變速器設計文獻綜述

1、變速器設計文獻綜述摘 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。本文分析了國內外變速器產業(yè)的發(fā)展狀況，介紹了國內外先進的變速器設計方法、科學的開發(fā)流程等，還根據(jù)我國變速器產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀提出了一些問題，并且對變速器產業(yè)的發(fā)展提出了一些合理的建議。 關鍵詞：變速器，科學開發(fā)流程、先進設計方法一.變速器研究意義 變速器是伴隨汽車出現(xiàn)的產物，是組成一輛汽車的必需品，而變速器設計更是汽車設計中最重要的環(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動扭矩能在很大范圍內變

2、化，而汽車發(fā)動機的特性是轉速變化范圍較小，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改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。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，汽車換檔或需要停車時，中斷向驅動輪的動力傳遞; 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業(yè)發(fā)展具有十分重大的意義。 二.國內外變速器使用的現(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、新技術和設計原理與傳統(tǒng)手動變速器有比較大的差異，導致國內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幫助，他們也不約而同地對國內廠家進行了技術封鎖，這導致我國的自動變速器相比國外產品性能低下，需要大量依賴進口。據(jù)統(tǒng)計，進口產品占我國自動變速器市場的78%。而在手動變速器方面，經過長時間的發(fā)展，設計原理和生產工藝等都較為成熟，技術難度也相

4、對較低，因此我國通過引進國外先進技術，消化吸收并自主創(chuàng)新，能做到自主生產，基本滿足了本土車輛廠商的生產需要?？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是追趕世界變速器制造技術的重要途徑。而優(yōu)先開發(fā)手自一體變速器在技術上可以延續(xù)我國在手動變速箱上積累的經驗，更有利于我國變速器產業(yè)的發(fā)展。 三. 國外變速器先進的設計方法 近10年以來，我國變速器產業(yè)特別重視新產品的開發(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。但在我國汽車產業(yè)剛剛發(fā)展起來時，幾乎所有新產品的開發(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，我國變速器產品的設計開發(fā)流程也在不斷學習國外的先進方法，逐漸與國外接軌。 一個變速器新產品的設計開發(fā)流程首先要收集潛在顧客的信息。其次是調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)調查制定相應的制定技術方案。第四是進行可行性分析。做到不斷的根據(jù)市場的需求來調整設計方案和研究方向，對客戶的要求進行科學分析并不斷完善設計。利用這種更加科學的設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品。 我國的汽車變速器之所以與發(fā)達國家的產品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我國的設計手段相對落后。發(fā)達國家早早利用CAD計算機輔助設計技術例

6、如有限元分析,優(yōu)化設計等來進行產品設計。通過這些方法對機械設計產品進行分析設計可以大大的提高機械產品的一次設計成功率，既能縮短產品的設計周期，還能節(jié)省實驗費用，大大提高設計效率。相比之下，我們的設計手段就顯得非常落后，我們的設計任然是以經驗為主的二維平面設計，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計周期長，效率低的缺點，縮短新產品的開發(fā)周期，提國產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技術一直在全球處于領先地位。美國是最早將CAD應用于汽車設計行業(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技術應用于生產，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，將結構、強度、剛度等問題的計算、車體造型的三維設計等問題大大簡化，在保證產品優(yōu)秀質量的同時還提高了生產效率，做到了及時響應市場的需求。從而大大的提高了他們的產品競爭力，為他們帶來了巨額收益。但這些已經能較好的利用CAD進行汽車部件設計的國外公司，其涉及的試驗、標準、技術規(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)，已經在產品的設計改進，設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，但縱觀國內的大多數(shù)工廠，依靠經驗類比法這些傳統(tǒng)方法進行設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品進行分析測繪和仿制，這種方法雖然能在短時間內縮短產品的開發(fā)周期，縮小與國外廠商的技術差距，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)低效的設計方法的比例，大量采用先進高效的現(xiàn)代化設

9、計方法，是提高我國汽車產業(yè)自主設計研發(fā)能力，實現(xiàn)高端變速器國產化，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，隨著新能源汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，變速器產業(yè)的發(fā)展還將對汽車產業(yè)的發(fā)展產生重大影響。隨著近年來自動變速器在汽車產業(yè)越來越廣泛的應用，國內變速器企業(yè)在手動變速器方面依靠經驗多年積累的優(yōu)勢已經不再存在，在國外廠商的技術封鎖下，國內企業(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)也是我國汽車產業(yè)發(fā)展所面對的一個核心問題。 我國自動變速器產業(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、機電液氣配套產業(yè)鏈，以及數(shù)控化加工與檢測線的短缺。國內的變速器產業(yè)由手動變速器到自動變速器的快速轉型，如果不能在短時間內，在國外企業(yè)搶占國內市場之前實現(xiàn)自動變速器的自主研發(fā)生產，我國自主的自動變速器產業(yè)將有被摧垮的危險。隨著中國加入世貿組織，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、博格華納等在內的許多國際變速器巨頭企業(yè)紛紛涌入中國搶占國內變速器市場，有的甚至已經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品、不賣核心技術，使中國

11、的汽車產業(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)在變速器領域的研發(fā)投入，布局和技術創(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)生產條件和國內變速器市場情況，對于未來10年的中國市場，可以得出以下結論：手動變速器在短期內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業(yè)有不斷發(fā)展壯大的趨勢，其中，雙離合變速器技術

12、存在巨大的潛力。國內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，占領原本屬于手動變速器的市場?？梢灶A見，帶有自動功能變速器的汽車是未來市場的主導產品，發(fā)展和掌握自動變速器制造技術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)提高產品競爭力的利器以及消費者購車時關注的重點，汽車企業(yè)在變速器領域的技術創(chuàng)新將是關系到汽車企業(yè)發(fā)展競爭的關鍵，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，鋼鐵產量僅為15.8萬噸，是美國當時鋼鐵產量的0.2%，大量生產鋼鐵都困難重重，更別說自主研發(fā)生產汽車了。但是經過了6

13、0多年的發(fā)展，國內手動變速器的研發(fā)、生產能力已接近國際先進水平。自動變速器產業(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我國汽車工業(yè)發(fā)展要從汽車大國向汽車強國轉變。未來五年，中國汽車業(yè)將從過去的做大規(guī)模轉向做強實力。具體來看，一方面提倡發(fā)展包括新能源汽車在內的節(jié)能汽車；另一方面，提倡通過兼并重組、淘汰落后產能來解決結構性產能過剩問題。而就變速器產業(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計研發(fā)，中國變速器企業(yè)一定能夠實現(xiàn)自動變速器的技術突破，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. 汽車設計M.第4版. 北京：機械工業(yè)出版社，2004:78-1132