福建工程学院
毕业设计（论文）开题报告
机械与汽车工程学院学院车辆工程专业设计（论文）题目：
某五档手动变速器传动机构逆向测绘与优化分析学生姓名学号
起迄日期2015年3月~6月
设计地点福建工程学院
指导教师洪亮
2015年3月05日
毕业设计（论文）开题报告
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写文献综述。
1.1课题研究背景
随着人们生活质量的不断提高，人们对汽车综合性能的要求也日益提高，对汽车的舒适性能和动力性能等要求更加高。现代汽车广泛使用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围小，而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，为解决这个矛盾在传动系统中设置了变速器。汽车变速器作为影响汽车性能的关键部件，其齿轮传动系统性能的好坏直接影响到汽车各项性能指标。而作为安装变速器各个部件的基础件，变速器内各齿轮副的强度和刚度对于保证传动系统的正常工作也起着十分重要的作用[3]。本课题以某车五档手动变速器为研究背景，考察对变速器的建模以及分析，一则考察了对三维建模软件的运用情况；二则在性能与噪声方面做出了研究。
变速器是车辆的核心部件、是重要的组成部件，它能实现增扭减速，降低发动机转速，增大扭矩；变扭变速，适应汽车在不同的工况下行驶[1]；毕业设计考察对变速器内部齿轮副的建模，要求设计者掌握变速器内部零部件的结构，并且对零部件的细节部位要了解其结构特征，建模时要体现该部位的特征结构。并且要了解各个零部件的主要工作面，熟悉对主要工作面的技术要求，熟悉主要工作面在变速器工作时的工作状态。同时，完成变速器内部的三维建模，符合我们的设计思维习惯，整个设计过程可以完成在三维模型上讨论，直观并且形象[2]。因为我们在进行机械设计时，总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建，能够随意拆卸，能够让我们在平面显示器上构造出三维立体的设计模型，而且希望保留每个中间结果，以备反复的设计和优化设计。
1.2变速器的发展现状
汽车变速器的主要功用有改变传动比，扩大驱动轮的转速和转矩的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在最有利的工况下工作；二是在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车实现倒退行驶；三是利用空挡中断动力的传递，使得发动机能够更好的启动、怠速，同时方便变速器进行换挡[1]。
随着国内汽车技术和制造工艺的不断进步，我国在手动变速器方面已取得了较大进步，但在自动变速器的技术和发展路线上却相对发展缓慢。对于今后变速器技术发展趋势，新能源汽车传动技术以及变速器对于节能减排的作用等，都是国内汽车行业当前热议的话题[6]。
变速器行业在历史浪潮的推动下不断向前。可以说，社会经济的发展成就了当今的中国变速器行业，反过来，变速器行业也折射出新中国成立以来我国经济建设的发展历程和辉煌成就。在手动变速器领域，国产品牌已占主导地位，为适应当前汽车节能、环保、舒适、廉价要求这一新趋势，更高的传动效率，更舒适的驾乘感觉，更小的体积和更加简易可靠的控制模式应该成为当今新型变速器技术的追求目标[6]。因为手动变速器技术成熟而且传动效率高，维修保养成本低。同时，它可以带给驾驶者充分的驾驶乐趣。另外，手动变速器它的燃油经济性决定了在未来发展中的重要地位[9]。
在手动变速器方面，由于经过长时间的发展，其设计原理和生产工艺、技术等较为成熟和稳定，技术难度相对于自动变速器较低，而中国国内厂家本身就有手动变速器的生产经验，因此在引进国外先进技术后，消化吸收相对容易，在此基础上自主创新，做到立足于本土生产，基本满足了整车厂商的配套需要，并已实现产品出口；技术方面，近几年来，国内部分厂家已能够根据中国国情实现自主创新；市场方面，国内部分厂家已经占领了大部分国内市场份额。综上所述，手动变速器在我国还是有一个相对可观的市场，故选择研究某五档手动变速器的逆向测绘和优化，来充分的学习和研究变速器在生产和制造的知识。
1.3研究的目的和意义
手动变速器，也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速杆。轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器，并且通常带同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆[9]。
手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。最常见的手动变速器多为5挡位（4个前进挡、1个倒挡），也有的汽车采用6挡位变速器。一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者技术好，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油[1]。
手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与离合器相连，从离合器传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。
因此手动变速器主要的不足有如下几点：第一是相对于自动变速器来说多了换挡的步骤，使得驾驶的操作变得复杂化；第二显而易见就是噪音，噪音的来源有两个方面，首先是在正常行驶当中由于齿轮副之间的摩擦，以及间隙等等产生的噪音，这部分噪音是可以通过提高生产的刚度和精度来改善的；还有就是驾驶员在更换档位的过程中产生的噪音，这部分噪音由于同步器的存在降低了很多，但是还是要在驾驶员熟练、正确驾驶的情况下方能得到更好的改善。
1.4参考文献
[1] 陈家瑞.汽车构造[M].机械工程出版社.2009.2
[2] 齐从谦.CATIA V5R21产品创新设计与机构运动仿真[M].中国电力出版社.2014
[3] 高娟.汽车变速箱体结构强度分析与优化设计[D].吉林大学硕士学位论文.2011
[4] 北京兆迪科技有限公司.ANSYS Workbench 14.0结构分析快速入门、进阶与精
通[M].电子工业出版社.2014.4
[5] 陈秀宁.机械设计课程设计[M]．浙江大学出版社.2012.7
[6] 吴修义.汽车机械变速器结构的装配工艺性[J].通用机械.2007
[7] 刘光浩.基于ANSYS的汽车变速器结构静力分析[J].机电工程技术.2011
[8] Topological Modeling of a One Stage Spur Gear Transmission [J].Chinese Journal
Of Mechanical Engineering.2014
[9]Analyses and Evaluation on Synchronizer of Manual Transmission [J].Wanjun
Wang School of Instrument Science and Engineerin
2.毕业设计（论文）任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：
2.1本课题的研究内容
以某车5手动变速器为研究对象，利用三维设计软件CATIA对变速器内部的传动机构进行逆向测绘，并利用DMU模块对产品进行运动仿真，采用部件的拓扑优化理论，利用大型有限元分析软件ANSYS，对各零部件进行受力分析，最终提出可行的优化建议。主要研究内容如下：
（1）学习汽车变速器传动系统的工作原理,主要是对变速器不同档位的转换以及传动路线的学习，以及齿轮间的啮合传动原理的学习；
（2）用三维建模软件CATIA对变速器轴系、齿轮、箱体等建立了三维实体模型、装配；同时模拟不同工况下变速器的齿轮运动仿真；
（3）将变速箱内相互作用的部件导入ANSYS进行有限元分析，并记录分析结果；
