4速变速器的机械结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

汽车变速器用于改变发动机的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶、以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。随着轿车进入家庭，非职业驾驶人员的增加，对轿车的安全性、舒适性及驾驶的简便性要求日益迫切，轿车的人性化设计成为重要的研究课题。

变速器组成的零件较多，零件之间的装配关系相当复杂，变速器的设计对汽车的性能至关重要，对于机械专业的学生通过毕业设计可以研究汽车变速器原理，机构以及设计等基本理论，并将其与机械原理、机械设计、机械制图，机械材料、互换性、计算机软件等专业知识结合，熟练运用，培养动手能力和独立思考的能力，为以后的工作打下坚实的基础。

2. 课题关键问题和重难点

1.汽车变速器知识的理论学习。在确定选题4速变速器的机械结构设计时，需要根据选题来搜集相关的关于变速器的相关知识。通过查阅资料并结合给定课题的相关参数了解变速器的工作原理并掌握4速变速器的机械结构设计以及方法。

2.设计方案的确定。在基本掌握变速器的工作原理后，逐步开始选择设计方案，通过查阅资料、文献结合给定的具体参数，从而选择确定一种可行的设计方案。

3.机械结构设计。参照已有的实例通过计算得出设计数据。并且评估以下三个重要条件

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.变速器简介：

变速器（Transmission），又称变速箱，是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比。变速器由变速传动机构和操纵机构组成，有些汽车还有动力输出机构。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和同步器等。

2.国内外汽车变速器的发展状况

绿色汽车、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律，未来新能源汽车的应用与车辆“智能化”结合，也是汽车工业发展的方向。发达国家车辆变速器发展状况和需求各有特点，手动与自动并存，不同地域需求比例不同。国内变速器主要以手动为主，自动变速器占有率正在快速提升。变速器发展总体趋势主要体现在以下6个方面。a.产品系列化。b.结构紧凑化、轻量化、多挡化。c.高度集成化。d.更加智能化。e.信息网络化。f.节能环保化。乘用车变速器主要有5类：MT、AT、CVT、AMT、DCT。目前，在国内MT市场占有率最高，自动变速器的需求也在快速提升。节油率和换挡舒适性成为评价变速器性能的关键指标。CVT由于是无级变速，换挡舒适性显然最佳；DCT在节油率和舒适性两方面均表现不俗，适用面更广，将会有广阔的发展前景。

3.汽车变速器功能：

(1)改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如，在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。

(2)实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。实现倒车行驶汽车，发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。

(3)中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。

(4)实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如，可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。

4.汽车变速器分类：

1．按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。(a)有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为：齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮(行星齿轮)轴线旋转的行星齿轮变速器两种。

(b)无级式变速器：传动比可在一定范围内连续变化，常见的有液力式，机械式和电力式等。

(c)综合式变速器：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。

2．按操纵方式划分，变速器可以分为强制操纵式，自动操纵式和半自动操纵式三种。

(a)强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。

(b)自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。

(c)半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动(强制) 换档；另一类是预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。

5.手自一体自动变速器机构的相关介绍

手自一体变速器的液力变矩器主要由泵轮、涡轮和导轮组成。泵轮通过螺栓与曲轴的驱动盘相连。驱动盘的外缘设有一齿圈，发动机起动时起动机的驱动齿轮将与齿圈啮合驱动发动机工作。于是液力变矩器就将动力传递给自动变速器的主轴。

定轴式齿轮变速传动机构主要由平行轴、各档齿轮和湿式多片离合器(以下统称离合器)等组成。平行轴为3根，即主轴、中间轴和副轴。主轴与发动机曲轴主轴颈轴线同轴。主轴上装有3档和4档离合器以及3档、4档、倒档齿轮和惰轮 (倒档齿轮与4档齿轮制为一体)。中间轴上装有最终主动齿轮及l档、3档、4档、倒档、2档和驻车档齿轮以及惰轮(最终主动齿轮与中间轴制成一体)；副轴上装有1档、2档离合器和1档、2档齿轮及惰轮。中间轴4档齿轮及其倒档齿轮可以锁止在副轴中部，工作时是锁止4档齿轮还是倒档齿轮则取决于接合套的移动方式。主轴和副轴上的齿轮与中间轴上的齿轮保持常啮合状态。行车中，当通过控制系统使变速器中某一组齿轮实现啮合时，动力将从主轴和副轴传递到中间轴，并由中间轴输出。

手自一体变速器还包括电子控制系统、液压控制系统等。

6.手自一体变速器的档位选择

变速器的换档操纵手柄有4个位置，即P(驻车)，R(倒档)，N(空档)，D（1～4档），具体说明如表1所列：

表1手自一体变速器的换档操纵手柄说明

注：换档操纵手柄在P和N位置时发动机才能起动，否则说明自动变速器有故障。

4. 研究方案

1.总体方案：

如图1所示（图片见开题报告附件），驾驶员通过外界环境、车速、发动机转速等做出刹车、加速、换档的操作，ecu根据驾驶员的意图（加速踏板，换档开关等）和车辆状态（发动机转速、车速），依据设定的控制规律（换档规律、离合器接合规律等），借助于相应的执行机构（换档电磁阀、比例电磁溢流阀、闭锁执行机构数字阀等），对车辆的动力传动系统进行协调操作，完成车辆的平稳起步。同时，车辆的ecu接受到车速传感器、发动机转速传感器、水温传感器、节气门位置传感器等电子信号，与原设定的程序进行对比，判断什么时候可以换档。

2..传动方案设计：

5. 工作计划

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均用 pdf 格式，上传至“毕业设计管理系统”。译文封面用标准模板。完成开题报告，经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”。开题报告封面用标准模板。

第3周完成运行机构方案与参数设计计算。