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电动汽车变速器设计---课程设计说明书电动汽车变速器设计---课程设计说明书一、引言电动汽车变速器是电动汽车传动系统的核心组成部分之一，其设计关系到车辆的动力性能、能源利用率等重要指标。
本课程设计旨在通过对电动汽车变速器的设计过程进行详细阐述，使学生能够深入了解电动汽车变速器的工作原理、设计模式和优化方法，从而提升其设计能力。
二、需求分析2.1 汽车动力需求分析2.1.1 车辆类型和用途2.1.2 加速性能要求2.1.3 最大速度要求2.2 电机特性分析2.2.1 随转速变化的扭矩曲线2.2.2 额定转速和额定功率2.2.3 转速范围2.3 变速器设计要求分析2.3.1 换挡过程要求2.3.2 转速匹配要求2.3.3 效率和能耗要求三、变速器基本原理3.1 变速器工作原理概述3.2 常见的变速器类型3.2.1 手动变速器3.2.2 自动变速器3.2.3 CVT变速器四、电动汽车变速器设计过程4.1 变速器档位设计4.1.1 档位数量确定4.1.2 档位比确定4.1.3 齿轮参数计算4.2 变速器传动比设计4.2.1 传动比范围确定4.2.2 传动比选择4.2.3 变速器档位和传动比的匹配优化五、电动汽车变速器优化方法5.1 效率优化5.1.1 齿轮副传动效率优化5.1.2 摩擦材料的选择5.1.3 润滑和冷却系统设计5.2 换挡过程优化5.2.1 换挡时间缩短方法5.2.2 换挡舒适性优化六、法律名词及注释6.1 汽车动力系统法律规定6.2 电动汽车相关法规七、附件7.1 电动汽车变速器设计参数表7.2 变速器结构图纸7.3 齿轮参数计算表7.4 变速器装配过程示意图：本文档涉及的附件请参考附件部分，法律名词及注释请参考章节六，全文结束。
目录第1章绪论 ---------------------------------------------1 1.1变速器的概述------------------------------------------2 1.2机械式变速器的特点 ---------------------------------------2 第二章变速器传动机构布置方案-----------------------------3 2.1传动机构的布置方案分析---------------------------32.1.1固定轴式变速器-----------------------------------3 2.2变速器零、部件结构方案分析 ----------------------------4 2.2.1齿轮型式 ----------------------------------------4 2.2.2换档结构型式 ---------------------------------------4 第三章变速器主要参数选择 ----------------------------------53.1中心距A的选定 -----------------------------------5 3.2齿轮参数-----------------------------------------5 3.2.1模数的选取 -------------------------------------5 3.2.2压力角α ----------------------------------------6 3.2.3螺旋角β ---------------------------------------6 3.2.4齿宽 b ----------------------------------------6 3.3各档齿数的分配与计算 -------------------------------6 3.3.1一档齿轮齿数的确定---------------------------------7 3.3.2二档齿轮齿数的确定--------------------------------8 3.3.3三档齿轮齿数的确定--------------------------------8 3.3.4四档齿轮齿数的确定---------------------------------83.3.5倒档齿轮齿数的确定--------------------------------83.3.6各档齿轮参数表--------------------------------9 第四章变速器的设计与计算 -------------------------------104.1齿轮的强度计算---------------------------------10 4.2 轴的强度计算 ---------------------------------------10 4.2.1初选轴的直径 ---------------------------------------104.2.2轴的强度验算 ------------------------------------104.2.3校核各挡齿轮处轴的强度和刚度 -------------------12 参考文献 ------------------------------------------------19第一章绪论1.1变速器的概述变速器有传动机构和操纵机构组成。
毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）题目机电系（部）年级专业机电工程姓名设计（论文）题目：机械式四档变速器设计开始时间：07年3月12日设计结束时间：07年6月10日设计指导人：教研室主任：系主任：阳泉职业技术学院毕业设计（论文）评阅书题目：机械式四档变速器系（部）年级专业姓名评阅意见：成绩：指导教师：职务：年月日阳泉职业技术学院毕业设计（论文）答辩评定书年级专业班级：姓名：答辩过程成绩评定专业答辩组组长：年月日阳泉职业技术学院毕业设计（论文）任务书目录摘要 (3)Abstract (3)变速器的简介 (4)1.变速器传动机构的方案分析 (6)2.变速器零、部件结构方案分析 (7)3.变速器操纵机构 (8)1.变速器的参数选择 (8)1.1 一档齿轮齿数的确定 (8)1.2 中心距A的选择 (9)1.3 确定齿轮参数 (10)1.3.1 齿宽选择 (10)1.3.2 压力角 (11)1.3.3 齿轮螺旋角 (11)1.3.4 校验齿轮的接触强度 (11)1.4 变速器轴向尺寸 (13)1.5 轴的直径 (13)1.6 各档齿轮齿数的分配 (14)1.6.1 确定常啮合传动齿轮副的齿数 (14)1.6.2 确定其他各档的齿数 (15)2.变速器传动 (16)2.1 传动简图 (16)2.2 同步器（简介） (16)2.2.1 惯性式同步机 (18)2.2.2 同步器工作原理 (18)2.2.3 齿轮材料 (19)2.2.4 齿轮材料、热处理 (20)2.2.5 齿轮精度等级 (20)3.故障诊断与检修 (21)3.1常见故障与检修 (21)3.1.1 变速器的异常声响 (21)3.1.2 变速器跳档 (22)3.1.3 挂档困难 (22)3.1.4 变速器乱档 (23)3.1.5 变速器发热 (23)3.1.6 变速器漏油 (24)3.2 变速器零件的检修 (24)3.2.1 齿轮与花键的检修 (24)3.2.2 轴的检修 (24)3.2.3 锁环式变速器的检修 (24)4.变速器的润滑 (25)4.1 润滑的基本知识 (25)4.2 变速器润滑油 (25)4.3 变速器润滑系统 (25)4.4 变速器零件的清洗 (26)5.变速器的装配 (26)5.1 变速器装配注意事项 (26)5.2 变速器总成的装配 (27)5.3 中间轴后轴承间隙调整方法 (28)英文说明 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 汽车变速器概述变速器用于改变发动机曲轴的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下，满足驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。
随着汽车工业的不断发展，今后要求汽车车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的发展趋势。
但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一，它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。
变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。
变速器的倒挡使汽车能倒退行驶；其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机和传动系分离。
变速器的结构除了对汽车的动力性、经济性有影响同时对汽车操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。
变速器与主减速器及发动机的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒挡安全装置，其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳挡、乱挡、自动脱挡和误挂倒挡；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用斜齿轮、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，不同的传动比还可以使在其不同路面提高汽车的动力性和经济性，使汽车和发动机有良好的匹配性。
1.2 汽车变速器设计的目的和意义现代汽车上广泛采用往复活塞式内燃机作为动力源，它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。
但其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。
如在坡道上行驶时，所需的牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。
而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。
为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力1-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
