變速器設(shè)計文獻綜述

1、變速器設(shè)計文獻綜述摘 要：車輛的變速器很大程度上影響著車輛行駛的經(jīng)濟性、動力性、駕乘舒適性，是車輛最重要的部件之一。本文分析了國內(nèi)外變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況，介紹了國內(nèi)外先進的變速器設(shè)計方法、科學的開發(fā)流程等，還根據(jù)我國變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀提出了一些問題，并且對變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些合理的建議。 關(guān)鍵詞：變速器，科學開發(fā)流程、先進設(shè)計方法一.變速器研究意義 變速器是伴隨汽車出現(xiàn)的產(chǎn)物，是組成一輛汽車的必需品，而變速器設(shè)計更是汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一。變速器的作用是用來改變傳動比，使發(fā)動機盡量工作在有利的工況下，滿足不同的行駛要求。在不同的行駛條件下，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變

2、化，而汽車發(fā)動機的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，扭矩變化范圍更不可能滿足實際路況需要，而變速器能做到在大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。因此,變速器的性能直接影響到汽車行駛性能。隨著技術(shù)進步,變速器在最基本的傳動功能之外，也在實現(xiàn)越來越多的功能，例如實現(xiàn)倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要; 中斷動力傳遞，在發(fā)動機能夠怠速運轉(zhuǎn)，汽車換檔或需要停車時，中斷向驅(qū)動輪的動力傳遞; 實現(xiàn)空檔，當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。由此可見，研究變速器對汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重大的意義。 二.國內(nèi)外變速器使用的現(xiàn)狀在歐洲市場上，原本手動變速器占據(jù)的絕大部分的市場,在不斷被自動變速器侵占。例

3、如在西歐，2005年生產(chǎn)的裝配有自動變速器的汽車占汽車總量的23%。而10年前，這個數(shù)字僅為13%。可見自動變速器正在成為市場的主流。在中國市場上，配備自動變速器也已經(jīng)成為車用變速器的重要趨勢。然而，在自動變速器方面，由于其新工藝、新技術(shù)和設(shè)計原理與傳統(tǒng)手動變速器有比較大的差異，導致國內(nèi)廠家在自動變速器的研發(fā)上與國際先進水平存在較大差距，即使向國外廠商尋求技術(shù)幫助，他們也不約而同地對國內(nèi)廠家進行了技術(shù)封鎖，這導致我國的自動變速器相比國外產(chǎn)品性能低下，需要大量依賴進口。據(jù)統(tǒng)計，進口產(chǎn)品占我國自動變速器市場的78%。而在手動變速器方面，經(jīng)過長時間的發(fā)展，設(shè)計原理和生產(chǎn)工藝等都較為成熟，技術(shù)難度也相

4、對較低，因此我國通過引進國外先進技術(shù)，消化吸收并自主創(chuàng)新，能做到自主生產(chǎn)，基本滿足了本土車輛廠商的生產(chǎn)需要?？梢灶A見的是，未來汽車變速器的市場將以自動變速器為主，發(fā)展和掌握高端自動變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造技術(shù)的重要途徑。而優(yōu)先開發(fā)手自一體變速器在技術(shù)上可以延續(xù)我國在手動變速箱上積累的經(jīng)驗，更有利于我國變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 三. 國外變速器先進的設(shè)計方法 近10年以來，我國變速器產(chǎn)業(yè)特別重視新產(chǎn)品的開發(fā)研制，無論是從人力物力的投入，還是資金的投入，都是非常巨大的。但在我國汽車產(chǎn)業(yè)剛剛發(fā)展起來時，幾乎所有新產(chǎn)品的開發(fā)流程相比國外先進的開發(fā)流程都是不完整的，這是我國汽車產(chǎn)業(yè)的通病。而隨著我國

5、這些年的高速發(fā)展，我國變速器產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)流程也在不斷學習國外的先進方法，逐漸與國外接軌。 一個變速器新產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)流程首先要收集潛在顧客的信息。其次是調(diào)查客戶和市場的需求，確定變速器的大致開發(fā)方向。第三是根據(jù)調(diào)查制定相應的制定技術(shù)方案。第四是進行可行性分析。做到不斷的根據(jù)市場的需求來調(diào)整設(shè)計方案和研究方向，對客戶的要求進行科學分析并不斷完善設(shè)計。利用這種更加科學的設(shè)計方法可以有效的縮短研發(fā)周期，同時節(jié)約研發(fā)成本。用最小的代價活的最符合市場需求的產(chǎn)品。 我國的汽車變速器之所以與發(fā)達國家的產(chǎn)品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我國的設(shè)計手段相對落后。發(fā)達國家早早利用CAD計算機輔助設(shè)計技術(shù)例

