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SY-025-BY-5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 填表日期 年 月 日 迄今已進(jìn)行 8 周 剩余 8 周 學(xué)生姓名 張會金 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛B07-1班 指導(dǎo)教師姓名 紀(jì)峻嶺 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 學(xué) 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 1． 檢索了大量雙中間軸變速器的資料，初步掌握了其結(jié)構(gòu)與工作原理； 2． 確定了車型參數(shù)，并對其進(jìn)行了相關(guān)校核； 3． 確定了設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程，完成了開題答辯； 4． 確定了變速器的總體布置方案； 5． 進(jìn)行了變速器的最大傳動(dòng)比，完成了傳動(dòng)比的分配； 6． 確定了變速器的基本參數(shù)，如中心距a、齒輪模數(shù)m、齒寬b、斜齒輪螺旋角β、以及齒輪的設(shè)計(jì)與校核； 7． 完成了變速器齒輪部分草圖的繪制 。 1． 變速器裝配工藝性的分析以及齒輪材料及熱處理工藝的確定； 2． 變速器主一軸總成、二軸總成、主箱軸總成、左右中間軸總成、倒檔惰輪軸總成、副箱驅(qū)動(dòng)齒輪總成、副箱左上中間軸總成、副箱右下中間軸總成、副箱輸出軸總成、的設(shè)計(jì)與校核； 3． 變速器操縱機(jī)構(gòu)的確定，變速器的分箱，以及箱體的設(shè)計(jì)； 4． 變速器與整車匹配性計(jì)算； 5． 變速器主副箱各軸的ANSYS靜力學(xué)分析； 6． 撰寫設(shè)計(jì)說明書，繪制設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)審核、修改設(shè)計(jì)說明書，畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯。 存在問題及努力方向 存在問題：在參數(shù)確定階段，傳動(dòng)比的分配以及齒輪齒數(shù)的確定不是很清楚，經(jīng)紀(jì)老師指導(dǎo)，可以參照同類型變速器進(jìn)行選取，問題得到解決。 努力方向：針對有待完成的內(nèi)容劃分出輕重緩解，一一將其解決。 學(xué)生簽字： 張會金 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 張會金 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1班 指導(dǎo)教師姓名 紀(jì)峻嶺 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 （一）設(shè)計(jì)目的 我國公路運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，對大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量不斷增加，重型貨車新品動(dòng)力總成方面的變化主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平正在提高，排量為10L以上的發(fā)動(dòng)機(jī)裝車率不斷增長，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)成為企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。但重型商用車變速器的研發(fā)處于相對滯后狀態(tài)，阻礙了重型商用車的發(fā)展。為了滿足重型商用車不斷地高轉(zhuǎn)速化和大傳遞轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢，本課題進(jìn)行了CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)。 雙中間軸變速器在重型商用車上應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車的關(guān)鍵總成之一。其功用是在不同的使用條件下, 改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速, 使汽車得到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。 （二）設(shè)計(jì)意義 通過CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)，使變速器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)帶來性能得到進(jìn)一步提高，以適應(yīng)重型商用車的發(fā)展趨勢。并培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） （一）設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1、進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)方案與基本參數(shù)確定； 2、進(jìn)行主、副箱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核； 3、進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)和副箱同步器的選用； 4、進(jìn)行變速器箱體設(shè)計(jì)。 （二）設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（研究方法） 1、參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，對比各種變速器優(yōu)缺點(diǎn)，利用所選定的車型參數(shù)，確定變速器結(jié)構(gòu)類型，完成變速器結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)； 2、使用Pro/E軟件進(jìn)行主副箱各軸的三維建模，導(dǎo)入到ANSYS中，對其分別進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出相應(yīng)結(jié)論； 3、使用相關(guān)軟件進(jìn)行齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì)與校核； 4、進(jìn)行汽車變速器換擋時(shí)機(jī)與車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配，以及汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的校核，實(shí)現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配； 5、使用CAD軟件繪制CA10TA190M雙中間軸變速器的裝配圖、零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書。 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 （一）設(shè)計(jì)說明書部分 按照撰寫規(guī)范完成設(shè)計(jì)說明書1.5萬字。 （二）設(shè)計(jì)圖紙部分 變速器總裝圖、零件圖若干張，共計(jì)折合A0圖紙3張以上。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 （1）查閱相關(guān)資料任務(wù)書與開題報(bào)告； 第1～2周（2月28～3月11日） （2）確定變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、換擋操縱機(jī)構(gòu)的總體布置方案； 第 3 周（3月13～3月17日） （3）變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核； 第4～6周（3月20～4月8日） （4）靜力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)； 第7～8周（4月11～4月22日） （5）對變速器換擋操縱部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核； 第9～10周（4月24～5月6日） （6）繪制變速器的總裝圖與零件圖； 第11～13周（5月9～5月27日） （7）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 第 14 周（5月30～6月3日） （8）設(shè)計(jì)審核、修改設(shè)計(jì)說明書； 第15～16周（6月6～6月17日） （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第 17 周（6月20～6月24日） 五、參考資料 [1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）北京：高等教育出版社，1960. [2] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理（第六版）北京：高等教育出版社，2000. [3] 肖生發(fā)，趙樹朋.汽車構(gòu)造 北京：中國林業(yè)出版社，2006. [4] 劉惟信.汽車變速器設(shè)計(jì) 北京：清華大學(xué)出版社，2001. [5] 浙江省交通學(xué)校 編.汽車構(gòu)造圖冊（底盤）北京：人民交通出版社，1991. [6] 關(guān)文達(dá).汽車變速器設(shè)計(jì)（第二版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [7] 臧杰.閻巖.汽車構(gòu)造（下冊）北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [8] 凌凱汽車資料編寫組 主編. 汽車原理 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005. [9] 劉利勝，姜曉.汽車底盤構(gòu)造 北京：北京大學(xué)出版社，2006. [10] 李京申，劉波.手動(dòng)變速器和驅(qū)動(dòng)橋 北京：教育科學(xué)出版社，2003. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-10 優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）推薦表 題 目 CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 類別 畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張會金 院（系）、專業(yè)、班級 汽車與交通工程學(xué)院、車輛工程、B07-1班 指導(dǎo)教師 紀(jì)峻嶺 職 稱 副教授 設(shè)計(jì)成果明細(xì)： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-1班 學(xué) 生 姓 名: 張會金 導(dǎo) 師 姓 名: 紀(jì)峻嶺 開 題 時(shí) 間: 2011年3月11日 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 張會金 院系 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-1班 指導(dǎo)教師姓名 紀(jì)峻嶺 職稱 副教授 