畢業(yè)設(shè)計開題報告__某五檔手動變速器傳動機構(gòu)逆向測繪與優(yōu)化分析

1、福建工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 機械與汽車工程學院 學院 車輛工程 專業(yè)設(shè)計（論文）題目 ： 某五檔手動變速器傳動機構(gòu)逆向測繪與優(yōu)化分析 學生姓名 學號 起迄日期 2015年3月6月 設(shè)計地點 福建工程學院 指導(dǎo)教師 洪 亮 2015年 3月 05日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告1. 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫文獻綜述。1.1課題研究背景 隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，人們對汽車綜合性能的要求也日益提高，對汽車的舒適性能和動力性能等要求更加高?，F(xiàn)代汽車廣泛使用活塞式內(nèi)燃機作為動力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當

2、大的范圍內(nèi)變化，為解決這個矛盾在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。汽車變速器作為影響汽車性能的關(guān)鍵部件，其齒輪傳動系統(tǒng)性能的好壞直接影響到汽車各項性能指標。而作為安裝變速器各個部件的基礎(chǔ)件，變速器內(nèi)各齒輪副的強度和剛度對于保證傳動系統(tǒng)的正常工作也起著十分重要的作用3。本課題以某車五檔手動變速器為研究背景，考察對變速器的建模以及分析，一則考察了對三維建模軟件的運用情況；二則在性能與噪聲方面做出了研究。 變速器是車輛的核心部件、是重要的組成部件，它能實現(xiàn)增扭減速，降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，增大扭矩；變扭變速，適應(yīng)汽車在不同的工況下行駛1；畢業(yè)設(shè)計考察對變速器內(nèi)部齒輪副的建模，要求設(shè)計者掌握變速器內(nèi)部零部件的結(jié)構(gòu)，并且

3、對零部件的細節(jié)部位要了解其結(jié)構(gòu)特征，建模時要體現(xiàn)該部位的特征結(jié)構(gòu)。并且要了解各個零部件的主要工作面，熟悉對主要工作面的技術(shù)要求，熟悉主要工作面在變速器工作時的工作狀態(tài)。同時，完成變速器內(nèi)部的三維建模，符合我們的設(shè)計思維習慣，整個設(shè)計過程可以完成在三維模型上討論，直觀并且形象2。因為我們在進行機械設(shè)計時，總是希望零部件能夠讓我們隨心所欲地構(gòu)建，能夠隨意拆卸，能夠讓我們在平面顯示器上構(gòu)造出三維立體的設(shè)計模型，而且希望保留每個中間結(jié)果，以備反復(fù)的設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計。1.2變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 汽車變速器的主要功用有改變傳動比，擴大驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在最有利的

4、工況下工作；二是在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車實現(xiàn)倒退行駛；三是利用空擋中斷動力的傳遞，使得發(fā)動機能夠更好的啟動、怠速，同時方便變速器進行換擋1。 隨著國內(nèi)汽車技術(shù)和制造工藝的不斷進步，我國在手動變速器方面已取得了較大進步，但在自動變速器的技術(shù)和發(fā)展路線上卻相對發(fā)展緩慢。對于今后變速器技術(shù)發(fā)展趨勢，新能源汽車傳動技術(shù)以及變速器對于節(jié)能減排的作用等，都是國內(nèi)汽車行業(yè)當前熱議的話題6。 變速器行業(yè)在歷史浪潮的推動下不斷向前?？梢哉f，社會經(jīng)濟的發(fā)展成就了當今的中國變速器行業(yè)，反過來，變速器行業(yè)也折射出新中國成立以來我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展歷程和輝煌成就。在手動變速器領(lǐng)域，國產(chǎn)品牌已占主導(dǎo)地位，為適應(yīng)