6、如有限元分析,優(yōu)化設(shè)計等來進行產(chǎn)品設(shè)計。通過這些方法對機械設(shè)計產(chǎn)品進行分析設(shè)計可以大大的提高機械產(chǎn)品的一次設(shè)計成功率，既能縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，還能節(jié)省實驗費用，大大提高設(shè)計效率。相比之下，我們的設(shè)計手段就顯得非常落后，我們的設(shè)計任然是以經(jīng)驗為主的二維平面設(shè)計，一次成功率較低，往往還要根據(jù)實際情況進行很大的改動，這大大加長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，還提高了開發(fā)費用。為了改變我國變速器等汽車部件設(shè)計周期長，效率低的缺點，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，提國產(chǎn)變速器高市場競爭力，我認為開發(fā)一套適合中國使用的CAD設(shè)計軟件，或者是對已有的CAD軟件進行符合我國的優(yōu)化是非常有必要而且必須的。 機械制造強國例如美國，它的優(yōu)

7、勢就是建立了一套比較完善的CAD/CAM集成系統(tǒng)，并且他的CAD技術(shù)一直在全球處于領(lǐng)先地位。美國是最早將CAD應用于汽車設(shè)計行業(yè)的國家，例如美國的通用汽車公司和福特汽車公司早早的通過將CAD技術(shù)應用于生產(chǎn)，從而建立起優(yōu)勢，進而搶占國際汽車市場。他們利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成應用，將結(jié)構(gòu)、強度、剛度等問題的計算、車體造型的三維設(shè)計等問題大大簡化，在保證產(chǎn)品優(yōu)秀質(zhì)量的同時還提高了生產(chǎn)效率，做到了及時響應市場的需求。從而大大的提高了他們的產(chǎn)品競爭力，為他們帶來了巨額收益。但這些已經(jīng)能較好的利用CAD進行汽車部件設(shè)計的國外公司，其涉及的試驗、標準、技術(shù)規(guī)范都很保密，不可能向我國

8、汽車公司提供幫助。 與國外相比，我國的汽車工業(yè)在計算機輔助設(shè)計方面起步較晚，也沒有利用后發(fā)優(yōu)勢，發(fā)展緩慢。雖然目前有一些大中型汽車企業(yè)能與一些知名高校合作進行CAD的研究開發(fā)，已經(jīng)在產(chǎn)品的設(shè)計改進，設(shè)計完成后的計算機繪圖和有限元分析等幾方面取得了一些成果，但縱觀國內(nèi)的大多數(shù)工廠，依靠經(jīng)驗類比法這些傳統(tǒng)方法進行設(shè)計的任然占有不小的比例。這種方法就是通過引進國外成熟但是相對落后的產(chǎn)品進行分析測繪和仿制，這種方法雖然能在短時間內(nèi)縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，縮小與國外廠商的技術(shù)差距，但是難以在創(chuàng)新上實現(xiàn)突破，無法滿足現(xiàn)代汽車工業(yè)高速發(fā)展的需求。因此，車企降低傳統(tǒng)低效的設(shè)計方法的比例，大量采用先進高效的現(xiàn)代化設(shè)

9、計方法，是提高我國汽車產(chǎn)業(yè)自主設(shè)計研發(fā)能力，實現(xiàn)高端變速器國產(chǎn)化，本土化的重要手段。 四我國當前面臨的問題 變速器是傳統(tǒng)石油動力汽車和新型油電混合動力電動汽車動力傳動系統(tǒng)的重要部件。在未來幾十年內(nèi)，隨著新能源汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還將對汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。隨著近年來自動變速器在汽車產(chǎn)業(yè)越來越廣泛的應用，國內(nèi)變速器企業(yè)在手動變速器方面依靠經(jīng)驗多年積累的優(yōu)勢已經(jīng)不再存在，在國外廠商的技術(shù)封鎖下，國內(nèi)企業(yè)實現(xiàn)自主開發(fā)先進的自動變速器顯得尤為重要，這也是國內(nèi)車企面對的一個巨大挑戰(zhàn)，同時如何實現(xiàn)自主開發(fā)也是我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面對的一個核心問題。 我國自動變速器產(chǎn)業(yè)之所以受到重重阻礙

