传动系开题报告.docx

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传动系开题报告

A工黑孝規

毕业设计〔论文〕开题报告

设计〔论文〕题目:

DXS7101传动系统设计

院系名称:

汽车与交通工程学院

专业班级:

车辆工程10-9班

学生姓名:

邢程

导师姓名:

田芳

开题时间:

2021年3月26日

指导委员会审查意见：

签字：

年

月

日

.一、课题研究目的和意义

1.研究目的

汽车是现代人们生活中重要的交通工具，它是由多个系统组成的，传动系统就是其中一个重要的组成局部。

汽车发动机所发出的的动力靠传动系传递到启动车轮。

传动系一般由离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴等组成。

其基本功用是将发动机发出的动力传给汽车的驱动车轮，产生驱动力，使汽车能在一定速度上行驶。

传动系具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能，与发动机配合工作，能保证汽车在各种工况条件下正常行驶，并具有良好的动力性和经济性，在汽车设计中举足轻重。

2.研究意义

据中国汽车工业协会2021年1月10日公布的数据，过去一年，我国生产汽车2211.68万辆，同比增长％，销售汽车万辆，同比增长13.87％，连续五年成为世界第一。

而汽车的传动系，可以保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能，使汽车具有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地别离。

是汽车上不可或缺的极为重要的一局部。

对传动系的研究将影响着汽车的整体性能的优良。

二、文献综述

1.国内外现状

汽车传动系统是汽车底盘的核心局部,它能有效完成动力由发动机向车轮的动力传输,改变速比特性实现变速变矩,完成转弯时左右轮的差速等工作。

对汽车传动系统的研究,关系着汽车的动力性、稳定性和燃油经济性等车辆运用指标。

随着我国汽车产业的开展,每年数以千万计的各式车辆上路奔驰,能源短缺、环境污染等问题逐步凸现,这使得针对汽车燃油经济性的研究刻不容缓。

传动系统作为汽车传递动力的最主要环节,对其传动效率的研究十分重要。

汽车从1886年诞生至今，经历了100多年的开展历史。

汽车在1898年以前，发动机动力输出后直接通过齿轮传给驱动轴，因而限制了发动机的安装位置只能紧靠驱动轮轴，使汽车的造型设计产生了困难。

法国雷诺汽车公司的创始人路易斯•雷诺，通过多年的苦心钻研和实验，终于试制出了万向节和差动轴齿轮，从而解决了发动机动力必须紧靠驱动轮轴安放的限制。

1898年，雷诺将公司的雷诺Dion汽车由三轮改装成四轮微型汽车，并将万向节和差动轴齿轮第一次装上汽车。

正因为万向节的创造，才有了今天的前置后驱动，后置前驱动汽车，它标志着汽车传动技术走向成熟。

汽车传动系可分为机械传动、液力—机械传动和电传动等类型，机械传动系由离合器、变速器、传动装置和驱动桥等组成。

万向节传动应适应所联两轴的夹角机相对位置在一定范围内的不断变化且能可靠而稳定地传递动力，保证所联两轴能等速旋转，且由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动机噪声应在允许范围内，在使用车速范围内不应产生共振现象。

此外，万向节传动还要求传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。

汽车传动系总任务是传递发动机的动力，使之适应于汽车行驶的需要。

在一般汽车的机械式传动中，有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。

首先是因为绝大多数的发动机在汽车上是纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得有驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。

其次是因为变速器的主要任务仅在于通过选择适当的档位数及各档传动比，以使内燃机的转矩—转速特性能适应汽车在各种行驶阻力下对动力性与经济性的要求，而驱动桥主减速器的功用那么在于当变速器处于最高档位时，使汽车有足够的牵引力、适当的最高车速和良好的燃料经济性。

对于汽车传动系中的十字轴万向节、传动轴、主减速器、差速器的设计和汽车其他零部件的设计有着相似的开展过程，主要是经过了经验设计、以科学实验和技术分析为根底的设计。

目前出现的以电子计算机为手段，以网络为根底，建立在现代管理技术之上，运用工程设计的新理论和新方法。

经验设计，即产品设计以生产技术中的经验数据为依据，运用一些附有经验常数的计算公式为主要方法，这样的设计由于缺乏准确的设计数据和科学的计算方法，使产品的结构平安系数取得偏大，所设计零件过于笨重。

