變速器設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、機(jī)械變速器設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述摘要車輛的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、駕乘舒適性不僅僅取決于汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，而且在很大程度上依賴于變速器，以及變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配。本文對(duì)國內(nèi)外的變速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，國內(nèi)外先進(jìn)的變速器設(shè)計(jì)方法、科學(xué)的設(shè)計(jì)開發(fā)流程等做了簡要的介紹，根據(jù)我國變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀提出一些問題，并提出了一些合理的解決方案。關(guān)鍵詞：變速器，先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，開發(fā)流程，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)AbstractTheeconomy,powerandridecomfortofvehiclesdependsnotonlyontheengine,butalsotoalargedependentonthetransmissionandt

2、hematchingoftransmissionandengine.Inthispaper,thedevelopmentofdomesticandinternationaltransmissionindustry,theadvancedmethodoftransmissiondesignandscientificdevelopmentprocessareintroducedbriefly.SomeissuesoftheChina'stransmissionindustryandproposedsolutionsarealsoputforward.Keywords:transmissio

3、n,theadvancedmethodofdesign,developmentprocesses,computer-aideddesign1 .研究意義汽車工業(yè)已經(jīng)成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品而變速器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在完成了最基本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也是越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。

4、由此可見，對(duì)汽車的變速器進(jìn)行研究具有十分重要的意義。2 .國內(nèi)外變速器的發(fā)展及先進(jìn)設(shè)計(jì)方法2.1 國內(nèi)外汽車變速器的現(xiàn)狀變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成1,2。在中國，手動(dòng)變速器仍然是車用變速器的主流。國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對(duì)汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐洲市場，原本是手動(dòng)變速器的市場，不斷被自動(dòng)變速器占領(lǐng)。如在英國.現(xiàn)在裝配自動(dòng)變速器的汽車占汽車總量的15%而5年前，這個(gè)數(shù)字是13.5%。預(yù)計(jì)到2012年，北美市場出售的汽車中將只有6%1手

5、動(dòng)擋；2013年歐洲變速器市場上，配備手動(dòng)自動(dòng)一體的變速器將占20%而在中國市場上，自動(dòng)變速器的份額也在迅速增加，可以預(yù)見，帶有自動(dòng)變速器的汽車是未來市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，發(fā)展和掌握自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的方向。而優(yōu)先開發(fā)手動(dòng)自動(dòng)一體變速器具有技術(shù)上的延續(xù)性，對(duì)我國來說具有更大的優(yōu)勢(shì)3M5o2.2 國內(nèi)外變速器的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法近十年以來，我國變速器產(chǎn)業(yè)在新產(chǎn)品開發(fā)方面特別重視，無論是從資金的投入，還是人力物力的投入，都是空前巨大的。十幾年前，我們開發(fā)的大部分變速器產(chǎn)品都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是這些新產(chǎn)品的開發(fā)流程是不完整的，而隨著我國這些年的高速發(fā)展，我國變速器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)流程也逐

6、漸與國外接軌。一個(gè)完整的變速器新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)流程通常包括：1.潛在顧客的信息收集。2.變速器市場調(diào)查、確定開發(fā)方向。3.制定技術(shù)方案（識(shí)別顧客關(guān)鍵需求、確定布置方案、細(xì)化顧客需求、設(shè)定開發(fā)目標(biāo)等）。4.可行性分析。5概念設(shè)計(jì)（Ratio的選擇、道路載荷譜的確定、建立分析模型、Package及靜態(tài)動(dòng)態(tài)間隙分析等）。根據(jù)市場的需求來確定的設(shè)計(jì)方案研究方向，對(duì)顧客需求進(jìn)行科學(xué)分析并用于完善設(shè)計(jì)，通過計(jì)算機(jī)輔助和科學(xué)分析來完成設(shè)計(jì)。這種科學(xué)的設(shè)計(jì)方法可以有效縮短研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)成本，以盡可能小的代價(jià)生產(chǎn)出符合市場需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品我國的汽車及各種車輛的零部件產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上和發(fā)達(dá)國家存在著一定的差距

