本科畢業設計開題報告某輕型載貨汽車手動變速器設計Designofmanualtransmissionforalighttruck學生學號：學生姓名：專業班級：J車輛工程1503指導教師姓名：指導教師職稱：2019年3月PAGE一、基本情況課題情況課題名稱載貨汽車手動變速器設計課題來源自選開題時間2019年3月計劃完成時間2019年6月注：課題來源指自選課題，還是項目課題。項目課題課題要注明項目的名稱及來源。二、課題的背景分析（課題所涉及問題在國內外的研究現狀綜述，不少于1500字）汽車的變速器分為手動變速器、自動變速器、手自一體變速器、無級變速器、雙離合器自動變速箱等。變速器能夠改變傳動比，增加驅動輪的轉速和轉矩的變化區間,以適應時常改變的起步、加速、上坡等行駛要求。在發動機的旋轉方向不變的前提下,使汽車能倒退行駛，使發動機在有利的工況下工作，應用空檔,中止動力傳遞,從而使發動機能夠啟動,怠速,且便于進行動力輸出及變速器的換檔。手動變速器的作用主要是在汽車行駛過程中通過駕駛員對操作桿操作，變動不同齒輪的位置，實現不同的速度的傳遞。在換擋的過程中對傳動軸的轉動角速度進行了改變，通過角速度實現汽車速度的變化。手動變速器剛問世的時候檔位選擇并不多，對于駕駛人員的要求比較高。由于手動變速器具有技術成熟、構造簡單、成本較低、動力傳遞效率較高等優點，其在國內乃至全球汽車市場中長期占據主導地位。國內許多人對手動變速器有一定的研究。例如侯成偉等研究了乘用車手動變速器換擋性能的評價流程、評價內容、評價方法和評價標準，建立了手動變速器主客觀換擋性能評價標準,完善了體系流程能力。吉林大學劉巖通過研究某變速器嘯叫問題改善途徑,實現手動變速器的NVH性能提升，對齒輪的參數設計方法進行研究,通過計算得出一組理想的齒輪設計數據，以齒輪嘯叫噪音改善為研究目的,實現變速器NVH性能提升,并提出完整的嘯叫噪音解決方法。吉林交通職業技術學吳慶玲等通過對手動變速器匹配方法的介紹,總結出整車匹配的數學模型,分別采用等比級數法和等差級數法確定低檔總速比和檔位數,闡述了變速離合分離系統匹配設計、選換檔操縱匹配設計、懸置點匹配設計、動力輸出匹配設計、電器設備匹配設計,為變速器與整車匹配設計提供支持。自動變速器是通過液力變矩器以及行星齒輪來傳動發動機的動力，相對于手動變速器來說自動變速器能讓開車變得簡單方便，它能根據油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。汽車上常用的自動變速器有以下幾種類型：液力自動變速器、液壓傳動自動變速器、電力傳動自動變速器、有級式機械自動變速器和無極式自動變速器。液力自動變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統構成，主要包含自動離合器和自動變速器兩大部分。它能夠根據油門的開度和車速的變化，自動的進行換擋。第一臺載貨液力機械變速器產品于1948年由艾里遜公司制造，該產品的結構形式與包括全液壓和手動控制結合的多重控制方案為后來液力機械變速器技術的發展奠定了基礎上世紀五十年代，國外工程師設計了五個檔位的汽車變速器，這也是當前汽車常用的模式。徐杰、田晉躍等研究了液力機械變速器的工作特性對整車性能的影響，他們是根據液力機械變速器臺架試驗的測試項目，研究了變速器動態工作性能，利用AMESim建立了變速器的動態仿真模型，主要包括發動機模型、變矩器模型和電液控制模型，并通過仿真得到變速器傳動效率、空載功率損失和離合器換擋油壓的變化曲線。試驗結果表明，變速器基本符合設計要求，工作性能良好；與仿真結果的對比證明了仿真模型的正確性。我國在80年代才開始逐步開展動力傳動系統合理匹配方面的研究工作。中國北方車輛研究所車輛傳動重點實驗室高子茵等針對新型戰術車輛的液力自動變速器設計了兩參數動力性換擋規律,并用MATLAB/Simulink建立整車模型進行仿真。,引入加速度參數設計動態特性的換擋規律,制定模糊控制器來修正換擋點后,三參數的換擋規律動力性又進一步得到提升。20世紀90年代開始國外一些先進的變速器產品開始引入了電控自動變速技術。隨著電子與自動控制技術的不斷發展，目前半自動甚至全自動換擋式的液力變速器已經成為載貨汽車變速器的主要發展方向。1972年美國通用公司開展的針對車輛經濟與動力性評價來設計變速器。目前手自一體車型大為興起，“手自一體”是將汽車的手動換擋和自動換擋結合在一起的變速方式，手動檔因為可以自由調節檔位及轉速，其實就是在手動變速器的基礎上增加了自動變速操縱系統而組成，因此操作起來更加靈活，檔位越多操控也就越精確，燃油經濟性也更好。手自一體變速器由德國\o"保時捷"\t"/a/20101012/_blank"保時捷車廠在911車型上首先推出，稱為Tiptronic。目前，技術先進的手自一體變速器越來越多的裝備到國產車中。