從事專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題的目的、依據(jù)和意義 （一）選題的依據(jù)、目的和意義 1、選題的目的 我國公路運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，對大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量不斷增加，重型貨車新品動(dòng)力總成方面的變化主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平正在提高，排量為10L以上的發(fā)動(dòng)機(jī)裝車率不斷增長，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)成為企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。但重型商用車變速器的研發(fā)處于相對滯后狀態(tài)，阻礙了重型商用車的發(fā)展。為了滿足重型商用車不斷地高轉(zhuǎn)速化和大傳遞轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢，因此本課題進(jìn)行了CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)。 2、選題的依據(jù) 雙中間軸變速器在重型商用車上應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車的關(guān)鍵總成之一。其功用是在不同的使用條件下, 改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速, 使汽車得到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。 在汽車開發(fā)過程中變速器參數(shù)的選擇十分重要。因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。如不同車速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣汽車就可以利用剩余的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，這些都與變速器的參數(shù)有關(guān)。通過對CA10TA190M雙中間軸變速器設(shè)計(jì)讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過程和優(yōu)化過程。 汽車變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定著整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性等多方面的使用性能。這就對變速器設(shè)計(jì)人員提出較高的要求。因此，采用Excel軟件編程進(jìn)行齒輪、軸的設(shè)計(jì)與校核，軸承的校核。采用PRO/E軟件進(jìn)行齒輪、軸立體圖的繪制，并將所得圖形導(dǎo)入到ANSYS軟件中對其進(jìn)行靜力學(xué)分析。采用AutoCAD 繪制二維平面圖。這樣能夠較好的提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。 重型汽車變速器是指與重型商用車和大型客車匹配的變速器，盡管在行業(yè)中對變速器的容量劃分沒有明確的界限，但我們通常將標(biāo)定輸入扭矩在900N?m以上的汽車變速器稱為重型汽車變速器。 重型汽車機(jī)械式變速器的技術(shù)特點(diǎn)：重型汽車的裝載質(zhì)量大，使用條件復(fù)雜。欲保證重型汽車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和加速性，必須擴(kuò)大變速器傳動(dòng)比的范圍并增加檔位數(shù)。為避免變速器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和便于系列化生產(chǎn)，多采用組合式機(jī)械變速器。即以一種4～6檔變速器為主體，通過更換系列齒輪副和配置不同的副變速器，得到一組不同檔位數(shù)、不同傳動(dòng)比范圍的變速器系列。目前，組合式機(jī)械變速器已成為重型汽車采用的主要型式。組合式機(jī)械變速器一般分為倍檔(分段式配檔)組合式機(jī)械變速器和半檔(插入式配檔)組合式機(jī)械變速器。 （1）倍檔組合式機(jī)械變速器 倍檔組合式機(jī)械變速器是在主變速器后部串聯(lián)安裝一個(gè)2檔(高檔和低檔)副變速器，將主變速器的檔位數(shù)增加1倍，所增加的檔位傳動(dòng)比數(shù)值等于主變速器傳動(dòng)比和副變速器傳動(dòng)比的乘積，而且齒輪對數(shù)少于檔位數(shù)，因此箱體尺寸縮短，軸的長度減短，剛度增大，所以增大了變速器的容量。例如在一個(gè)5檔主變速器后端，串聯(lián)安裝一個(gè)具有高、低2檔的副變速器，即可組成10檔(或9檔)倍檔組合式機(jī)械變速器。增加倍檔組合式變速器最大輸入扭矩和最低檔傳動(dòng)比的技術(shù)難點(diǎn)是副變速器低檔齒輪的強(qiáng)度容量不足，超出齒輪輪齒的承載能力。解決的辦法是將由一個(gè)輪齒承受的載荷分流給幾個(gè)輪齒來承擔(dān)。這樣一來，輸入齒輪扭矩不變，每個(gè)輪齒的負(fù)荷將等于同時(shí)接觸齒數(shù)的平均數(shù)值。 倍檔組合式變速器的副變速器功率分流方法有兩種：一種是采用行星齒輪系的傳動(dòng)方法，這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，體積小而扭矩容量大，直到現(xiàn)在仍廣泛應(yīng)用；另一種功率分流的方法是采用雙中間軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。