7、，其中一個(gè)重要原因就是設(shè)計(jì)手段落后，發(fā)達(dá)國家在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)上早以進(jìn)入了分析設(shè)計(jì)階段，他們利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)等應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，采用機(jī)械CA晾統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行建模、分析、仿真、干涉檢查，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)，大大地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率，減少了試驗(yàn)費(fèi)用，縮短了產(chǎn)品更新周期。而我們的設(shè)計(jì)手段仍處于以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主的二維設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)完成后在投產(chǎn)中往往要進(jìn)行很大的改動(dòng)，使得產(chǎn)品開發(fā)周期很長，性能質(zhì)量低等。為改變我國的車輛零部件的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)手段的落后狀況，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高市場競爭力，有必要開發(fā)一些適合中國國情的汽車及零部件的CAD系統(tǒng)，對(duì)已開發(fā)

8、的CA際統(tǒng)需進(jìn)一步提高和完善7,8。隨著CADK術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，許多國家和部門都對(duì)其進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，隨之開發(fā)并形成一些成套硬件和軟件系統(tǒng)。在美國、日本及歐洲發(fā)達(dá)國家中，利用CADft術(shù)解決眾多繁瑣的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算。形成了以圖形系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以數(shù)據(jù)庫為核心、以工具系統(tǒng)為支撐和以分析計(jì)算為應(yīng)用的集成化系統(tǒng)。在日本，CAD勺主要發(fā)展方向是提高圖形的處理技術(shù)，以更高的繪圖質(zhì)量和速度來提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)的周期。同時(shí)作為圖形系統(tǒng)必須提供更為通用的接口，同CAM（統(tǒng)連接以滿足加工制造自動(dòng)化的需要。美國的CADg術(shù)一直處于領(lǐng)先地位，其主要目標(biāo)就是建立完善的CAD/CAM集成系統(tǒng)。美國汽車工業(yè)最

9、早應(yīng)用了CADS統(tǒng)。美國通用汽車公司、福特汽車公司等都已廣泛應(yīng)用CADK術(shù)。他們將結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度等計(jì)算、三維實(shí)體造型應(yīng)用于汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)中，將CADCAPPCAMCAE集成，使生產(chǎn)效率提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，市場響應(yīng)速度提高，從而大大地提高了他們的競爭力，為他們帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。他們應(yīng)用的CADt件主要有PRO/EUGCATIAIGES等。11,12o國外的這些汽車公司已有CAD®序，但涉及各公司的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范及試驗(yàn)都很保密，不可能公開與國外相比，我國的汽車工業(yè)在CADJ面起步較晚，發(fā)展比較慢。目前一些高校和大中型企業(yè)已開始進(jìn)行CAD勺研究，在產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)后的計(jì)算機(jī)繪

10、圖及有限元分析等方面已陸續(xù)取得一些效果。但總的來講國內(nèi)工廠多數(shù)是依賴傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法一經(jīng)驗(yàn)類比法，對(duì)引進(jìn)產(chǎn)品主要是測繪仿制，難以滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的客觀要求。采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，是提高自行設(shè)計(jì)、消化吸收和國產(chǎn)化的極其重要手段。3 .我國當(dāng)前面臨的問題變速器是傳統(tǒng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件。變速器的性能對(duì)整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性等有著重要的影響。近年來，隨著汽車保有量的大幅上升，駕駛經(jīng)驗(yàn)欠缺的司機(jī)數(shù)量的急劇增加以及石油價(jià)格的不斷上漲，能源危機(jī)似乎一觸即發(fā)，人們迫切需要一種操縱簡便、節(jié)能環(huán)保的汽車。隨著人們對(duì)車輛駕駛舒適性的要求不斷提高，自動(dòng)變速器的應(yīng)用越來越廣泛。自主開發(fā)自動(dòng)