其中最具代表性的為：\o"標致"\t"/a/20101012/_blank"標致307的Tiptronic、\o"奧迪"\t"/a/20101012/_blank"奧迪的Multitronic、\o"福特"\t"/a/20101012/_blank"福特\t"/a/20101012/_blank"蒙迪歐的Durashift5等。廣東交通職業技術學院高永強對這種變速器進行過研究，這種變速器將AT和MT的優勢結合在一起,既有自動換擋的輕松方便,又有手動換擋的駕駛體驗,是目前較為先進的變速技術,已經成為越來越多車型的標準配置。無級變速器系統是由兩組變速輪盤和一條傳動帶組成的，要比傳動自動變速器結構簡單，體積更小，它可以自由改變傳動比，從而實現全程無級變速，使汽車的車速變速平穩。對于無極變速器的研究例如中國船舶重工集團第七六〇研究所梁啟萌設計了一種新型的等比式液壓及細節無極變速器,并對其進應用特性進行了研究分析。從梁啟萌仿真研究結果來看,此種設計方案完全滿足車輛動力性能等各方面要求,可以給液壓機械無極變速器工程的應用提供借鑒。

方升分析了無級變速器傳動過程中的各項優化參數,并通過實驗優化金屬帶式無級變速器傳動性能,以傳動重合度最大化和變速器體積最小化為目標函數進行優化研究。DSG雙離合變速器是近年來最受關注的一項技術，它的系統主要由兩組離合器片集合而成的雙離合器裝置，一個由實心軸及其外套筒組合而成的雙傳動軸機構，以及控制單數和雙數檔位的兩組齒輪。全球第一款DSG雙離合變速器是由\o"大眾"\t"/a/20101012/_blank"大眾汽車推出。DSG通過與變速箱控制模塊相連的電池閥來調節控制雙離合器的結合壓力。發動機動力通過曲軸和一個雙質量飛輪傳遞到雙離合器。離合器1負責控制奇數檔位，離合器2負責控制偶數檔位和倒檔。相當于將兩套變速系統合二為一。江蘇大學對拖拉機雙離合變速器分離結合控制策略進行研究,具體闡述拖拉機雙離合變速器分離結合的控制策略,從而提高雙離合變速器的應用水平。研究了DSG的結構特點和工作原理，分析了雙質量飛輪扭轉減振器的結構組成與性能;對比分析了干式和濕式DSG的優缺點;介紹了DSG的電子控制系統和液壓控制系統;分析了DSG的換擋工作過程及動力傳遞路線。建立了發動機和整車仿真模型;研究了DSG換擋過程動力學模型,深入分析了其在換擋過程中先后經歷的低擋轉矩相、慣性相和高擋轉矩相等階段,建立DSG換擋過程仿真模型;建立兩個離合器油壓變化規律、沖擊度和滑摩功的仿真模型。分析了換擋品質的影響因素;根據兩參數換擋規律,對最佳動力性換擋規律和最佳經濟性換擋規律進行計算,建立換擋規律特性圖;綜合考慮沖擊度和滑摩功,建立換擋品質綜合評價指標;對二擋升三擋進行仿真分析,得到換擋品質綜合評價指標,以及最優的油壓變化規律,并對仿真結果進行了分析,驗證了沖擊度和滑摩功是一對矛盾的評價指標,同時DSG在換擋過程中會產生寄生功率現象。對DSG在換擋的過程中產生的寄生功率現象進行了深入分析;基于模糊控制理論,優化換擋控制策略;對加入模糊控制的DSG換擋過程進行仿真,對比研究了優化前后的仿真結果,達到明顯的優化效果,消除了離合器在換擋的過程中寄生功率現象的產生,驗證了本文基于模糊控制理論提出的優化換擋控制策略的合理性,有效提高了變速器的換擋品質。三、課題的研究價值（課題的價值及實際指導意義）近年來，我國汽車工業發展突飛猛進，汽車變速器的種類更是層出不窮，目前主要分為手動變速、自動變速和無級變速等幾種方式。但無論技術如何發展，手動變速器永遠是主要技術，當代汽車上普遍選用往復式活塞內燃機作為動力來源,其轉矩及轉速變化范圍較小,而相對繁雜的使用前提要求汽車驅動力及車速應在較大范圍內變化。本課題將要探索載貨汽車手動變速器的設計以適應載貨汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速的不同要求的需要，從而提高工業效率，為我國經濟發展提供理論支撐。四、課題的實施方案1、課題的主要論點和擬采用的研究方法本次設計的為手動變速器，采用三軸式5+1檔變速器，通過變速器較大的傳動比變化范圍，能夠滿足車輛在不同工況下的要求，從而達到經濟性及動力性的要求。變速齒輪選擇斜齒圓柱型齒輪；換擋方式采用鎖環式同步器，并設計有自鎖、互鎖與倒檔鎖的機構，防止變速器在工作過程中出現脫檔、亂檔以及誤掛倒檔的情況。操縱機構有鎖止裝置，可使換擋動作簡單、省力，減輕駕駛員疲勞程度，及得到必要的手感，采用直接操縱。在原有的基礎上增加一個超速檔，這樣可以使汽車的動力性和經濟性有更大地提高。2、課題的研究重點、關鍵及解決的思路本課題是對手動變速器的設計，重點是首先確定變速器的中心距及齒輪軸系的排布，確定變速器的大概輪廓，然后進行各個零部件的設計。根據齒輪軸、同步器和操縱機構等安裝零件的大小及位置設計變速器殼體。