变速器的初步设计（传动比计算）机械式变速器的初步设计姓名:学号:班级:目录第1章设计要求与设计数据 (2)1.1 设计数据 (2)1.2 设计要求..........................................................................................2 第2章变速器的设计选型 (2)2.1 变速器的选型与换挡方式选择 (2)2.2 变速器各档传递路径...........................................................................3 第3章变速器的齿数分配 (4)3.1 1档的齿数计算 (4)3.2 常啮合齿轮对的齿数计算 (5)3.3 2档的齿数计算 (5)3.4 3档的齿数计算 (5)3.5 4档(直接档)的齿数计算 (6)3.6 5档(超速挡)的齿数计算 (6)3.7 倒档的齿数计算和分度圆计算...............................................................7 第4章变速器各齿轮对的齿轮结构参数 (8)4.1 各齿轮的分度圆直径与总变位系数的统计 (8)4.2 变速器各档速比的相对误差 (8)4.3 变速器齿轮的材质选择........................................................................8 第5章轴的结构与材质 (9)5.1 变速器第1轴的设计 (9)5.2 变速器第2轴的设计 (9)5.3 变速器中间轴的设计 (10)5.4 轴的材质..........................................................................................10 第6章轴承的布置 (11)6.1 第1轴轴上的轴承布置 (11)6.2 第2轴轴上的轴承布置 (11)6.3 中间轴轴上的轴承布置........................................................................12 第7章变速器的换挡机构(选用锁环式同步器)布置..........................................12 第8章变速器操纵机构及换挡位置图 (13)8.1 变速器的操纵机构 (13)8.2 变速器的换挡位置图…………………………………………………………………14 参考资料附录1第1章设计要求与设计数据1.1 设计数据.选择第三组设计参数:三轴式变速器发动机最大功率72kw，最大转矩167Nm表1-1:档位 1 2 3 4 5 R速比 3.592 2.088 1.368 1.000 0.823 3.624 1.2设计要求.1，传动示意图——各档传递路径、齿数分配、换挡方式、轴向定位等; 2，齿轮型式、结构参数、配凑中心距、材质;3，轴的结构、材质;，换挡机构布置; 45，轴承布置;6，变速器操纵机构及换挡位置图。
汽车设计课程设计（论文）题目：某轿车机械式变速器设计（4+1档）学院：专业班级：学号：姓名：指导教师：教师职称：起止时间：学院：机械学院教研室（系别）：车辆工程摘要轿车作为一种最常用汽车，已在现代的社会中占有举足轻重的地位。
而变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一，汽车的前进、后退，增速、减速都要靠变速器传动来实现。
而且变速器在汽车的动力性和燃油经济性上也有很重要的影响。
本次设计的汽车变速箱主要是从强度方面来对齿轮的尺寸计算及校核，轴的尺寸计算和位置的确定，选择设计满足其承载能力的同步器。
另外，针对齿轮作用力的不同，在不同的轴上选择合适的轴承。
利用软件AUTCAD完成变速器总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。
随着我国汽车行业的迅猛发展，人们对汽车的需求也越来越高。
通过对轿车车变速器的设计，我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用，因此变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。
关键词：汽车；变速器；齿轮目录第一章绪论 ---------------------------------------------1 1.1变速器的概述------------------------------------------1 1.2 变速器的种类 -------------------------------------------1 1.3机械式变速器的特点 ---------------------------------------3 第二章变速器传动机构布置方案-----------------------------4 2.1传动机构的布置方案分析---------------------------42.1.1中间轴式变速器-----------------------------------42.1.2倒档的布置方案--------------------------------------6 2.2变速器零、部件结构方案分析 ----------------------------7 2.2.1齿轮型式 ----------------------------------------7 2.2.2换档结构型式 ---------------------------------------72.2.3变速器轴承形式-------------------------------72.2.4齿轮变位系数的选择原则 -------------------------8 第三章变速器主要参数选择 ----------------------------------83.1中心距A的选定-----------------------------------8 3.2齿轮参数-----------------------------------------9 3.2.1模数的选取 -------------------------------------9 3.2.2压力角α ----------------------------------------10 3.2.3螺旋角β ---------------------------------------10 3.2.4齿宽 b ----------------------------------------10 3.3各档齿数的分配与计算 -------------------------------11 3.3.1一档齿轮齿数的确定---------------------------------11 3.3.2二档齿轮齿数的确定--------------------------------11 3.3.3三档齿轮齿数的确定--------------------------------12 3.3.4四档齿轮齿数的确定---------------------------------123.3.5倒档齿轮齿数的确定--------------------------------123.3.6各档齿轮参数表--------------------------------13第四章变速器的设计与计算 -------------------------------14 4.1齿轮的损坏形式---------------------------------14 4.2齿轮的强度计算---------------------------------14 4.3轴的强度计算 ---------------------------------------17 第五章同步器的设计----------------------------------28 5.1惯性式同步器----------------------------------28 5.2锁环式同步器 -------------------------------------28 5.3同步器重要参数的确定---------------------------------29 第六章变速器的操纵机构 --------------------------------32 致谢 ------------------------------------------------------33 参考文献 ------------------------------------------------34第一章绪论1.1变速器的概述变速器作为传递力和改变汽车车速的主要装置，现在对其操纵的方便性和档位数方面的要求愈来愈高。
（整理）⼆轴五档变速器设计说明书.经济型轿车机械式⼿动变速箱设计计算说明书⽬录1.设计任务书 (2)2.总体⽅案论证 (2)3.变速器主要参数及齿轮参数的选择 (5)4.变速器主要零部件的⼏何尺⼨计算及可靠性分析 (15)4.1变速器齿轮 (15)4.2变速器的轴 (19)4.3变速器轴承 (24)5.驱动桥（主减速器齿轮）部分参数的设计与校核 (31)6.普通锥齿轮差速器的设计 (37)7.设计参数汇总（优化后） (45)*参考⽂献 (48)1设计任务书根据给定汽车车型的性能参数，进⾏汽车变速箱总体传动⽅案设计，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数；详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总成的装配图和部分零件图。
表1-1 轿车传动系统的主要参数2 总体⽅案论证变速器的基本功⽤是在不同的使⽤条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引⼒和速度，同时使发动机在最有利的⼯况范围内⼯作。
此外，应保证汽车能倒退⾏驶和在滑⾏时或停车时使发动机和传动系保持分离。
需要时还应有动⼒输出的功能。
变速器设计应当满⾜如下基本要求：具有正确的档数和传动⽐，保证汽车有需要的动⼒性和经济性指标；有空档和倒档，使发动机可以与驱动轮长期分离，使汽车能倒车；换档迅速、省⼒，以便缩短加速时间并提⾼汽车动⼒性（⾃动、半⾃动和电⼦操纵机构）；⼯作可靠。
汽车⾏驶中，变速器不得跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发⽣；应设置动⼒输出装置，以便必要时进⾏功率输出；效率⾼、噪声低、体积⼩、重量轻便于制造、成本低。
变速器是由变速传动机构和操纵机构组成。
根据前进档数的不同，变速箱有三、四、五和多挡⼏种。
根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两⼤类。
⽽前者⼜分为两轴式、中间轴式和多中间轴式变速箱。
在已经给出的设计条件中，具体的参数说明如下：2.1 传动机构布置⽅案分析（1）传动⽅案的选取根据提供的参数及设计需求，变速器传动⽅案的选择如下：1—输⼊轴 2—输⼊轴⼀档齿轮 3—输⼊轴倒档齿轮 4—倒档轴 5—倒档轴倒档齿轮6—输⼊轴⼆档齿轮 7—输⼊轴三档齿轮 8—三、四档同步器 9—输⼊轴四档齿轮10—⽀撑 11—输⼊轴五档齿轮 12—五档同步器 13—输出轴 14—输出轴五档齿轮 15—输出轴四档齿轮 16—输出轴三档齿轮 17—输出轴⼆档齿轮 18—⼀、⼆档同步器19—输出轴倒档齿轮 20—差速器半轴齿轮 21——差速器星⾏星齿轮图2-1 变速器传动⽅案该⽅案的的特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成⼀体，由于发动机横置，故主减速器不需要有改变转矩⽅向的作⽤，主减速器齿轮选⽤斜齿圆柱齿轮。