10、，其主要原因是沒有形成專業(yè)化、模塊化、機電液氣配套產(chǎn)業(yè)鏈，以及數(shù)控化加工與檢測線的短缺。國內(nèi)的變速器產(chǎn)業(yè)由手動變速器到自動變速器的快速轉(zhuǎn)型，如果不能在短時間內(nèi)，在國外企業(yè)搶占國內(nèi)市場之前實現(xiàn)自動變速器的自主研發(fā)生產(chǎn)，我國自主的自動變速器產(chǎn)業(yè)將有被摧垮的危險。隨著中國加入世貿(mào)組織，中國市場對外開放的程度不斷加大，中國的汽車工業(yè)也在持續(xù)高速發(fā)展，包括采埃孚、伊頓、艾里遜、博格華納等在內(nèi)的許多國際變速器巨頭企業(yè)紛紛涌入中國搶占國內(nèi)變速器市場，有的甚至已經(jīng)完成了其在中國的戰(zhàn)略布局。國外企業(yè)的競爭與打壓使得中國變速器企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)日益嚴峻，很多國際自動變速器巨頭來到中國市場只賣產(chǎn)品、不賣核心技術(shù)，使中國

11、的汽車產(chǎn)業(yè)對進口變速器的依賴性日益加強。在2014年，中國的自動變速器需求量為877.2萬臺，其中自主生產(chǎn)的自動變速器僅為400.5萬臺，進口的自動變速器多達531.4萬臺，國內(nèi)大半的自動變速器市場被國外企業(yè)瓜分。隨著這種局面的加劇，預計未來3到5年我國的變速器行業(yè)將面臨深度的洗牌和市場整合。因此我國汽車企業(yè)在變速器領(lǐng)域的研發(fā)投入，布局和技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。 五應對方案 根據(jù)我國汽車變速器企業(yè)現(xiàn)有的的研發(fā)生產(chǎn)條件和國內(nèi)變速器市場情況，對于未來10年的中國市場，可以得出以下結(jié)論：手動變速器在短期內(nèi)仍將是變速器市場的主流，但受到市場青睞的自動變速器產(chǎn)業(yè)有不斷發(fā)展壯大的趨勢，其中，雙離合變速器技術(shù)

12、存在巨大的潛力。國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐美市場，自動變速器的市場在不斷擴大，占領(lǐng)原本屬于手動變速器的市場。可以預見，帶有自動功能變速器的汽車是未來市場的主導產(chǎn)品，發(fā)展和掌握自動變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造潮流的重要方向。變速器將成為企業(yè)提高產(chǎn)品競爭力的利器以及消費者購車時關(guān)注的重點，汽車企業(yè)在變速器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將是關(guān)系到汽車企業(yè)發(fā)展競爭的關(guān)鍵，而且還將影響到未來整車競爭的格局。 60多年前，新中國成立之初，我國還是一窮二白，鋼鐵產(chǎn)量僅為15.8萬噸，是美國當時鋼鐵產(chǎn)量的0.2%，大量生產(chǎn)鋼鐵都困難重重，更別說自主研發(fā)生產(chǎn)汽車了。但是經(jīng)過了6

13、0多年的發(fā)展，國內(nèi)手動變速器的研發(fā)、生產(chǎn)能力已接近國際先進水平。自動變速器產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展和進步。目前我國汽車業(yè)的“十二五”規(guī)劃已經(jīng)制定，“十三五”規(guī)劃也在制定中?！笆濉币?guī)劃總體目標仍是強調(diào)我國汽車工業(yè)發(fā)展要從汽車大國向汽車強國轉(zhuǎn)變。未來五年，中國汽車業(yè)將從過去的做大規(guī)模轉(zhuǎn)向做強實力。具體來看，一方面提倡發(fā)展包括新能源汽車在內(nèi)的節(jié)能汽車；另一方面，提倡通過兼并重組、淘汰落后產(chǎn)能來解決結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩問題。而就變速器產(chǎn)業(yè)來看，雖然目前自動變速器成為中國變速器行業(yè)進一步發(fā)展的攔路虎，但是我國已發(fā)展成為全球性的汽車產(chǎn)銷大國。只要我們繼續(xù)加大對汽車專業(yè)人才培養(yǎng)的支持力度，堅定不移地堅持自主開發(fā)，采取更科學的開發(fā)流程，多利用先進的計算機輔助方法來參與設(shè)計研發(fā)，中國變速器企業(yè)一定能夠?qū)崿F(xiàn)自動變速器的技術(shù)突破，為中國變速器行業(yè)新的征程開個好頭。參考文獻：1 王望予. 汽車設(shè)計M.第4版. 北京：機械工業(yè)出版社，2004:78-1132