某变速器的结构设计与三维建模开题报告

 2022-11-11 10:57:41

1. 研究目的与意义

手自一体自动变速器是一种液力式自动变速器,目前在轿车上应用很多,该自动变速器包括齿轮式有级变速机构、液力变矩器和液压控制系统、电子控制系统三大部分,本课题根据设计要求,对变速器内部各个传动部件进行选择与设计,对各零部件进行三维建模,并在其基础上进行虚拟装配。本课题难易程度适中,参考资料全面,适合于对机械类本科生的工程能力的全面培养。

装有手自一体自动变速器的汽车能根据路面状况自动变换传动系统的传动比,驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。手自一体自动变速器具有操纵轻便性、行驶安全性、乘坐舒适性、越野通过性及减少发动机排气污染,已成为现代轿车配置的一种发展方向。

2. 课题关键问题和重难点

手自一体自动变速器主要由齿轮式有级变速机构、液力变矩器和液压控制系统、电子控制系统三大部分所组成。在对本课题的设计中需要对变速器的内部结构有一个清晰地认识,熟知变速器的工作原理和工作方式。针对变速器内部各个部件的选择与设计,这是需要根据本课题中关于所设计车辆的基础资料进行总体分析计算,从而确定出各零部件的尺寸。另外零件图和装配图通过软件AutoCAD完成,而各零部件的三维建模,可由软件PRO/E完成。

本课题的设计是建立在熟练掌握汽车自动换挡工作原理,由于缺乏对变速器的认识以及实际的操作,所以在分析各零部件的结构中存在一定的困难。掌握液力变矩器和自动变速器的机械变速机构在换挡过程中的工作原理,如何进行自动挡与手动挡的切换,行星齿轮变速器机构的挡位分析也是难点。在用AutoCAD进行装配总图的设计时,由于设计到大量零部件,所以将是一个庞杂的任务。PRO/E三维建模软件的使用,对不规则零件建模存在很大的难度,需要好好研究。

3. 国内外研究现状(文献综述)

手自一体自动变速器是一种液力式自动变速器,该自动变速器包括齿轮式有级变速机构、液力变矩器和液压控制系统、电子控制系统三大部分。

目前,常见的自动变速器分类方式有以下几种。按汽车驱动方式分类:按汽车驱动方式的不同,自动变速器可分为后轮驱动自动变速器和前轮驱动自动变速器两种。它们在结构和布置上有很大的不同,但在工作原理上没有区别。按传动比变化方式分类:按传动比变化方式不同,自动变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。有级式自动变速器是指在机械齿轮式变速器的基础上实现自动控制的变速器,也称为电控机械自动变速器。无级式自动变速器主要是指目前车辆上获得成功应用的金属带式无级自动变速器。综合式自动变速器是指实现自动控制的液力机械式变速器,即液力机械式自动变速器。按档位数目分类:按档位数目不同,自动变速器可分为3个前进挡、4个前进挡和更多个前进挡等形式。液力机械式自动变速器与电控机械自动变速器的挡位数均是指其机械式变速器部分的前进挡传动比数目。其中,液力机械式自动变速器从最初的二挡已经发展到现在的八挡。按变速控制方式分类:按变速控制方式的不同,自动变速器可分为液控液压式和电控液压式两种。液控液压自动变速器是通过机械手段,在手控制阀选定位置后,由反映节气门开度的节气门阀和反映车速的调速器阀把节气门开度和车速等参数转变为液压控制信号,按照设定的换挡规律直接控制换挡阀进行换挡。而电控液压自动变速器是在手控制阀选定位置后通过反映节气门开度的节气门位置传感器和反映车速的车速传感器把节气门开度和车速等参数转变为电信号,并输入电子控制单元,电子控制单元根据这些信号,按照设定的换挡规律控制液压阀和液压执行机构进行换挡。按操纵方式分类:按操纵方式的不同,自动变速器可分为半自动变速器和全自动变速器。半自动变速器仅在汽车起动和部分挡位自动换挡,不能在全部换挡范围内自动换挡。而全自动变速器在变速器全部挡位范围内均能实现自动改变变速器的传动比,其操作简单,但显得单调,缺乏驾驶乐趣。

在手自一体自动变速器的历史进程中,第一个自动变速器是一种两档变速器,随着发动机转速的升高,利用离心重块挂入高速档。在第二次世界大战的前几年,轿车制造厂家竞相开发生产使用可靠的自动换档变速器,带有液压、电子或真空驱动的换档杆。汤普森的第一个设计是1937年奥兹莫比尔牌轿车采用的自动安全变速器,是带有两套行星齿轮的液力驱动四档变速器。1939年,克莱斯勒公司推出一种液压驱动的三档同步变速器,在发动机和传统摩擦离合器之间带有一只液力偶合器。1941年,该公司改用真空自动变速器,是用手动两档串联一个真空驱动超速档,结果在4个前进档中仅一半是自动挂档的。奥兹莫比尔公司在其1940年的车型上装备了一种液压自动变速器,这是首次在美国大批量生产的轿车上采用全自动变速器。自动变速器最重要的改进是别克公司在第二次世界大战期间为坦克车开发的一种液力变矩器。进人70年代之后,美国三大汽车公司启用液力变矩器。在80年代和90年代,为了获得最佳的汽车平顺性、燃料经济性和排放性能,在液力变矩器上开始采用了电子控制装置。现如今,在美国,AT(液力自动变速器)占有绝对优势。这主要是因为,其自动变速器发展较早,消费者要求汽车必须操控简单,驾乘舒适,且对油耗并不敏感。这种消费习惯造就了美国以AT为主的自动变速器市场。欧洲消费者喜欢手动控制对机械带来的控制感,并且对油耗比较看重,所以自动变速器发展空间一直不大。具有节能和运动特性的DCT(双离合自动变速器)出现后,立刻成为欧洲市场的宠儿。日本是世界上CVT(无级变速器)装车率最高的市场。日本消费者对CVT这种可以使发动机一直工作在同一转速区间保持低噪声,并连续加速的变速器青睐有加。在我国,自动变速器市场近些年每年都在以20%的速度增长,但该行业毕竟起步晚,基础薄弱,大量自动变速器依然依赖进口。自主品牌企业开发了一些新产品,但多数没有形成产业化。

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4. 研究方案

首先是机械装置总体设计方案的确定。根据该车辆的最大功率确定原动机,在满足不同任务的运动和动力要求的同时,对机械装置结构及工艺可行性进行分析比较,优先选用结构简单、工艺要求低的结构。

传动装置各级传动比的分配结果对传动装置的外廓尺寸和重量均有影响。确定齿轮结构,合理分配传动比,选择最佳功能和尺寸结构的工艺方案。对于不同的传动形式、不同的工作条件下,其传动比一般应在推荐范围内选取,不要超过最大值。各级传动零件应做到尺寸协调,避免发生相互干涉,且要易于安装。进行齿轮齿数、齿轮型号、中心距、轴承型号的选用,轴向力、轴所受剪切力、齿轮、轴承受力的计算。

尽量使传动装置的外廓尺寸紧凑或重量较小。传动零件的计算包括连杆机构、凸轮机构等,确定零件的参数和主要结构尺寸。传动装置装配图和零件结构设计的主要任务是设计出各零件的形状和尺寸,相对位置、装配关系和要求,通过AutoCAD软件将装配图画出。

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5. 工作计划

毕业设计前一学期末完成英文翻译,收集、查阅、文献资料并准备开题报告。

第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料,撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至毕业设计管理系统。变速器总体分析,计算。

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