摘要传统的汽车变速器设计是由经验丰富的设计人员按经验公式来确定变速器的关键尺寸,这样设计的变速器往往结构笨重、传动效率不高、且材料的运用过于保守。
而现代汽车变速器的设计趋势之一却是小型轻量化，因此采用全新的设计方法来优化汽车变速器就成了本文研究的目标。
本文以SJ汽车变速器为例，首先通过传统的设计方法对变速器的结构及具体参数进行初步设计，然后通过MATLAB优化工具箱中的最优化函数来重新校验变速器的设计。
根据设计要求和特点，在满足变速器可靠性的前提下，建立了汽车变速器的优化设计数学模型，使变速器齿轮和轴系的配合最合理化，变速器壳体的利用率达到最大化，从而减小了变速器的整体体积，同时也降低了变速器整体的质量，达到了预期优化的目的。
结果表明：采用优化设计方法，可以缩短设计周期、减轻质量和降低成本，这是传统设计方法所不具备的，因此这种优化设计的方法是具有可行性的。
关键词：变速器，优化，传动比Optimize Design for SJ Automobile GearboxABSTRACTThe traditional design of Automobile gearbox used empirical formula to make sure the key sizes of gearbox，these designs always outdated，have lower efficiency，and the usage of material was too conservative. Along with the development of modern automobile industry，the design trends of gearbox are to request smaller volume and better function. So a new method which can get a small and lightweight gearbox becomes our target.In this thesis，SJ automobile gearbox was taken as an example. Firstly, traditional design was used to get the key sizes of gearbox；and then CAD was used to design its structure，such as shell、shaft、selector mechanism and so on；at last the toolbox of MATLAB was used to optimize the parameters of gearbox.The result manifests that using new method can shorten the design period，lower the costs for design，and the weight of gearbox can be reduced too. In conclusion，a satisfactory result can be achieved through optimizing the parameters of gearbox．Keyword：gearbox，optimization，transmitting ratioSJ汽车变速器的设计与优化0 引言随着时间的流逝，昔日的辉煌渐渐落下了尘埃；当轻轻的掸去岁月留下的痕迹，闪露的就是历史的光华。
毕业设计变速器设计计算说明书1.绪论1.1 课题背景及目的本课题是取材于汽车中比较实用的皮卡汽车，皮卡车在载货或在雨、雪路面上行驶时，动力性好，越野性能出色。
为了满足消费者对汽车高性能、安全、可靠、舒适性的需求，所以对变速器的性能要求也更高。
因此，本课题主要是对机械式变速器的设计。
本课题目的根据给定皮卡车的车型参数，来设计皮卡车变速器系统，使汽车在各种工况获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
通过对皮卡汽车变速器的课题的深入分析和研究，强化我们的开发和设计能力。
运用所学习的知识和技能去分析和解决实际问题，树立严谨的科学态度和工作作风，培养不断思考和学习的能力。
1.2 国内外研究状况汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。
现在的汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和变速范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器，以满足复杂条件的使用要求。
随着科技的高速发展，人们对汽车的性能要求越来越来高，使用寿命，能源消耗，振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能。
1894年变速器由法国人路易斯·雷纳·本哈特和埃米尔·拉瓦索推广在汽车上使用，从此变速器在汽车上就得到广泛的运用。
经过100多年的发展，汽车变速器的技术达到了一个空前的高度，尤其在近几十年，汽车工业在各个国家的高速发展，更加带动了变速器的进步。