11、變速器是近年來國內(nèi)變速器企業(yè)面臨的又一巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)也是關(guān)系到未來我國變速器行業(yè)發(fā)展的核心問題10。中國自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)受阻的主要原因是，專業(yè)化、模塊化、機(jī)電液氣配套產(chǎn)業(yè)鏈沒有形成以及數(shù)控化加工與檢測線的短缺。中國國內(nèi)變速器產(chǎn)業(yè)正面臨由手動(dòng)到自動(dòng)的快速轉(zhuǎn)型期，如果不能較快地實(shí)現(xiàn)自主產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，自主的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)將有被摧垮的危險(xiǎn)。隨著中國市場對(duì)外開放程度的加大以及我國汽車工業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，諸多國際變速器巨頭，包括采埃孚、伊頓、艾里遜、博格華納等，紛紛涌入中國搶占市場。中國變速器企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，很多的國際自動(dòng)變速器巨頭已經(jīng)完成了其在中國的戰(zhàn)略布局。只賣產(chǎn)品、不賣核心技術(shù)的手段使中國的自

12、動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)對(duì)外資依賴性日益加強(qiáng)，每年的進(jìn)口額已達(dá)100億元左右。隨著這種局面的加劇，預(yù)計(jì)未來3到5年我國的變速器行業(yè)將面臨深度的洗牌和市場整合。因此我國汽車企業(yè)在變速器領(lǐng)域的研發(fā)投入，布局和技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。4 .應(yīng)對(duì)方案根據(jù)我國汽車變速器的技術(shù)條件和市場情況，對(duì)于未來20年的中國市場，可以得出以下結(jié)論：手動(dòng)變速器在短期內(nèi)仍將主導(dǎo)市場，但自動(dòng)變速器將不斷受到市場青睞，其中，雙離合器技術(shù)潛力巨大。國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對(duì)汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐洲市場，原本是手動(dòng)變速器的市場，不斷被自動(dòng)變速器占領(lǐng)?？梢灶A(yù)見，帶有自動(dòng)功能變速器的汽車是未來市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，發(fā)展和掌握自動(dòng)變

13、速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的方向。變速器將成為企業(yè)提高產(chǎn)品競爭力的利器以及消費(fèi)者購車行為中關(guān)注的重點(diǎn)，汽車企業(yè)在變速器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將是關(guān)系到汽車企業(yè)發(fā)展競爭的關(guān)鍵，而且還將影響到未來整車競爭的格局網(wǎng)。60年前，我國一窮二白，還不具備汽車生產(chǎn)能力。但是經(jīng)過了60年的發(fā)展，國內(nèi)手動(dòng)變速器的開發(fā)、生產(chǎn)能力已接近國際先進(jìn)水平。目前我國汽車業(yè)的“十二五”規(guī)劃正在制定中，總體目標(biāo)仍是強(qiáng)調(diào)我國汽車工業(yè)發(fā)展要從汽車大國向汽車強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。未來五年，中國汽車業(yè)將從過去的做大規(guī)模轉(zhuǎn)向做強(qiáng)實(shí)力。具體來看，一方面提倡發(fā)展包括新能源汽車在內(nèi)的節(jié)能汽車；另一方面，提倡通過兼并重組、淘汰落后產(chǎn)能來解決結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩

14、問題。而就變速器產(chǎn)業(yè)來看，雖然目前自動(dòng)變速器成為中國變速器行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的攔路虎，但是我國已發(fā)展成為全球性的汽車產(chǎn)銷大國。只要我們繼續(xù)加大對(duì)汽車專業(yè)人才培養(yǎng)的支持力度，堅(jiān)定不移地堅(jiān)持自主開發(fā)，采取更科學(xué)的開發(fā)流程，多利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助方法來參與設(shè)計(jì)，中國變速器企業(yè)定能夠突破自動(dòng)變速器的技術(shù)瓶頸，為變速器行業(yè)新的征程開個(gè)好頭。參考文獻(xiàn)1王望予.汽車設(shè)計(jì)M.第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004:78-113.2陳家瑞.汽車構(gòu)造(下)M.第3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009:41-973吳修義.國內(nèi)組合式機(jī)械變速器的現(xiàn)狀與發(fā)展.重型汽車J,2003(6):11-144王力.中國汽車變速器行業(yè)發(fā)展的五大階段.中國汽車報(bào)J,2009(8):12-165吳修義.國內(nèi)組合式機(jī)械變速器的現(xiàn)狀與發(fā)展.重型汽車J,2003(6):35-416張軼.變速器產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)流程探討.汽齒科技J,2008(1):23-297馬超圣.對(duì)汽車機(jī)械變速器齒輪設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討.汽車研究與開發(fā)J,2003