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文献综述

一．选题背景

变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速，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条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。变速器在汽车中起着重要的作用，它能使汽车以非常低且稳定的车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定转速是难以达到的。如今汽车产品种类不断增加，人们对汽车需求量的不断增大，为了满足人们对汽车更优化的需求，需要CAD技术来获得最好的设计效果以及提高设计的效率。

我的毕业设计是---汽车变速器计算校核模块2。良好规范合格的变速器对汽车的使用价值、寿命、效果尤为重要，因此我选择了汽车变速器计算校核作为我的毕业设计。

二.汽车的发展史

1．世界汽车的发展

汽车的发展类似与现如今的所有复杂工具，它并非哪个人坐在那就能凭空想象它的样子能力，它也是要通过不断的创新改造，经历一段漫长的时间慢慢演变为如今的汽车模样。总的来说，汽车的发展经历了不同汽车种类的诞生、汽车量产化、汽车产品多样化等几个阶段。

人类对自然界的认识是逐渐加深的。从最初的利用人力、畜力到后来使用水力、风力。1705年纽科门首次发明了靠机械做功的实用化蒸汽机。这种蒸汽机用于驱动机械，便产生了划时代的第一次工业革命，随着蒸汽驱动的机械汽车的诞生，人类社会开始了永无休止的汽车发展的历史。

汽车种类的诞生主要包含了：蒸汽机的发明带来了蒸汽汽车的出现，内燃机的发明引来了内燃机汽车的诞生，以及柴油机的诞生。

1712年，英国人托马斯纽科门发明了蒸汽机，用来驱动一台抽水机将矿井中的水抽出。1774年经瓦特和博尔顿改良有了真正意义上的第一台蒸汽机。法国人NJ居纽在1769年制造了世界上第一台蒸汽驱动三轮汽车。由于第一辆蒸汽汽车的使用价值极低，于1825年，英国人哥而斯瓦底嘉内制造了第一辆蒸汽公交车。

内燃机的发明是从往复活塞式开始的。这种内燃机的工作原理是：吸入空气和燃料，压缩并点燃混合气，燃料作功，排出燃烧后生成的废气。这些是按照一定的行程顺序连续进行的。1794年，英国人斯垂特首次提出了把燃料和空气混合形成可燃混合气以供燃烧的设想。1860年，艾提力雷骆制造了内燃机。奥托于1877年8月4日获得专利。随后就有了本茨的第一辆三轮汽车，戴姆勒的第一辆四轮汽车。[1]

由于汽油的动力不是太足，污染较大，且较为贵重，因此人们在不断寻求一种能代替之的燃料来代替它。1897年，德国人鲁道夫狄塞尔成功地试制出了第一台柴油机且经过多年潜心研究，提出了压燃式柴油机的理论。狄塞尔的成就创造为如今的柴油汽车发展奠定了坚实的基础。

随着汽车的不断改良创新，人们对其的价值给予了相当高的肯定，开始不断增加对汽车的需求，汽车的产量也随之不断增加，全球各国都在努力加快国家生产汽车的数量，立法维护，福特还发明了流水线生产，更为快速的满足人们对汽车数量的要求。21世纪的现如今，制造商开始不再仅仅只追求数量的多少，更看重汽车产品的多样化。欧洲各发达国，以及美国都开始不断制造出各种视觉冲击、触觉舒适、驾驶方便的汽车种类。如英国的劳斯莱斯幻影（图1）

图1幻影

2．中国汽车的发展

中国的第一车来至于袁世凯送给慈溪太后的奔驰二代座驾，虽然其没有一点中国元素，但它开启了中国有汽车的历史。中国汽车的真正发展开始于新中国成立，新中国的汽车工业，与共和国共命运，经过半个世纪的努力，发生了天翻地覆的变化。从一个曾经是只有卡车没有轿车、只有公车没有私车、只有计划没有市场的汽车工业，终于形成了一个种类比较齐全、生产能力不断增长、产品水平日益提高的汽车工业体系。回顾中国汽车工业60年来走过的路程，一步一个脚印，处处印证着各个历史时期的时代特色，经历了从无到有、从小到大，从诞生、成长到成熟螺旋式的发展。