从设计计算到投产的过程要动用大量的人力物力和经历比拟长的时间，这样造成产品的设计周期长，生产本钱也非常的高。

到了五、六十年代，测试技术有了很大的提高，汽车设计及零部件的开发由经验

设计开展到以科学实验和技术分析为根底的设计阶段，特点是采用模拟技术等新的测试方法，在新产品技术设计前进行了燃烧循环、热循环、冷起动、应力与应变、材料疲劳和振动等试验，从各方面对产品结构和零部件的性能、强度进行测试。

对于这种设计方法虽然在零部件的性能上有了保证，但是产品开发的周期长，动用的人力和物力还是比拟大，产品的设计本钱还是很高⑴0

基于计算机技术的现代设计方法能实现计算结果最优化，设计过程高效化和自动化那么大大提高了产品设计的质量、精度和效率，并将产品的适应性、经济性、可靠性统一起来，能够设计出性能优良、经济效益显著的新型产品，完全可以适应剧烈竞争的市场需要[2]0

直到计算机技术的开展，以及相应的大批的具有CAD/CAE/CAM能的工程软件

ANSYSADINASOLIDWORKSJGI-DEAS等的广泛的应用，才使得对复杂的制动器研究对象的分析得到了飞速的开展，现在对汽车传动系的设计可以在得出相关参数后直接利用三维制图软件进行离合器各个零部件的三维实体建模、装配，这样可以立体的直观的看到所设计的汽车传动系的实体以使所开发设计的产品的性能到达最优的目的⑶°这样利用电脑软件辅助制图不仅缩短了产品的开发周期，而且也提高了产品的质量，大大降低了产品的开发本钱，这样也就使产品在剧烈的市场经济竞争中更具有竞争力。

如下一些专门进行具体问题分析的研究：

吉林工业大学汽车教研室主编的?

汽车设计?

和刘惟信主编的?

汽车设计?

，还有韩德恩译文的?

汽车的传动装置?

中的十字轴万向轴颈抗弯强度和滚针轴承的接触

应力以及传动轴的强度、花键轴的强度进行分析校核，来研究十字轴万向节和传动轴

的磨损情况的判定

[4、5]

0

廖林清等在重庆工业管理学院学报上发表的“汽车主减速器双曲面齿轮结构参数优化设计〞，还有刘惟信主编的?

圆锥齿轮与双曲面齿轮传动?

中对汽车主减速器双曲面齿轮的根本参数进行稳健优化设计，较好的解决了汽车主减速器双曲面齿轮传统设计中的问题，得到了满足设计要求的最优参数组合及其容差值，以到达优化的目标[67]

张晋西和郭学琴在重庆理工大学学报〔自然科学〕上发表的“基于?

SolidWorks

及COSMOSMoti?

勺汽车转向及行驶运动仿真〞，还有?

SolidWorks及COSMOSMotio机

械仿真设计?

等进行汽车传动装置的十字轴万向节、传动轴和主减速器、差速器的三维图的构建与机构模拟［8、9］。

实现汽车机构三维实体造型、运动仿真无缝连接的方法•通过在汽车方向盘上加分段的转向函数，实现汽车梯形机构转向模拟；给轮胎和地面添加三维碰撞接触和摩擦，模拟车轮滚动带动汽车行驶的过程.此方法为进一步实现车辆行驶避障、设置路面模型、研究车身振动等打下根底［10］。