雙中間軸傳動(dòng)最大工藝難點(diǎn)是保證主傳動(dòng)齒輪能和所嚙合的雙中間軸齒輪的輪齒同時(shí)接觸問題，解決的辦法是用浮動(dòng)主傳動(dòng)齒輪的方法來消除齒軸對位的制造誤差，確保輪齒同時(shí)接觸，達(dá)到功率分流的目的。與此相適應(yīng)的換檔同步器也有一定的浮動(dòng)量。 圖1 雙中間軸倍檔組合式變速器 雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1)由于一軸和二軸上各檔齒輪同時(shí)與兩根中間軸上對應(yīng)的齒輪相嚙合，功率分流，從理論上講，每對齒輪上傳遞的扭矩為1/2，這就使每對齒輪傳遞的扭矩減少50%，使變速器的中心距、齒輪模數(shù)和寬度可以減小，從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別是長度尺寸。 2)由于二軸從動(dòng)齒輪在軸上處于徑向浮動(dòng)狀態(tài)，兩根中間軸的軸心線均勻分布在以二軸理論軸心為圓心、以中心距為半徑的圓柱面上，所以二軸上各檔齒輪及一軸齒輪在與兩根中間軸上的對應(yīng)齒輪相嚙合產(chǎn)生的徑向力達(dá)到平衡，即互相抵消。二軸不承受徑向力，只傳遞扭矩，這樣二軸可以設(shè)計(jì)得細(xì)一些，結(jié)構(gòu)可以簡單一些，其后軸承可以選擇較小的規(guī)格，這也有助于減小變速器的質(zhì)量和尺寸。 3)由于二軸齒輪的徑向浮動(dòng)和二軸的鉸接式 浮動(dòng)的結(jié)果，使得齒輪在嚙合時(shí)能自動(dòng)抵消一部分制造和裝配誤差，嚙合質(zhì)量優(yōu)于單中間軸。嚙合區(qū)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際使用情況也證實(shí)了這點(diǎn)。這就有利于降低嚙合噪聲和提高耐用度。 4)由于雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質(zhì)量和軸向尺寸，利用這種優(yōu)點(diǎn)，可提高變速器的最大傳遞功率和扭矩，擴(kuò)大使用范圍。 （2）半檔組合式機(jī)械變速器 將副變速器傳動(dòng)比均勻地插入傳動(dòng)比間隔大的主變速器各檔傳動(dòng)比之間，使變速器的檔位數(shù)增加1倍。半檔副變速器串聯(lián)在主變速器前部，它只有一對齒輪副和換檔同步器。早期的半檔副變速器由單獨(dú)的一個(gè)箱子組成，近年來發(fā)展成將半檔齒輪副直接放到主變速器之內(nèi)，既縮短變速器長度又簡化半檔結(jié)構(gòu)。半檔副變速器由一對類似一軸常嚙合齒輪副組成，齒圈套在動(dòng)力輸入軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)力輸入軸上的齒圈與主變速器一軸結(jié)合時(shí)，各檔傳動(dòng)比均由主變速器一軸齒輪副組成。當(dāng)齒圈與動(dòng)力輸入軸上的接合齒連接時(shí)，常嚙合齒輪與主變速器上的中間軸連接，因此主變速器中間軸也旋轉(zhuǎn)，由此組成的各檔傳動(dòng)比均勻地插人主變速器各檔傳動(dòng)比之間。型號為ZFAK/6-80+GV80的半檔組合式機(jī)械變速器，由6檔AS6-80主變速器串聯(lián)半檔副變速器組成。最大輸入扭矩為750N·m，傳動(dòng)比范圍0.83～9.0，倒檔傳動(dòng)比為7.05/8.46。這種變速器曾在歐洲廣泛使用，如歐曼、依維柯、斯太爾、沃爾沃等。ZF公司開發(fā)的ECOSPLIT-16S型16檔組合式機(jī)械變速器，在4檔主變速器前端加裝一對半檔齒輪副等機(jī)構(gòu)，再在后端串聯(lián)行星齒輪傳動(dòng)副變速器。主變速器二軸一直伸入半檔齒輪副的動(dòng)力輸入軸孔內(nèi)，主變速器一軸在中間軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速器最大輸入扭矩1600N·m，傳動(dòng)比范圍為1.00～13.63或0.85～11.46，倒檔傳動(dòng)比為9.41/11.06或8.64/10.15，長度約950mm，總質(zhì)量約300kg。 圖2 ZF公司ECOSPLIT-16S半檔組合式機(jī)械變速器 半檔組合式變速器在國外被廣泛應(yīng)用，特別是在歐洲中型和中重型汽車大量采用這種變速器，其中長途汽車(包括大客車)應(yīng)用得更多些。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率從85～200kW的各種車輛多用半檔副變速器增加檔位，因?yàn)榘霗n組合式變速器的長度小于倍檔組合式變速器，而且它的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修保養(yǎng)容易，深受用戶青睞。國外中型和重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200kW以下的基本上都采用半檔組合變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200kW以上的多采用倍檔(或倍檔加半檔)組合式變速器。 3、選題的意義 汽車變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。隨著汽車對安全、節(jié)能、環(huán)保的不斷重視，汽車變速器作為整車的一個(gè)關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品的質(zhì)量對整車的安全使用及整車性能的影響是非常大的，因而對汽車變速器進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算是非常必要的。雙中間軸變速器在我國重型商用車商應(yīng)用十分廣泛，通過CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)，讓我充分了解變速器的構(gòu)造和設(shè)計(jì)過程，鍛煉了獨(dú)立思考能力和繪圖能力，并使CA10TA190M雙中間軸變速器的性能得到優(yōu)化。 （二）重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 1、國外重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 在國外，變速器專業(yè)化生產(chǎn)廠家很注重產(chǎn)品系列化，為主機(jī)廠選擇最滿意的變速器提供了極大的方便和靈活性。例如德國ZF(采埃孚)公司有中心距80、95、105、115、120、143、154mm7種基型變速器，適應(yīng)輸入扭矩為130～1900N·m，檔位數(shù)3到17個(gè)，有各種操縱方式的變速器適應(yīng)不同匹配要求的車輛。日本豐田汽車公司愛信精機(jī)公司備有中心距72、78、88、98、135mm5種基型組合，286種變速器供用戶選擇。而我國眾多的汽車變速器生產(chǎn)企業(yè)，尚沒有形成本企業(yè)的變速器系列化產(chǎn)品。在國際市場上，德國采埃孚公司是單中間軸結(jié)構(gòu)的代表，美國伊頓公司是雙中間軸結(jié)構(gòu)的代表。 （1）德國ZF9S109多檔變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 德國ZF公司生產(chǎn)的9S109同步器型倍檔9檔組合式變速器，主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔，副變速器為行星齒輪系傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)副變速器中的同步器接合套與固定外齒圈接合時(shí)，行星齒輪內(nèi)齒圈被固定而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則副變速器掛入低檔，此時(shí)將主變速器分別掛入5個(gè)不同檔位可得到組合式變速器5個(gè)較大的傳動(dòng)比。當(dāng)使接合套與副變速器高檔齒圈接合時(shí)，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內(nèi)齒圈和副變速器輸入軸齒輪固定在一起而同步旋轉(zhuǎn)，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的5個(gè)檔位傳動(dòng)比即分別等于組合式變速器5個(gè)較小的傳動(dòng)比。由于有兩個(gè)傳動(dòng)比數(shù)值很接近，故省掉一個(gè)傳動(dòng)比，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250N·m，總質(zhì)量310kg，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙H型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。 （2）美國伊頓公司富勒系列雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 美國伊頓公司生產(chǎn)的RT-11509C雙中間軸倍檔9檔組合式機(jī)械變速器，主副變速器皆采用雙中間軸結(jié)構(gòu)。主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔。副變速器為2檔(高檔和低檔)齒輪傳動(dòng)，由于有2個(gè)傳動(dòng)比很接近，故省掉一個(gè)，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250N?m，總質(zhì)量310kg，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙H型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。 這是短軸距大功率重型汽車和特種車輛最理想的變速器。RT-11509C型變速器最大輸入扭矩1500Nm，最大輸入功率265kW，總長度735mm，雙H或單H操縱，可左操縱亦可右操縱，總質(zhì)量270kg。 2、國內(nèi)重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)重型車變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國、德國、日本幾個(gè)國家，引進(jìn)技術(shù)多為國外上世紀(jì)80-90年代的產(chǎn)品。作為汽車高級技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車變速器在國內(nèi)漫長的引進(jìn)消化過程中，如今已有長足的進(jìn)步，能夠在原有技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，通過改型自行開發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品，每年重型車變速器行業(yè)都能有十幾個(gè)新產(chǎn)品推向市場。但從當(dāng)今重型車變速器的發(fā)展情況來看，在新產(chǎn)品開發(fā)上國內(nèi)重型車變速器仍然走的是一般性的開發(fā)過程，沒有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品；從國內(nèi)重型汽車變速器市場容量來看，有三分之一的產(chǎn)品來自進(jìn)口，而另外三分之二的產(chǎn)品中有80%以上源自國外技術(shù)，國內(nèi)自主開發(fā)的重型汽車變速器產(chǎn)品銷量很小，從而說明國內(nèi)重型汽車變速器廠家的自主開發(fā)能力仍然很薄弱，應(yīng)對整車新車型配套產(chǎn)品的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國城市車輛將重點(diǎn)發(fā)展的13.8m客車上使用的變速器，目前只有ZF一家能向國內(nèi)企業(yè)供應(yīng)，就足以說明國內(nèi)的重型車變速器企業(yè)仍然很渺小，在技術(shù)方面仍然有很長的路要走。 