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变速器设计文献综述
摘 要：车辆的变速器很大程度上影响着车辆行驶的经济性、动力性、驾乘舒适性，是车辆最重要的部件之一。本文分析了国内外变速器产业的发展状况，介绍了国内外先进的变速器设计方法、科学的开发流程等，还根据我国变速器产业的发展现状提出了一些问题，并且对变速器产业的发展提出了一些合理的建议。
关键词：变速器，科学开发流程、先进设计方法
一.变速器研究意义
变速器是伴随汽车出现的产物，是组成一辆汽车的必需品，而变速器设计更是汽车设计中最重要的环节之一。变速器的作用是用来改变传动比，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足不同的行驶要求。在不同的行驶条件下，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化，而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，扭矩变化范围更不可能满足实际路况需要，而变速器能做到在大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。因此,变速器的性能直接影响到汽车行驶性能。随着技术进步,变速器在最基本的传动功能之外，也在实现越来越多的功能，例如实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要; 中断动力传递，在发动机能够怠速运转，汽车换档或需要停车时，中断向驱动轮的动力传递; 实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重大的意义。
二.国内外变速器使用的现状
在欧洲市场上，原本手动变速器占据的绝大部分的市场,在不断被自动变速器侵占。例如在西欧，2005年生产的装配有自动变速器的汽车占汽车总量的23%。而10年前，这个数字仅为13%。可见自动变速器正在成为市场的主流。在中国市场上，配备自动变速器也已经成为车用变速器的重要趋势。然而，在自动变速器方面，由于其新工艺、新技术和设计原理与传统手动变速器有比较大的差异，导致国内厂家在自动变速器的研发上与国际先进水平存在较大差距，即使向国外厂商寻求技术帮助，他们也不约而同地对国内厂家进行了技术封锁，这导致我国的自动变速器相比国外产品性能低下，需要大量依赖进口。据统计，进口产品占我国自动变速器市场的78%。而在手动变速器方面，经过长时间的发展，设计原理和生产工艺等都较为成熟，技术难度也相对较低，因此我国通过引进国外先进技术，消化吸收并自主创新，能做到自主生产，基本满足了本土车辆厂商的生产需要。可以预见的是，未来汽车变速器的市场将以自动变速器为主，发展和掌握高端自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造技术的重要途径。而优先开发手自一体变速器在技术上可以延续我国在手动变速箱上积累的经验，更有利于我国变速器产业的发展。
三. 国外变速器先进的设计方法
近10年以来，我国变速器产业特别重视新产品的开发研制，无论是从人力物力的投入，还是资金的投入，都是非常巨大的。但在我国汽车产业刚刚发展起来时，几乎所有新产品的开发流程相比国外先进的开发流程都是不完整的，这是我国汽车产业的通病。而随着我国这些年的高速发展，我国变速器产品的设计开发流程也在不断学习国外的先进方法，逐渐与国外接轨。
一个变速器新产品的设计开发流程首先要收集潜在顾客的信息。其次是调查客户和市场的需求，确定变速器的大致开发方向。第三是根据调查制定相应的制定技术方案。第四是进行可行性分析。做到不断的根据市场的需求来调整设计方案和研究方向，对客户的要求进行科学分析并不断完善设计。利用这种更加科学的设计方法可以有效的缩短研发周期，同时节约研发成本。用最小的代价活的最符合市场需求的产品。
我国的汽车变速器之所以与发达国家的产品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我国的设计手段相对落后。发达国家早早利用CAD计算机辅助设计技术例如有限元分析,优化设计等来进行产品设计。通过这些方法对机械设计产品进行分析设计可以大大的提高机械产品的一次设计成功率，既能缩短产品的设计周期，还能节省实验费用，大大提高设计效率。相比之下，我们的设计手段就显得非常落后，我们的设计任然是以经验为主的二维平面设计，一次成功率较低，往往还要根据实际情况进行很大的改动，这大大加长了产品的开发周期，还提高了开发费用。为了改变我国变速器等汽车部件设计周期长，效率低的缺点，缩短新产品的开发周期，提国产变速器高市场竞争力，我认为开发一套适合中国使用的CAD设计软件，或者是对已有的CAD软件进行符合我国的优化是非常有必要而且必须的。