中国自主生产的第一辆汽车，源于1956年毛主席为其题写的第一汽车制造厂，并命名为解放。同年5月、6月、9月分别又出了东风、井冈山、凤凰牌，由于技术的不成熟，第一批轿车并没有真正成为国家领导人的座乘，热情高涨的汽车工人们很快就又投入到产品的改进中，但在当时这几辆稚嫩的国产轿车确实让全国人民欢欣鼓舞了一阵子。在造出东风车后的4个月，一汽就造出了造型精美具有民族特色，实用性能较好的高级轿车红旗。这是中国第一部定型的轿车，而且这一响亮的轿车品牌曾让一代中国人为之倾倒。为了满足国情的需要一汽不断改进对红旗的外观、内在，使其成为适用于国家领导乘坐的高级轿车。1964年凤凰牌改名为上海牌，是除了红旗外的唯一能大批量生产汽车的汽车厂家。由于国家不发达，在汽车方面未于其他发达国家进行技术交流，使得我国的轿车工业技术水平长期处于极为幼稚的状态。[2]

改革开放后，我国经济发展迅速，进口国外先进高端的汽车，吸取他们的先进技术，消化改进为自己所有，不断提高生产能力和技术水平，促进经济发展。90年代，一汽引进先进的发动机制造技术，改进，生产，出口国外，加快推进了中国汽车的发展步伐。1956年至现如今的2015年，中国的汽车产量已跻身世界前列，自主品牌在不断增多，汽车性能也越发强大，如今中国自主的汽车品牌有：比亚迪、荣威(图2)、奇瑞、长城、等等。

图2荣威

3.变速器的发展

变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和同步器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。同步器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式同步器时，变速应在停车或转速差很小时进行；用摩擦式同步器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在啮合式同步器上装上摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再进行啮合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。变速器广泛用于机床、车辆和其他需要变速的机器上。机床主轴常装在变速器内，所以又叫主轴箱，其结构紧凑，便于集中操作。在机床上用以改变进给量的变速器称为进给箱。[4]

图3变速器

随着汽车产量的小幅增长，2012年中国汽车变速器需求量也将出现上涨，涨幅大约在6%左右。其中手动变速器的需求量将同比增长2.62%左右，自动变速器的需求量增长幅度则在10%以上，自动变速器的配套比例进一步上升。

目前中国自动变速器仍然主要应用于乘用车市场。2012年中国自动变速器在乘用车市场的配套率从2011年的41%增长至43%，预计2015年将增长至47%。从类型来看，目前中国乘用车自动变速器以AT为主流，2012年中国上市销售的主要自主品牌中高级乘用车几乎全部采用了国外供应商所提供的AT变速器。同时，在博格华纳等企业形成的产业联盟带动下，投产DCT的企业也逐渐增多，未来有望成为主流。目前中国从事自动变速器生产的企业共有20多家，根据这些企业的已建产能和在建产能统计，2015年中国自动变速器产能将达到775万台，其中AT为263万台，占比33.9%；DCT产能占比为43.9%；而CVT、AMT产能则分别占比17.0%、5.2%。[6]

三．CAD系统的发展与现状

1.概述

CAD即计算机辅助设计（ComputerAidedDesign,CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的关于CAD原理的工作会议上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。[14]

2.CAD系统的发展

CAD(ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）诞生于二十世纪60年代，是美国麻省理工学院提出的交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。二十世纪70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。二十世纪80年代，由于PC机的应用，CAD（计算机辅助设计）得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。[16]

随着电脑科技的日益发展，性能的提升和更便宜的价格，许多公司已采用立体的绘图设计。以往，碍于电脑性能的限制，绘图软件只能停留在平面设计，欠缺真实感，而立体绘图则冲破了这一限制，令设计蓝图更实体化。

