineeringConference,2010.8.
[17]Xingyong Song; Mohd Azrin Mohd Zulkefli; Zongxuan Sun; Hsu-Chiang Miao.Modeling, Analysis, and Optimal Design of the Automotive Transmission BallCapsule System[J],Dyn.Sys.Meas.Control. 2010.
[18]Vecer, P., Kreidl, M., Smid, R..Application of the self-organizing map tomanual automotive transmission[P]. Signal Processing and InformationTechnology, 2003. ISSPIT 2003.
[19]HaiLiang Zhang,Zhuoping Yu,Zaimin Zhong,Bonian Wu,Xinbo Chen. Modelica basedmodeling of automotive transmission[P]. Transportation ElectrificationAsia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), 2014 IEEE Conference and Expo,2014.
1．目的及意义
汽车问世百余年来,特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来,汽车己为世界经济的发展、为人类进入现代生活,产生了无法估量的巨大影响,为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献,掀起了一场划时代的革命[1]。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始,变速器就成为了汽车重要的组成部分,现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点,但其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化,故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾,这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此,在汽车传动系中设置了变速器,以达到减速增矩的目的[2]。变速器作为汽车传动系统的关键部件，对汽车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有直接的影响[1]。
由上可知，变速器的存在具有必然性，随着科技的高速发展,人们对汽车的性能要求越来越高,汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能,因此必须重视对变速器的研究[3]。过去几年里，欧洲汽车厂商在手动变速器的基础上，研发出双离合自动变速器，双离合变速器在节能减排方面，比传统的手动变速器要节约10%左右的燃油，并且排放更少，逐渐占据了一些手动变速器的市场；在北美，美国车企在原有基础上致力于研究自动变速器，提高其综合性能。在四速自动变速器的基础上，发明了更加先进，燃油经济性更好的六速变速器。面对日益攀升的油价，美国人在关心乘坐舒适性的同时，开始致力于研究降低燃油消耗的方法，双离合技术也进入了美国人的视野。日本由于国土面积狭小，交通拥挤，资源比较匮乏，节油一直以来是日企的目标，配备无级变速器和液力自动变速器的汽车以其在节油方面的优势，受到日本消费者的欢迎[4]。在我国，手动变速器发展己经发展有较长时间，在设计和生产等技术方面远比自动变速器稳定，已经基本满足了国内整车厂商的配套需要，占据着较大的市场份额[5]。手动变速器结构简单紧凑，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高，生产工艺成熟，仍是目前应用最广泛、不可替代的汽车变速器[6]。因此，开发能有效降低整车排放，提高燃油经济性的五档手动变速器仍是各企业主要的技术路线。
本设计将在充分了解掌握变速器设计开发流程和理论知识的基础上，确定该五档变速器的布置方案，并根据所配车辆的相关参数并考虑整车的动力性和经济性，通过计算、校核、优化得出变速器主要零件参数，设计一款适合紧凑车型的五档变速器，降低整车排量，提高燃油经济性。
{title}
2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1设计的基本内容、目标：
本设计在对机械式手动变速器的构造、原理、及效率影响因素做充分研究后，参考国外同类汽车变速箱的研发,结合国内同等变速箱设计的实际情况,根据车型的主要参数，经过计算、校核、优化，得到该变速器主要零件尺寸，并对主要零件进行三维建模、装配，最终设计出一款适用于紧凑车型的五档变速器，降低整车排量，提高燃油经济性，使其更好地满足消费者的需求，达到节能减排的目的。
2.2拟采用的技术方案：
技术方案流程图如下：