利用计算机技术，基于相应的软件对于具体问题的研究，对于计算机技术在辅助设计工程领域现在还开展到更加深入的地步。

叶秉良在浙江理工大学学报上发表的“基于MATL算法的圆柱齿轮减速器优化设计〞分析计算［11］。

传统的减速器设计是以设计者的经验为根底的，因此设计方案往往不是最优的。

为了在不影响性能的根底上实现体积和重量的最小化，本研究运用可靠性设计与优化设计相结合的方法建立了减速器的可靠性优化设计模型。

利用MATLA优化工

具箱具有编程工作量少、语法符合工程设计要求等特点，以减速器箱体壁厚作为自变

量。

以箱体体积最小为目标函数，在约束函数中充分考虑可靠性的要求，对该减速器进行可靠性优化设计［12］。

优化结果说明，可靠性优化是一种更科学、更符合客观实际的设计方法院,而且该方法应用到工程实际中会大幅地节约本钱，提经济效益。

2•传动系简述

离合器位于发动机和变速箱之间的飞轮壳内，用螺钉将离合器总成固定在飞轮的后平面上，离合器的输出轴就是变速箱的输入轴。

在汽车行驶过程中，驾驶员可根据需要踩下或松开离合器踏板，使发动机与变速箱暂时别离和逐渐接合，以切断或传递发动机向变速器输入的动力。

膜片弹簧离合器是用膜片弹簧代替了一般螺旋弹簧以及别离杆机构而做成的离合器，因为它布置在中央，所以也可算中央弹簧离合器。

膜片弹簧离合器的优点在于具有较理想的非线性弹性特性；膜片弹簧离合器本身兼压紧弹簧和别离杠杆的作用，使离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计适宜可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便；由于膜片弹簧与压盘的整个圆周接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀；膜片弹簧是一种旋转对称零件，弹簧中心与离合器中心重合，平衡性好，在高速下，其压紧力降低很小，而周置的螺旋弹簧在高速下因受离心力作用会产生横向挠曲，弹簧严重鼓出，从而降低对压盘的压紧力；易于实现良好的通风散热，使用寿命长。

缺点通过设计拉式膜片弹簧离合器可以解决离合器踏板行程过大的问题。

膜片弹簧离合器非常适合国产小型乘用车。

所以本设计拟采用拉式膜片弹簧离合器。

单片离合器的性能通过参数分析可以满足本设计的相应要求，而且具有结构简单经济性好的优点，所以本设计拟采用单片离合器。

变速器是改变机床、汽车、拖拉机等机器运转速度或牵引力的装置，由许多直径大小不同的齿轮组成。

通常装在发动机的主动轴和从动轴之间。

变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。

变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。

汽车变速器是通过改变传动比，改变发动机曲轴的扭力，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮的牵引力及车速的不同需要。

分为手动变速器〔MT〕，自动变速器〔AT〕，手动/自动变速器，无级式变速器。

汽车变速器一般由前箱体和后箱体组成。

手动变速器有换挡简单，省油，制作简单技术成熟，更适合国产小型乘用车。

所以本车拟采用手动变速器〔MT〕。

普通齿轮变速器主要分为两轴式变速器和三轴式变速器，他们的组成包括了变速传动机构和操纵机构两局部。

两轴式变速器具有结构简单，质量轻，经济性能好的特点，而又由于本车设计的总布置需要，本设计拟采用两轴式变速器。

这种变速器的特点是输入轴与输出轴平行，且无中间轴，各前进挡的动力分别经一对齿轮传递。

.万向节指的是利用球型等装置以实现不同方向的轴动力输出，它也是汽车上的一个

很重要部件。

万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。

在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。

等速万向节是把两个轴线不重合的轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递运动的机构。

前轮驱动汽车的动力，要从由发动机、变速器和主减速器组成的动力总成直接传送到前轮。

而前轮既是驱动轮，又是转向轮，转向时偏转的角度很大，最大可达40。

以上。

这时，就不能采用传统的、偏转角很小的普通万向传动轴了。

因为，普通万向节在偏转角大时，会产生转速和扭矩的较大波动。

所以，必须应用偏转角大、角速度均匀的等速万向节传动轴才行。

前轮驱动用的等速万向节，又分车轮端固定型和差速器端滑动型两种，后者在轴向可以滑动伸缩，以补偿轴向长度的变化。

十字万向节具有结构简单、工作可靠、零件少和质量小的优点，非常适合小型乘用车。

所以本设计准备采用十字万向节

汽车传动轴能在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力，连接或装配各项配件而可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。