5、當前汽車節(jié)能、環(huán)保、舒適、廉價要求這一新趨勢，更高的傳動效率，更舒適的駕乘感覺，更小的體積和更加簡易可靠的控制模式應(yīng)該成為當今新型變速器技術(shù)的追求目標6。因為手動變速器技術(shù)成熟而且傳動效率高，維修保養(yǎng)成本低。同時，它可以帶給駕駛者充分的駕駛樂趣。另外，手動變速器它的燃油經(jīng)濟性決定了在未來發(fā)展中的重要地位9。 在手動變速器方面，由于經(jīng)過長時間的發(fā)展，其設(shè)計原理和生產(chǎn)工藝、技術(shù)等較為成熟和穩(wěn)定，技術(shù)難度相對于自動變速器較低，而中國國內(nèi)廠家本身就有手動變速器的生產(chǎn)經(jīng)驗，因此在引進國外先進技術(shù)后，消化吸收相對容易，在此基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新，做到立足于本土生產(chǎn)，基本滿足了整車廠商的配套需要，并已實現(xiàn)產(chǎn)品出口；

6、技術(shù)方面，近幾年來，國內(nèi)部分廠家已能夠根據(jù)中國國情實現(xiàn)自主創(chuàng)新；市場方面，國內(nèi)部分廠家已經(jīng)占領(lǐng)了大部分國內(nèi)市場份額。綜上所述，手動變速器在我國還是有一個相對可觀的市場，故選擇研究某五檔手動變速器的逆向測繪和優(yōu)化，來充分的學習和研究變速器在生產(chǎn)和制造的知識。1.3研究的目的和意義手動變速器，也稱手動擋，即用手撥動變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位 置，改變傳動比，從而達到變速的目的。踩下離合時，方可撥得動變速桿。轎車手動變速器大多為四擋或五擋有級式齒輪傳動變速器，并且通 常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動變速在操縱時必須踩下離合，方可撥得動變速桿9。手動變速器是與自動變速器相對而言的，其實在自動

7、變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采 用手動變速器。手動變速器是利用大小不同的齒輪配合而達到變速的。 最常見的手動變速器多為5擋位（4個前進擋 、1個倒擋），也有的汽車 采用6擋位變速器。一般來說，手動變速器的傳動效率要比自動變速器的高，因此駕駛者技術(shù)好，手動變速的汽車在加速、超車時比自動變速車快，也省油1。手動變速箱是有不同齒比的齒輪組構(gòu)成的，它工作的基本原理就是通過切換不同的齒輪組，來實現(xiàn)齒比的變換。作為分配動力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，變速箱必須有動力輸入軸和輸出軸 這兩大件，再加上構(gòu)成變速箱的齒輪，就是一個手動變速箱最基本的組件。動力輸入軸與離合器相連，從離合器傳遞來的動力直接通過輸入軸傳遞給齒輪組，齒輪

8、組是由直徑不同的齒輪組成的，不同的齒輪比例所達到的動力傳輸效果是完全不同的，平常駕駛中的換擋也就是指換齒輪比。因此手動變速器主要的不足有如下幾點：第一是相對于自動變速器來說多了換擋的步驟，使得駕駛的操作變得復(fù)雜化；第二顯而易見就是噪音，噪音的來源有兩個方面，首先是在正常行駛當中由于齒輪副之間的摩擦，以及間隙等等產(chǎn)生的噪音，這部分噪音是可以通過提高生產(chǎn)的剛度和精度來改善的；還有就是駕駛員在更換檔位的過程中產(chǎn)生的噪音，這部分噪音由于同步器的存在降低了很多，但是還是要在駕駛員熟練、正確駕駛的情況下方能得到更好的改善。1.4參考文獻1 陳家瑞.汽車構(gòu)造M.機械工程出版社.2009.2 2 齊從謙.CA