3.CAD技术在机械设计中的优点

窗体顶端

(1)零件设计更加方便

(2)装配零件更加直观

(3)缩短了机械设计周期

(4)提高机械产品的技术含量和质量

4.CAD技术在汽车方面的应用

和谐社会提倡节能减排，而随着汽车种类和数量的增加，没有非常完善地对汽车整体进行规划设计，只会违背社会的发展。CAD技术在汽车模具生产具有成本低廉、节能、误差小等功用，因此，CAD技术的发展符合汽车在社会要求的前提下更好地设计出满足人们需求的产品。

CAD技术在汽车整体上的设计包括车身、底盘、以及各个零部件。车身，传统的设计是通过手工设计的，所生产的车身质量较为笨重，精度粗略，周期漫长，而CAD技术反其道而行之，相对的其开发生产成本更为节省；底盘，汽车底盘的设计涉及动力及传动系、行驶系、转向系、制动系等的布置设计与匹配，汽车动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性、平顺性、通过性等汽车基本性能的分析，运用CAD技术降低成本、提高效率、提高质量；各个零部件，手工设计在图纸在进行，相比于CAD在计算机上进行时间较为漫长，不够直观，且生产出的产品精度质量等不及于它。

四.汽车变速器

这次毕业设计我的题目是关于汽车变速器的计算校核的研究，因此这里对它进行一些了解。汽车变速器由变速传动机构及变速器操纵机构等几部分组成。按操纵方式分为：强制操纵式、自动操纵式、半自动操纵式。按传动比变化方式分为：有级式变速器、无级式变速器、综合式变速器。

图4变速器结构

变速器功用：

1．改变汽车的行驶速度和牵引力

传动比：输入轴转速与输出轴转速的比值

2．改变驱动轮的旋转方向

3．使动力与驱动轮脱离

4．驱动其他机构

变速器的工作原理：

两个不齿数的齿轮经过啮合传动，齿数少的齿轮为主动齿，齿数多的为从动齿，则输出转速减低；反之，则为输出转速增大。这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。

图5变速器工作过程

参考文献

[1]汽车工程手册主编《汽车工程手册》编辑委员会人民交通出版社

[2]汽车设计主编：刘惟信清华大学出版社

[3]汽车构造主编：陈家瑞机械工业出版社

[4]汽车设计主编：王望予机械工业出版社

[5]汽车理论主编：余志生机械工业出版社

[6]机械设计手册机械工业出版社

[7]石沛林,李玉善.汽车CAD技术及Pro/E应用[M].北京：北京大学出版社,2011.

[8]《VisualBasic6.0中文版高级应用与开发指南》VisualBasic6.0编程作者：张红军王虹人民邮电出版社

[9]《AutoCADVisualBasic开发技术》VisualBasic6.0编程技术和AutoCAD二次开发作者：张国宝科学出版社

[10]《VisualBasic6.0高级编程实例精解》VisualBasic6.0编程作者：黄志峰国防工业出版社

[11]《实用软件工程》项目开发与管理作者：郑人杰殷人昆陶永雷

[12]《VisualBasic6.0高级实用教程》VisualBasic6.0编程作者：曾伟民邓永刚

[13]《VisualBasic6.0从入门到精通》VisualBasic6.0编程作者：EvantagelosPetroutsos译：邱仲潘

[14]梅琼风,严中胜,龚春全,李强,申昱,刘永杰.基于Pro/E的离合器参数化CAD系统

[15]贺云花.基于Pro/E二次开发的齿轮智能优化设计CAD系统.煤矿机械.2010

[16]张国宝.AutoCADVisualBasic开发技术[M].科学出版社.2000

[17]肖刚,李学志.机械CAD原理与实践.清华大学出版社.1999

[18]张炳力.汽车设计.合肥工业出版社.2011

[19]过学迅，邓亚东.机械设计.人民交通出版社.2005

[20]王望予.汽车设计.机械工业出版社.2004

[21]MicrosoftVisualBasic6.0ProfessionalStepbyStepMichaelHalvorson

[22]IntroductiontothePersonalSoftwareProcessWattsS.Humphrey

[23]LiH.Asymptoticmethodandnumericalanalysisforself-excitedvibrationinrollingmillwithclearance[M].ShockandVibration,2001.8.

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[25]ParametricTechnologyCorporation.Pro/engineerWildfireUsersGuide[M].USA：PTC,2003.