最后校對殼體的強度設計。變速器應與發動機參數匹配，以保證汽車具有良好的動力性與經濟性，應正確選擇變速器的檔位數和傳動比，并設置空檔以保證汽車在必要時能將發動機與傳動系長時間分離；設置倒檔使汽車可以倒退行駛。3、課題的預期成果（1）設計的變速器使駕駛員操縱簡單、方便、迅速、省力；（2）設計的變速器傳動效率高，工作平穩、無噪聲；（3）設計的變速器體小、質輕、承載能力強，工作可靠；（4）設計的變速器制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長；4、開展課題研究擬搜集的資料、主要參考文獻（不少于15篇）、實驗設備的支撐及解決方法主要參考文獻張凌.汽車機械式變速器的設計與分析[J].廣東蠶業,2018,(第7期).趙德祥,秦睿.中國汽車變速器的使用現狀與發展趨勢[J].公路與汽運,2015,(1):26-29.陳家瑞.汽車構造（下冊）［M］.北京：人民交通出版社，2006.張思佳,于沐含,于艷輝,沈天宇.YZ1020S輕型載貨汽車變速器設計[J].時代汽車,2017(24):52-54.[5]孫勇.低速載貨汽車變速器的設計形式探析[J].時代農機,2015,42(04):52-53.[6]徐杰,田晉躍,蘭士新,周平.液力機械變速器工作特性研究與試驗[J].礦山機械,2014,42(12):37-43[7]楊克軍,沈銀州,陳德軍.國內高端輕型載貨汽車變速器發展與新技術應用[J].現代零部件,2013(12):52-55.[8]侯成偉,孟祥媛,汪祿剛,李洋.乘用車手動變速器換擋性能評價研究[J].汽車工業研究,2018(10):52-56.[9]吳慶玲,蘇兵,曹磊.裝載機液力機械變速器的研究與發展現狀[J].工程機械文摘,2014(06):65-67.[10]占強.換擋新技術新一代手自一體變速器AMT[J].世界汽車,2007(07):80-81.[11]高永強,何淑梅.手自一體變速器的應用探析[J].廣東交通職業技術學院學報,2008(02):45-47.[12]梁啟萌.等比式液壓機械無級變速器的設計與仿真研究[J].工程技術研究,2017(06):118-119.[13]方升.金屬帶式無極變速器傳動性能優化研究[J].世界有色金屬,2017(22):43-44.[14]陳聰聰,魏晗,李彬.拖拉機雙離合器自動變速器換擋控制策略研究[J].科技與創新,2018(11):92+95.[15]劉云.雙離合自動變速器換擋品質仿真研究[D].江蘇大學,2017.[16]王志紅．手動變速系統優化及換檔質量評價研究［D］．武漢．武漢理工大學．2013．5．24．[17]TERASHIMAKOJI.

AUTOMATICCONTROLMANUAL-TRANSMISSIONANDMETHODOFCONTROLLINGTHESAME

[P].國外專利:JP2012127413,2012-07-05.[18]AleksandrBlokhin.TheAutomaticControlSystemoftheMultistageManualTransmission[A].ScienceandEngineeringResearchCenter.Proceedingsof2015InternationalConferenceonElectrical,ElectronicsandMechatronics（ICEEM2015）[C].ScienceandEngineeringResearchCenter:ScienceandEngineeringResearchCenter,2015:5.[19]ChengTianyou.Researchanddevelopmentofautomaticgearshiftingsystemforautomobilemanualtransmission[A].信息化與工程國際學會.Proceedingsof20163rdInternationalConferenceonMaterialsEngineering,ManufacturingTechnologyandControl(ICMEMTC2016)[C].信息化與工程國際學會:計算機科學與電子技術國際學會(ComputerScienceandElectronicTechnologyInternationalSociety),2016:7.[20]ZhangZhijun.AStudyonBeat-rattlePhenomenonofManualTransmission[A].中國汽車工程學會.第19屆亞太汽車工程年會暨2017中國汽車工程學會年會論文集[C].中國汽車工程學會:中國汽車工程學會,2017:6.[21]ZhaoyangZou.StaticShiftPerformanceEvaluation