随着各个领域的科学技术的发展，在未来变速器主要发展方向：1）节能与环境保护：研究高效率的传动副，来节约能源，采用零污染的工作介质或润滑油来避免环境污染，根据发动机的特性和行驶工况来设计变速器，使发动机工作在最佳状态，以保证汽车在最高传动效率和最低污染物排放区运行，2）应用新型材料：各种新材料的使用推动汽车技术的发展和性能的提高。
3）高性能，低成本，微型化：对变速器进行机构创新的研究，探索变速器的新类型；对传动副的材料和机理进行研究，提高寿命，减小质量；进行变速器的动力学特性和振动研究，以求提高特性，降低噪声；采用先进的制造技术提高变速器的性能和降低成本。
汽车设计课程设计题目:汽车变速器设计设计题目、要求及任务是：金杯牌SY6474轻型客车变速器设计（4＋1）档设计参数有：=173 N·m ；发动机: Memax车速：V=110 Km=4000 rmin ；max=0.35 m ；车轮滚动半径：R汽车总质量：2470 Kg ；爬坡度：32﹪；=5.375 ；主减速比：i驱动轮上法向反作用力：F=1181 Kg ；Z设计要求：采用中间轴式，全同步器换档，要进行齿轮参数设计计算，对一档齿轮的接触强度、弯曲应力进行校核计算。
目录目录 (3)第一章变速器的功用和要求 (4)第二章变速器的方案论证 (5)第一节变速器类型选择及传动方案设计 (5)一、结构工艺性 (5)二、变速器的径向尺寸 (5)三、变速器齿轮的寿命 (5)四、变速器的传动效率 (5)第二节变速器传动机构的分析 (5)一、换档结构形式的选择 (5)二、倒档的形式及布置方案 (6)第三节变速器操纵机构方案分析 (7)一、变速器操纵机构的功用 (7)二、设计变速器操纵机构时，应该满足以下基本要求 (7)三、换档位置 (8)第三章变速器设计计算 (9)第一节变速器主要参数的选择 (9)一、轴的直径 (9)二. 传动比的选择 (9)三、中心矩A (10)四、齿轮参数选择 (10)第二节齿轮的强度校核 (15)一、齿轮的损坏形式 (15)二、齿轮强度校核 (16)参考文献 (19)第一章变速器的功用和要求现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。
为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。
根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。
此外，为保证汽车倒车及使发动机和传动系能够分离，变速器应具有倒档和空档。
一般的，变速器设有倒档和空档，以使在不改变发动机旋转方向的情况下，汽车能够倒退行驶和空档滑行、或停车时发动机和传动系能保持分离。
第4章汽车变速器设计
4.1 综述
4.1.1 国内外发展现状：
进入90年代以来，科学技术的急速发展和市场竞争的日益加剧，促使汽车工业发生了根本性的变革，其生产组织方式从传统的大批量、少品种的刚性生产结构向着多品种、中小批量的柔性生产结构转变，以CAD/CAE/CAM 为代表的现代汽车设计方法正逐渐代替传统的设计方法。
许多大型应用软件也应运而生，如文件处理、绘图软件、数学分析软件、数据库管理软件、加上计算机网络的建立，以及基于这些通用软件的专业应用软件的诞生，使“无纸化设计”在一些发达国家的机械制造企业中得以实现。
但是计算机辅助设计的意义不仅仅在于摆脱笔和图纸，还应该包括设计参数的优化计算；专家设计经验和知识的自动智能推理和学习；设计图纸的自动生成或从数据库中提取；甚至开始采用虚拟设计的方法，从而帮助设计人员进行方案设计，以实现半自动甚至全自动的设计。
这就要求计算机具有专业领域内的专家知识和思维能力，能根据设计者的要求给出一定的设计结果，一般人们把这种掌握大量知识，能从事各种专业领域内专家级水平工作的计算机程序称为专家系统（Expert System）。
一个专家系统至少由知识库、推理机和学习机三部分组成。
在实际应用中，专家系统一般还应具有一个人机交互界面，用于向用户提问，接受用户回答并对其进行判别。
对于较完善的专家系统而言，还有一个知识获取部分，可以及时补充最新得到的人类专家知识并将其整理为系统可识别的表达方式；还有一个解释部分，用来向用户解释系统的“思维过程”。
帮助部分则是解释部分的补充，用来就已知的事实或得出的结果向用户提出详细的建议，如应采取的措施和步骤。
对专家系统的研究源于1965年E.A.Feigenbaum等人对DENDRAL（解析化学质谱分析和预测的化学专家系统）的研究，至今专家系统的研究和应用有了长足的进展，特别是七十年代中期形成知识工程方向之后，专家系统具体应用领域几乎没有限制，如故障诊断、分析解释、咨询、设计、规划、教学、监控等。
通过国际联机检索（工程索引，NTIS美国政府报告）和国内科技期刊情报检索发现，专家系统在工程技术领域中应用广泛，其中应用在设计方面的例子有很多。
例如，日本佳能公司开发一个设计长焦距镜头的专家系统OPTEX，镜头设计组已经总结有50 种长焦距镜头类型的设计手册以及一个复杂的进行光学物理射线跟踪的FORTRAN程序，他们把这些知识和设计过程的启发性知识（包括有关制造能力的经验规则，如磨出的镜头玻璃片能达到多薄，镜片间的距离能靠多近，空气间隙有什么作用等）都放入专家系统，这样只要设计人员输入要设计镜头的技术性能要求和挑选一种镜头设计作为
样板，系统就能自动地设计出所需的新镜头来。
据称，该系统运行的效果可提高工效10倍，设计人员由原先的40人降为4人就能以同样的数量和质量完成设计任务。
