微型汽车手动变速器设计与优化

论文摘要

作为汽车传动系统的重要组成部分,变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。虽然传统机械式的手动变速器具有换档冲击大,体积大,操纵麻烦等诸多缺点,但仍以其传动效率高、生产制造工艺成熟以及成本低等特点,广泛应用于现代汽车上。随着现代计算机技术的快速发展,对变速器进行研究的专业软件应用也越来越广泛,如MASTA和ROMAX都是世界上集选配、设计开发、制造一体化的大型专用软件,本文主要采用MASTA实现对微型汽车手动变速器的设计、分析和优化,同时学习和借鉴前人的设计思路和分析方法,丰富研究内容,提高研究质量。本文在深入了解和学习变速器开发流程和相关设计理论知识的前提下,首先确定该微型汽车手动变速器的设计方案,包括齿轮和轴的总布置形式、换档操纵机构及档位布置形式等；其次根据所配发动机的基本参数以及考虑到整车动力性和经济性要求下的传动比,设计计算出变速器主要零件的相关参数,通过对设计参数的分析,找到影响手动变速器性能的因素。本文利用MASTA专业软件模拟变速器试验方法中的实际负载工况,完成齿轮、轴和轴承等主要零件以及同步器同步过程的分析,与理论分析相比较,并且通过软件的修形模块对所设计的齿轮进行微观修形,为今后研究变速器的振动噪声奠定了基础；同时针对各影响因素结合变速器的结构和目标性能进行优化,将优化后的模型再次进行仿真模拟并评估优化后的结果。由于影响变速器性能的结构参数较多,如何利用软件分析各种因素对设计结果的影响,并以何参数为优化目标达到结构和性能上的最优是一个很值得探索的问题。探索运用专业软件对手动变速器进行建模与设计,并对其结构进行仿真分析和优化的方法,为今后新变速器的开发与应用提供了较好的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 变速器的分类
• 1.3 国内外现状
• 1.4 研究内容
• 第2章 手动变速器的结构原理与型式分析
• 2.1 手动变速器的基本结构和工作原理
• 2.2 手动变速器的结构分析与型式选择
• 2.2.1 手动变速器的结构分析
• 2.2.2 手动变速器主要零件的型式选择
• 2.3 小结
• 第3章 手动变速器主要零件参数设计计算
• 3.1 手动变速器的档位数和传动比
• 3.2 齿轮相关参数的选取和计算
• 3.2.1 齿轮的设计要求
• 3.2.2 齿轮基本参数的确定
• 3.2.3 各档齿轮齿数的分配
• 3.2.4 齿轮变位系数的选择
• 3.3 齿轮的设计计算
• 3.3.1 齿轮的几何尺寸计算
• 3.3.2 齿轮的主要损坏形式
• 3.3.3 齿轮强度模型参数计算
• 3.3.4 齿轮的材料选择及热处理
• 3.4 轴的设计计算
• 3.4.1 轴的功用及设计要求
• 3.4.2 轴尺寸初选
• 3.4.3 轴模型参数计算
• 3.5 轴承型号的选择计算
• 3.5.1 轴承型号的选择
• 3.5.2 轴承寿命模型参数计算
• 3.6 小结
• 第4章 手动变速器的MASTA建模与仿真
• 4.1 MASTA介绍
• 4.1.1 MASTA的核心功能与特点
• 4.1.2 MASTA的主要功能模块
• 4.2 MASTA建模过程
• 4.2.1 轴建模
• 4.2.2 齿轮建模
• 4.2.3 轴承建模
• 4.2.4 同步器建模
• 4.2.5 定义载荷谱
• 4.3 MASTA仿真分析
• 4.3.1 齿轮
• 4.3.2 轴
• 4.3.3 轴承
• 4.4 齿轮修形
• 4.5 小结
• 第5章 同步器同步过程分析与计算
• 5.1 同步器模型及基本参数
• 5.2 同步器同步过程理论分析
• 5.3 同步器同步过程分析及计算
• 5.3.1 问题分析
• 5.3.2 计算过程
• 5.3.3 分析结果
• 5.4 小结
• 第6章 总结及展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文