机械制造强国例如美国，它的优势就是建立了一套比较完善的CAD/CAM集成系统，并且他的CAD技术一直在全球处于领先地位。美国是最早将CAD应用于汽车设计行业的国家，例如美国的通用汽车公司和福特汽车公司早早的通过将CAD技术应用于生产，从而建立起优势，进而抢占国际汽车市场。他们利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成应用，将结构、强度、刚度等问题的计算、车体造型的三维设计等问题大大简化，在保证产品优秀质量的同时还提高了生产效率，做到了及时响应市场的需求。从而大大的提高了他们的产品竞争力，为他们带来了巨额收益。但这些已经能较好的利用CAD进行汽车部件设计的国外公司，其涉及的试验、标准、技术规范都很保密，不可能向我国汽车公司提供帮助。
与国外相比，我国的汽车工业在计算机辅助设计方面起步较晚，也没有利用后发优势，发展缓慢。虽然目前有一些大中型汽车企业能与一些知名高校合作进行CAD的研究开发，已经在产品的设计改进，设计完成后的计算机绘图和有限元分析等几方面取得了一些成果，但纵观国内的大多数工厂，依靠经验类比法这些传统方法进行设计的任然占有不小的比例。这种方法就是通过引进国外成熟但是相对落后的产品进行分析测绘和仿制，这种方法虽然能在短时间内缩短产品的开发周期，缩小与国外厂商的技术差距，但是难以在创新上实现突破，无法满足现代汽车工业高速发展的需求。因此，车企降低传统低效的设计方法的比例，大量采用先进高效的现代化设计方法，是提高我国汽车产业自主设计研发能力，实现高端变速器国产化，本土化的重要手段。
四．我国当前面临的问题
变速器是传统石油动力汽车和新型油电混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件。在未来几十年内，随着新能源汽车行业的不断发展，变速器产业的发展还将对汽车产业的发展产生重大影响。随着近年来自动变速器在汽车产业越来越广泛的应用，国内变速器企业在手动变速器方面依靠经验多年积累的优势已经不再存在，在国外厂商的技术封锁下，国内企业实现自主开发先进的自动变速器显得尤为重要，这也是国内车企面对的一个巨大挑战，同时如何实现自主开发也是我国汽车产业发展所面对的一个核心问题。
我国自动变速器产业之所以受到重重阻碍，其主要原因是没有形成专业化、模块化、机电液气配套产业链，以及数控化加工与检测线的短缺。国内的变速器产业由手动变速器到自动变速器的快速转型，如果不能在短时间内，在国外企业抢占国内市场之前实现自动变速器的自主研发生产，我国自主的自动变速器产业将有被摧垮的危险。随着中国加入世贸组织，中国市场对外开放的程度不断加大，中国的汽车工业也在持续高速发展，包括采埃孚、伊顿、艾里逊、博格华纳等在内的许多国际变速器巨头企业纷纷涌入中国抢占国内变速器市场，有的甚至已经完成了其在中国的战略布局。国外企业的竞争与打压使得中国变速器企业面临的挑战日益严峻，很多国际自动变速器巨头来到中国市场只卖产品、不卖核心技术，使中国的汽车产业对进口变速器的依赖性日益加强。在2014年，中国的自动变速器需求量为877.2万台，其中自主生产的自动变速器仅为400.5万台，进口的自动变速器多达531.4万台，国内大半的自动变速器市场被国外企业瓜分。随着这种局面的加剧，预计未来3到5年我国的变速器行业将面临深度的洗牌和市场整合。因此我国汽车企业在变速器领域的研发投入，布局和技术创新显得尤为重要。
五．应对方案
根据我国汽车变速器企业现有的的研发生产条件和国内变速器市场情况，对于未来10年的中国市场，可以得出以下结论：手动变速器在短期内仍将是变速器市场的主流，但受到市场青睐的自动变速器产业有不断发展壮大的趋势，其中，双离合变速器技术存在巨大的潜力。国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧美市场，自动变速器的市场在不断扩大，占领原本属于手动变速器的市场。可以预见，带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的重要方向。变速器将成为企业提高产品竞争力的利器以及消费者购车时关注的重点，汽车企业在变速器领域的技术创新将是关系到汽车企业发展竞争的关键，而且还将影响到未来整车竞争的格局。
60多年前，新中国成立之初，我国还是一穷二白，钢铁产量仅为15.8万吨，是美国当时钢铁产量的0.2%，大量生产钢铁都困难重重，更别说自主研发生产汽车了。但是经过了60多年的发展，国内手动变速器的研发、生产能力已接近国际先进水平。自动变速器产业也在不断发展和进步。目前我国汽车业的“十二五”规划已经制定，“十三五”规划也在制定中。“十二五”规划总体目标仍是强调我国汽车工业发展要从汽车大国向汽车强国转变。未来五年，中国汽车业将从过去的做大规模转向做强实力。具体来看，一方面提倡发展包括新能源汽车在内的节能汽车；另一方面，提倡通过兼并重组、淘汰落后产能来解决结构性产能过剩问题。而就变速器产业来看，虽然目前自动变速器成为中国变速器行业进一步发展的拦路虎，但是我国已发展成为全球性的汽车产销大国。只要我们继续加大对汽车专业人才培养的支持力度，坚定不移地坚持自主开发，采取更科学的开发流程，多利用先进的计算机辅助方法来参与设计研发，中国变速器企业一定能够实现自动变速器的技术突破，为中国变速器行业新的征程开个好头。

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