目前汽车发达国家的汽车开发能力越来越依赖于汽车自动开发设计软件。
发达国家汽车开发能力的高低已不再用它拥有多少高级开发能力的人才和先进设备的多少来评价，而是用更重要的一个方面就是它是否拥有最先进的开发软件和数据库来评价。
4.1.2 先进的变速器设计方法的意义：
传统的设计方法一般是根据性能要求利用经验公式取初值，然后验算其强度，传动质量指标等，如果不符合要求则根据经验改变某些参数，继续验算，直至符合所有的条件与要求。
这种设计方法计算量较大，得到的答案仅仅是符合要求的一个解，而一般的经验公式又较保守，对于不符合要求时改变的参数有一定的局限性，导致结果过于保证安全性。
产品笨重，而许多性能未必很好甚至变的较差。
在当今轿车市场日益竞争激烈，国际市场已趋于饱和，而国内市场正在蓬勃发展的同时，又是各主要厂家占领市场的良好机会。
那么凭什么来吸引大量客户呢？只有良好的性能价格比，尽量在降低成本的基础上提高性能，才是所有产品打开市场的根本所在。
当前对轿车设计中动力性与经济性要求日渐提高的情况下，对零部件的限制条件也越来越多，越来越复杂。
传统的经验公式已经无法满足新型变速器设计的要求。
而总结新的经验公式又需要丰富的设
计经验与知识，是一个长期的过程。
当今科技日新月异，轿车生产的手段方法与目标也不断在改变。
大量使用的经验公式已不具备长期生存实用的必要性和可能性。
综上所述，不仅从变速箱本身的特点，还是设计手段与方法的整个趋势来看，将先进的设计方法引入变速箱的设计是及其必要的。
其优点不仅仅在于得到一个能使性能达到较高水平的设计方案，而且由于知识工程和专家系统的引入，使得其更具有可扩展性。
它可以直接将一个复杂的要求引入到设计过程中，能在不改变或较少改变设计系统的情况下，进行进一步设计和检验其合理性。
而在传统设计方法中，要做到这样是很困难的，因为改变设计系统和过程将是一个复杂的工作。
本章的重点介绍了采用先进的设计技术方法实现变速箱快速设计、计算机仿真优化和生产的一体化。
4.1.3 本章主要内容：
齿轮是汽车传动系中的重要零件之一，它对整车的动力性和舒适性有很大的影响。
而齿轮设计所涉及的影响因素较多、设计参数较复杂，这些参数之间存在着相互制约相互矛盾的情况，如何协调各参数，使之在满足基本条件的基础上得到最佳的性能，这正是本章要介绍的先进设计技术成果内容。
减小齿轮的体积和质量，提高传递扭矩的能力，是当前汽车齿轮优化设计的主要目标。
因为减小齿轮的体积和质量就可减小制造费
用，降低轮齿动载荷，提高齿轮寿命，使汽车的总体布置更为方便和灵活。
同时齿轮传动的功率损失问题往往被设计人员所忽略，这是因为齿轮的传动效率已经很高的缘故。
但近年来，许多研究表明，运转过程中齿轮温度的升高是齿轮发生胶合和点蚀的一个重要原因，而其热量主要是由齿轮运转的功率损耗转换而来的。
因此如何优选齿轮参数，使其功率损耗达到最低就成为了齿轮优化设计的另一个目标，因为降低汽车齿轮的功率损耗，不仅可以提高传动效率，降低汽车的燃料消耗，而且还可以延长齿轮的使用寿命。
另外，近年来齿轮的振动和噪声问题也日渐突出。
这是由于齿轮承载能力因淬火等工艺而显著提高，以至齿轮在高负荷、高速下运转产生明显振动和噪声。
这对汽车特别是轿车的舒适性的影响尤甚。
而齿轮的振动和噪声主要与齿轮的参数和轴的刚度有关，所以降低齿轮的振动和噪声也可以作为齿轮的优化设计目标。
本章介绍了作者的项目组研究的另外一个方向的研究成果, 那就是汽车齿轮中的常用标准件的三维精确建模方法与实现。
它可以应用于齿轮的快速成形、参数化设计、有限元分析、数控加工、优化设计以及动力学分析等过程，从而为产品的快速设计提供了条件。
常用标准件齿轮主要包括圆柱齿轮（直齿、斜齿）、圆弧齿轮（单圆弧、双圆弧）、圆锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿、摆线齿）和准双曲面齿轮（弧齿、摆线齿）。
此外，还着重介绍了齿轮的啮合传动关系在计算机上的实现、齿
轮设计建模过程、齿轮知识库的建立与应用，各种齿轮(包括格林森和奥林康复杂齿轮)的通用校核计算程序。
显然，若能实现上述功能，不仅可使齿轮的设计开发时间大大缩短，而且对设计人员的要求也可降低，使经验不够丰富的年轻设计师也可利用人类积累下来的专家设计经验，又快又好地完成设计。
本章将主要介绍变速器方面2000年后世界领先水平的研究成果和设计方法, 主要内容包括：
1)．汽车变速箱与主传动设计系统软件总体框架，包括界面、数据库、知识库；
2)．汽车主传动比优化设计模块，包括车身、发动机、变速箱匹配的动力性和经济性计算以及主传动比、各档传动比的优化设计；
3)．汽车变速箱各档齿轮校核模块，包括啮合质量、强度、噪声校核；
4)．汽车变速箱各档齿轮优化设计模块，包括约束曲线图、初值设计、各档齿轮参数优化设计；
5)．格林森齿轮校核计算模块，包括弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮参数的选择、尺寸计算、机床调整以及强度计算；
6)．奥林康齿轮校核计算模块，包括摆线齿锥齿轮、准双曲面齿轮参数的选择、尺寸计算、机床调整以及强度计算；
7)．变速箱输入轴与输出轴校核计算模块，包括轴的强度与刚度计算；
8)．变速箱支撑轴承寿命校核计算模块；
9)．齿轮二维标准零件库模块，包括各种齿轮的二维图库（参数化），明细表；
10)．齿轮三维建模模块，包括渐开线圆柱齿轮（直齿、斜齿）、圆弧
齿轮（单圆弧、双圆弧）、锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿、摆线齿）和准双曲面齿轮（弧齿、摆线齿）的精确建模；。