9、TIA V5R21產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計與機構(gòu)運動仿真M.中國電力出版社.2014 3 高娟.汽車變速箱體結(jié)構(gòu)強度分析與優(yōu)化設(shè)計D.吉林大學碩士學位論文.2011 4 北京兆迪科技有限公司.ANSYS Workbench 14.0結(jié)構(gòu)分析快速入門、進階與精通M.電子工業(yè)出版社.2014.4 5 陳秀寧.機械設(shè)計課程設(shè)計M浙江大學出版社.2012.7 6 吳修義.汽車機械變速器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性J.通用機械.2007 7 劉光浩.基于ANSYS的汽車變速器結(jié)構(gòu)靜力分析J.機電工程技術(shù).2011 8 Topological Modeling of a One Stage Spur Gear Transmiss

10、ion J.Chinese Journal Of Mechanical Engineering.2014 9AnalysesandEvaluationonSynchronizerofManualTransmission J.Wanjun Wang School of Instrument Science and Engineerin 2.畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)要研究或解決的問題和擬采用的方法：2.1本課題的研究內(nèi)容以某車5手動變速器為研究對象，利用三維設(shè)計軟件CATIA對變速器內(nèi)部的傳動機構(gòu)進行逆向測繪，并利用DMU模塊對產(chǎn)品進行運動仿真，采用部件的拓撲優(yōu)化理論，利用大型有限元分析軟件ANSYS

11、，對各零部件進行受力分析，最終提出可行的優(yōu)化建議。主要研究內(nèi)容如下：（1）學習汽車變速器傳動系統(tǒng)的工作原理,主要是對變速器不同檔位的轉(zhuǎn)換以及傳動路線的學習，以及齒輪間的嚙合傳動原理的學習；（2）用三維建模軟件CATIA對變速器軸系、齒輪、箱體等建立了三維實體模型、裝配；同時模擬不同工況下變速器的齒輪運動仿真；（3）將變速箱內(nèi)相互作用的部件導(dǎo)入ANSYS進行有限元分析，并記錄分析結(jié)果；（4）結(jié)合變速器箱體受力分析結(jié)果找出變速器零部件最薄弱的部位，提出優(yōu)化方案，對原有模型進行優(yōu)化。2.2 擬采用的方法 2.2.1技術(shù)路線與方法（1）查閱文獻并收集材料對本課題相關(guān)論文、期刊和教材的閱讀理解，吸收相關(guān)

12、的理論知識和方法，確定論文大綱內(nèi)容。（2）齒輪副參數(shù)的獲取利用精度較高的測量工具，獲得齒輪的部分參數(shù)再根據(jù)所學的公式計算出其他的參數(shù)；（3）齒輪參數(shù)的標準化查閱機械設(shè)計手冊輔助完成齒輪參數(shù)的確定；（4）齒輪副的建模通過CATIA軟件學習指導(dǎo)書學習零件設(shè)計模塊以及DMU運動仿真模塊，并掌握基本命令的使用；（5）ANSYS有限元分析通過ANSYS軟件學習指導(dǎo)書和網(wǎng)絡(luò)上的視頻學習資源學習機械產(chǎn)品的有限元分析模塊，并掌握其基本操作； 2.2.2難點與關(guān)鍵技術(shù)（1）實體測繪能力。對5擋手動變速器內(nèi)部零件的建模，實體測繪，變速器部件零件并非簡單的拉伸體，故使得建模的難度增加；（2）齒輪副受力計算，影響齒輪副的受力情況與很多因素有關(guān)，計算過程中要將各種因素的影響都考慮在內(nèi)，增加計算難度；（3）CATIA三維建模軟件的使用。本課題運用的主要軟件之一，主要學習的模塊有零件設(shè)計、裝配設(shè)計以及DMU模塊；（4）ANSYS有限元分析軟件的使用。主要運用應(yīng)力分析模塊，對部件應(yīng)力分析所得結(jié)果符合應(yīng)力要求的安全范圍；指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測）： 該課題從某五檔手動變速器傳動機構(gòu)的改進著手，學習并掌握三維建模軟件CATIA和分析軟件ANSYS的使用，對變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了逆向測繪、改進設(shè)計與分析，獲得齒輪副的運動