表1 商用車三強(qiáng)與福田重卡變速器資源狀況對比 企業(yè)名稱 內(nèi)部變速器企業(yè) 控股變速器企業(yè) 不可控社會變速器企業(yè) 中國重汽 重汽橋箱公司的變速器配套份額大約占60% - 法士特、綦齒（少量）等：40% 一汽解放 解放變速器分公司的變速器配套約占40% 一汽哈變12% 法士特、ZF等：48% 東風(fēng)商用車 東風(fēng)變速器公司35% - 法士特52%；重汽大齒、韶關(guān)齒輪、ZF等13% 北汽福田 - - 法士特90%、重汽大齒等10% 國內(nèi)重型汽車變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾大家包攬。這些企業(yè)生產(chǎn)的變速器產(chǎn)品針對的市場各有側(cè)重，像陜西法士特在8t以上重型車市場占有率達(dá)到40%以上，并且在15t以上重型車市場占有絕對的優(yōu)勢，擁有85%以上的市場份額；綦江齒輪傳動(dòng)有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門金龍等企業(yè)的7～12m高檔大、中型客車以及總質(zhì)量在14～50t重型載貨車、鞍式牽引車、自卸車及各種專用車、特種車配套；山西大同齒輪集團(tuán)配套市場主要在8～10t級的低噸位重型載貨車。 市場結(jié)構(gòu)情況是法士特一家獨(dú)大，內(nèi)部配套尚難以滿足。國內(nèi)重卡廠家中，現(xiàn)在僅有一汽、重汽和北奔內(nèi)部有相應(yīng)的變速器廠可以生產(chǎn)重卡變速器（東風(fēng)和江淮的內(nèi)部變速器廠主要生產(chǎn)中卡和輕卡變速器），但這些集團(tuán)內(nèi)部重卡變速器供應(yīng)商所占市場份額僅在10%左右，90%的重卡變速器市場份額由獨(dú)立的專業(yè)變速器供應(yīng)商配套，而這其中法士特又一家獨(dú)大。 （1）國內(nèi)重型商用車企業(yè)變速器配套情況 中國重汽、一汽解放和東風(fēng)商用車作為商用車的三強(qiáng)企業(yè)，其重型車的市場份額都15%以上，三家共占重型商用車55.79%以上的市場份額。 從表1可以看出，前三強(qiáng)的商用車企業(yè)均設(shè)有附屬的變速器生產(chǎn)廠，或是內(nèi)總生產(chǎn)廠，或是控股企業(yè)，因此，大部分變速器均來自內(nèi)配。 表2 我國主要重型商用車用變速器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能及配套情況 生產(chǎn)企業(yè) 產(chǎn)能 （萬臺） 產(chǎn)品配套 陜西法士特 8 重卡變速器市場占有率80%，進(jìn)入客車配套領(lǐng)域；占東風(fēng)商用車變速器52%，北汽福田90%的配套份額 綦江齒輪傳動(dòng)有限公司 6 適用于7～12米高檔大、中型客車，總質(zhì)量10～50噸重型載貨車及各式專用車、特種車，在7～8米客車市場占據(jù)43%份額，在9米以上客車領(lǐng)域份額達(dá)到70% 中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司 12 中、重型卡車的單中間軸變速器。2008年大齒正式進(jìn)入中國重汽集團(tuán)，占北汽福田變速器10%的份額 一汽哈爾濱變速器廠 12 10米以上客車、15～20t卡車用變速器，客車占優(yōu)勢，占一汽解放變速器配套12%的份額 一汽解放汽車有限公司變速器分公司 15 一汽解放J5和J6指定產(chǎn)品，占一汽解放變速器40%的份額 東風(fēng)汽車變速器有限公司 16.5 產(chǎn)品可配套重、中、輕等商用車各系列車型 中國重汽（香港）有限公司變速器部 5 重點(diǎn)研發(fā)、制造重卡變速器，主要配套中國重汽卡車 采埃孚傳動(dòng)技術(shù)（杭州）有限公司 4 為寶馬、奔馳、沃爾沃等整車廠商配套 重汽自配變速器占60%，其它的40%來自法士特、綦齒等企業(yè)，2008年末，重汽重組了山西大同齒輪公司，而其位于山東濟(jì)南章丘的變速器生產(chǎn)線也開始生產(chǎn)AMT變速器，且是國內(nèi)第一臺批量生產(chǎn)并裝配上市整車的AMT變速器，重汽變速器的需求將更多來自其下屬生產(chǎn)廠的提供，同時(shí)將進(jìn)一步減少法士特、綦齒等企業(yè)的配套份額。 一汽解放下屬生產(chǎn)變速器的廠家有兩個(gè)，40%來自一汽解放變速器分公司，12%的配套來自控股公司一汽哈變，48%的配套則來自法士特、ZF等企業(yè)。2008年，一汽哈變?yōu)橐黄夥盘峁?萬臺左右的變速器，一汽解放變速器分公司為一汽解放提供了約5萬臺變速器，法士特提供了6萬多臺變速器，可見法士特仍是一汽解放重型變速器的主要供應(yīng)商。 東風(fēng)商用車自配的變速器份額為35%，其它52%來自法士特，13%則來自重汽大齒、韶關(guān)齒輪以及ZF等企業(yè)。北汽福田沒有自己的變速器廠，其車型所使用的變速器90%以上都來自法士特，10%則來自重汽大齒等企業(yè)。 從國內(nèi)這三強(qiáng)的商用車企業(yè)以及福田重卡變速器的配套情況可以看出，國內(nèi)的重型汽車變速器幾乎由陜西法士特、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、重汽集團(tuán)大同齒輪和一汽哈爾濱變速器廠等幾大廠家包攬。 （2）一汽解放汽車有限公司變速器分公司生產(chǎn)企業(yè)情況介紹 表3一汽解放變速器分公司主要產(chǎn)品技術(shù)平臺及參數(shù)情況 技術(shù)平臺 產(chǎn)品型號 扭矩N·m 匹配發(fā)動(dòng)hp 檔位 適用車型 日本日野 CA6T123 520～685 130～180 6 公路載重車、自卸車、牽引車、高檔客車、起重機(jī)、礦用及重型消防車等 CA6T138 735～835 180～220 機(jī)械式 同步器變速器 CA6T150 930～1470 220～280 自主研發(fā) 美國伊頓優(yōu)化 CA7T156 1078～1176 180～260 7 CA8T150 1350～1500 240～280 8 美國伊頓 FS(O)10209 1500～1750 260～350 9 解放J6換代卡車指定匹配產(chǎn)品 CA9T160 1500～1750 260～350 解放J5P奧威歐III系列重卡指定匹配產(chǎn)品 自主研發(fā) 美國伊頓優(yōu)化 CA10T150 1350～1750 260～350 10 公路載重車、自卸車、牽引車、高檔客車、起重機(jī)、礦用及重型消防車等 一汽解放汽車有限公司變速器分公司是一汽集團(tuán)中重型卡車變速器產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，擁有年產(chǎn)15萬套變速器的生產(chǎn)能力。