汽车传动轴的作用就是使在不同轴心的两轴间甚至在工作过程中相对位置不断变化的两轴间传递动力。

目前，十字轴式刚性万向节传动轴在汽车传动系中用得最广泛。

另外一个重要的组成局部是滑动花键副，由内、外花键组成，用于传递长度的变化。

传动轴的万向节摆角和滑动花键副的最大伸缩量，是根据整车布置时进行的传动轴跳动校核而确定的。

一般的情况下还可能有传动轴管，空心的轴管具有较小的质量但能传递较大的扭矩，并且比相同外径的实心轴具有更高的临界转速的特点。

所以本设计拟采用空心轴。

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。

它的作用是将万向传动装置传来的动力折过90。

角，改变力的传递方向，并由主减速器降低转速,增大转矩后，经差速器分配给左右半轴和驱动轮。

驱动桥处于动力传动系的末端，其根本功能是：

将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向；通过桥壳体和车轮实现承载及传力矩作用。

非断开式驱动桥也称为整体式驱动桥，其半轴套管与主减速器壳均与轴壳刚性地相连一个整体梁，因而两侧的半轴和驱动轮相关地摆动，通过弹性元件与车架相连。

它由驱动桥壳，主减速器，差速器和半轴组成。

其结构简单，但平顺性差，所以多应用于普通汽车。

本设计为小型轿车，所以拟采用非断开式驱动桥。

主减速器的功用是降低转速增大转矩并改变转矩的传递方向。

轿车和轻、中型货车一般是以速度为主，采用单级主减速器即可满足汽车动力性要求。

而且单级主减速器结构简单、体积小、重量轻、传动效率高，所以本设计拟采用单级主减速器。

差速器的功用是使两侧车轮以不同的转速旋转，同时传递转矩，即保证两侧驱动轮的运动是纯滚动。

从而减小驱动轮胎磨损，提高传动效率。

普通齿轮差速器的结构形式，按其两侧的输出转矩是否相等可分为对称式和不对称式两类。

对称式作用轮间差速器或由平衡悬架联系的两驱动桥之间的轴间差速器。

不对称式作用前、后驱动桥之间或前驱动桥与中、后驱动桥之间的轴间差速器。

目前对称式锥齿轮差速器广泛应

用。

其结构形式也相对简单，所以本设计拟采用对称式锥齿轮差速器。

半轴的功用是将转矩从差速器传递给驱动车轮，它所承受的转矩较大，故一般都是实心轴。

根据半轴所受弯矩的大小可分为全浮式、半浮式。

半浮式半轴承受的载荷复杂，但它具有结构简单、重量轻、造价低等优点。

所以本设计拟采用半浮式半轴。

驱动桥的桥壳在传动系统中是作为主减速器、差速器和半轴等部件的支撑、包容元件，起着保护这些部件的作用。

桥壳应有足够的刚度和强度，质量要小，便于主减速器的拆装和调整。

整体式驱动桥桥壳有较大的强度和刚度，而且便于主减速器的装备、调整、维修，普遍的应用于各类汽车上。

故本设计拟采用整体式驱动桥桥壳。

三、设计的根本内容、拟解决的主要问题

1.设计的主要内容

〔1〕传动系统的设计方案确定；

〔2〕膜片弹簧离合器的设计；

〔3〕手动变速器的参数分析设计；

〔4〕万向传动装置的选取设计；

〔5〕主减速器的参数分析设计；

〔6〕差速器的参数分析设计；

〔7〕驱动桥桥壳的选取；

〔8〕半轴的参数分析设计；

〔9〕利用CAD画装配图、零件图。

2.拟解决的主要问题

〔1〕膜片弹簧的尺寸选择与数据计算；

〔2〕手动变速器的齿轮的选取问题；

〔3〕万向节的选取设计；

〔4〕主减速器的设计，计算与校核；

〔5〕各分总成链接方式，装配关系：

〔6〕轴承的选择与校核；

〔7〕驱动桥壳的材质选择

非断开式驱动桥

t锥齿轮强度计算、锥齿轮轴承的载荷计算

四、技术路线或研究方法

万向传动装置

膜片弹簧离合器

单级主减速器

整体式桥壳的选取

•空心传动轴设计

万向节的根本尺寸

参数及计算选择

〒十字轴式万向节选取

手动变速器

离合器的选择及计算各

零部件根本尺寸参数

变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴和锁止装置的选取设计

壳体油道、装配材料、通风孔和加强筋的选取设计

轴、齿轮的尺寸和强度计算、同步器的选取设计

f别离叉、别离杠杆选取

f单片式从动盘的尺寸参数计算

芯武離片强養奁台赛

1

t飞轮、离合器盖的尺寸选取设计

五、设计〔论文〕进度安排

第1周调研、查阅参考资料，了解轿车传动系的分类、功能、主要结构。

撰写开题报告

第2周开题。

第3周分析并确定本次设计传动系的具体结构形式，主要部件及相互位

置关系。

根据给定的设计参数，按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的选配，针对给定的设计参数优选制动系统的总体方案。

第4-5周进行离合器、变速器、万向传动装置、主减速器、差速器和半轴的零部件的设计计算。

第6-8周绘制零件图及总成草图，完成说明书初稿。

第8周中期检查

第9-13周完成所设计装配图、主要零件图，完成设计说明书。

第13周设计及说明书初稿提交。

第14-16周毕业设计审核、修改。

第17周毕业设计辩论。

六、主要参考文献

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