一汽解放汽車有限公司變速器分公司先后引進(jìn)了日本日野、美國伊頓公司的變速器產(chǎn)品和技術(shù)，通過技術(shù)吸收和創(chuàng)新，成功開發(fā)了不同規(guī)格的產(chǎn)品，扭矩覆蓋530N?m～2200N?m，擁有6、7、8、9、10等檔位，并形成了中、重型兩大類共7個(gè)產(chǎn)品系列，可完全滿足國III環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。一汽哈變產(chǎn)品除供給一汽集團(tuán)外，部分產(chǎn)品也為國內(nèi)其它重型商用車企業(yè)，如安徽江淮、中通、丹東黃海、亞星商用車、恒通、安凱、福田等等配套，部分總成和零部件產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)出口。 二、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 （一）設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1、進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)方案與基本參數(shù)確定； 2、進(jìn)行主副箱各檔齒輪的設(shè)計(jì)與校核； 3、進(jìn)行主副箱軸的設(shè)計(jì)與校核； 4、進(jìn)行主副箱軸承的選擇與校核； 5、進(jìn)行主箱滑動(dòng)套的設(shè)計(jì)與校核； 6、進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)和副箱同步器的選用； 7、進(jìn)行變速器箱體設(shè)計(jì)； 8、撰寫設(shè)計(jì)說明書； 9、繪制變速器總裝圖與零件圖； 10、檢查設(shè)計(jì)說明書與圖紙。 （二）設(shè)計(jì)擬解決的主要問題 1、參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用所選定的車型參數(shù)，完成CA10TA190M雙中間軸變速器的結(jié)構(gòu)布置，并且掌握CA10TA190M雙中間軸變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝性和變速器的徑向尺寸等要求，確定CA10TA190M雙中間軸變速器的傳動(dòng)方案； 3、確定CA10TA190M雙中間軸變速器的齒輪參數(shù)。根據(jù)重型商用車變速器傳動(dòng)方案確定各檔齒輪齒數(shù)的分配，按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況選擇齒輪的變位系數(shù)、壓力角、螺旋角、模數(shù)和齒頂高系數(shù)； 4、使用相關(guān)書籍資料，采用Excel辦公軟件編寫公式，進(jìn)行齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì)與校核； 5、使用CAD軟件繪制CA10TA190M雙中間軸變速器的裝配圖、零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書； 6、使用PRO/E軟件進(jìn)行主副箱各軸的三維建模，導(dǎo)入到ANSYS中，對其進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出相應(yīng)結(jié)論； 7、進(jìn)行汽車變速器換擋時(shí)機(jī)與車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配，以及汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)與整車性能的優(yōu)化匹配。 三、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 （1）查閱相關(guān)資料任務(wù)書與開題報(bào)告； 第1～2周（2月28～3月11日） （2）確定變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、換擋操縱機(jī)構(gòu)的總體布置方案； 第 3 周（3月13～3月17日） （3）變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核； 第4～6周（3月20～4月8日） （4）靜力學(xué)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)； 第7～8周（4月11～4月22日） （5）對變速器換擋操縱部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核； 第9～10周（4月24～5月6日） （6）繪制變速器的總裝圖與零件圖； 第11～13周（5月9～5月27日） （7）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書； 第 14 周（5月30～6月3日） （8）設(shè)計(jì)審核、修改設(shè)計(jì)說明書； 第15～16周（6月6～6月17日） （9）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 第 17 周（6月20～6月24日） 四、基本參數(shù) 1、車型參數(shù) 表4 解放J6重卡350馬力6×4自卸車(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E)車型技術(shù)參數(shù) 基本信息 公告型號 CA3250P66K2L1T1A1E 類型 自卸車 驅(qū)動(dòng)形式 6×4 軸距 3800+1350mm 車身長度 8.48m 車身寬度 2.495m 車身高度 3.3m 輪距 前輪距：2050mm后輪距：1830/1830mm 前懸 1.47m 后懸 1.46m 整車重量 12t 額定載重 12.805t 最大總質(zhì)量 25t 最高車速 75km/h 接近角 24度 離去角 24度 噸位級別 重卡 最大爬坡度 70%（34.99°） 備注：選裝環(huán)保上蓋,貨廂自卸方式為后卸,額定載質(zhì)量12805kg對應(yīng)準(zhǔn)乘人數(shù)為3人額定 貨箱參數(shù) 貨箱(斗)長度 5.8m 貨箱(斗)寬度 2.3m 貨箱(斗)高度 1.16m 貨箱(斗)形式 自卸式 發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)型號 錫柴 CA6DL2-35E3F 汽缸數(shù) 6 燃油種類 柴油 汽缸排列形式 直列 排量 8.6L 排放標(biāo)準(zhǔn) 國III 馬力 350馬力 最大輸出功率 261kW 扭矩 1650N·m 最大扭矩轉(zhuǎn)速 1400RPM 發(fā)動(dòng)機(jī)廠商 錫柴 額定轉(zhuǎn)速 1900RPM 系列 6DM奧神 發(fā)動(dòng)機(jī)形式 直列六缸、四沖程、水冷卻、 增壓中冷、電控共軌直接噴射式 全負(fù)荷最低燃油耗率 195g/kW·h 發(fā)動(dòng)機(jī)凈重 1000kg 進(jìn)氣形式 增壓中冷 壓縮比 17.5∶1 一米外噪音 95dB 汽缸行程 155mm 汽缸缸徑 123mm 每缸氣門數(shù) 4 離合器形式 430mm — — 變速器 變速器型號 CA10TA190M 變速器形式 雙中間軸主副箱結(jié)構(gòu)，副箱帶同步器 變速器檔位數(shù) 前進(jìn)擋10個(gè)，2個(gè)倒檔 變速器油容量 13/13.5(帶取力器)L 變速器重量 342kg 取力器 SAE1#傳動(dòng)比1.026，采用后取力器， 增大取力器扭矩，950 N·m 倒檔R2傳動(dòng)比 3.382 倒檔R1傳動(dòng)比 15.098 10檔傳動(dòng)比 1 9檔傳動(dòng)比 1.345 8檔傳動(dòng)比 1.83 7檔傳動(dòng)比 2.464 6檔傳動(dòng)比 3.301 5檔傳動(dòng)比 4.464 4檔傳動(dòng)比 6.003 3檔傳動(dòng)比 8.166 2檔傳動(dòng)比 11 1檔傳動(dòng)比 14.78 副箱中心距 148mm 主箱中心距 148mm 換擋方式 手動(dòng) 操縱形式 直接操縱，遠(yuǎn)距離單、雙桿操縱 最大輸入扭矩 1900N·m 是否有同步器 是 底盤與輪胎 前橋允許載荷 7000kg 后橋型號 300 后橋形式 并裝雙軸 后橋允許載荷 18000kg 輪胎形式 轉(zhuǎn)向輪:真空胎 后輪:鋼絲胎 輪胎數(shù) 10個(gè) 輪胎規(guī)格 12.00R20 — — 圖3 一汽解放 J6重卡 350馬力 6×4 自卸車(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E) 圖4 一汽CA10TA190M雙中間軸變速器 2、一汽解放300輪邊減速橋 表5 一汽解放300輪邊減速橋技術(shù)參數(shù) 型號 形式 額定載荷/kg 從動(dòng)齒直徑/mm 制動(dòng)器尺寸/mm 速比 300 冷軋內(nèi)脹 2×16000 300 410×220 5.128/5.769/6.561/4.682 300 整體鑄造 2×16000 300 410×220 5.128/5.769/6.561/4.682 一汽在車橋研發(fā)上，采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，吸收和借鑒了引進(jìn)日產(chǎn)柴產(chǎn)品的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)采用例如等高齒、整體擴(kuò)張橋殼等技術(shù)，開發(fā)出滿足一汽商用車需求的產(chǎn)品，覆蓋從輕型車、中型車、重型車及客車等車橋產(chǎn)品線。目前，中重卡產(chǎn)品主要采用一汽車橋分公司、一汽山改企業(yè)生產(chǎn)的車橋。300輪邊減速橋在產(chǎn)品的承載、傳扭、速比范圍、制動(dòng)力、噪聲和效率等各項(xiàng)指標(biāo)均領(lǐng)先于國內(nèi)同類產(chǎn)品。 圖5 一汽解放300輪邊減速橋 四、技術(shù)路線（研究方法） 幾何參數(shù)計(jì)算 齒輪剛度校核 齒輪強(qiáng)度校核 幾何參數(shù)計(jì)算 軸的剛度校核 軸的強(qiáng)度校核 齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì) 軸的優(yōu)化設(shè)計(jì) 主箱箱體設(shè)計(jì) 副箱箱體設(shè)計(jì) 動(dòng)力性計(jì)算 經(jīng)濟(jì)性計(jì)算 匹配性 計(jì)算 軸承的選用與校核 總體布置 工藝性分析 CA10TA190M雙中間軸變速器設(shè)計(jì)方案 參數(shù)確定 齒輪的設(shè)計(jì) 主副箱各軸總成的設(shè)計(jì) 軸承的選擇 箱體的設(shè)計(jì) 變速器性能分析 主箱一軸總成 主箱二軸總成 主箱中間軸總成 副箱中間軸總成 副箱輸出軸總成 軸的設(shè)計(jì) 確定傳動(dòng)方案 五、參考文獻(xiàn) [1]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5. 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