镁合金汽车变速箱壳体工艺设计.docxVIP

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

镁合金汽车变速箱壳体工艺设计

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

镁合金汽车变速箱壳体工艺设计

摘要：随着汽车工业的快速发展，对汽车变速箱壳体的性能要求越来越高。镁合金因其轻量化、高强度、高刚度等特性，成为汽车变速箱壳体材料研究的热点。本文针对镁合金汽车变速箱壳体的工艺设计进行了深入研究，分析了镁合金的特性及其在汽车变速箱壳体中的应用优势，提出了基于镁合金的变速箱壳体工艺设计方案，并通过仿真和实验验证了该方案的可行性和有效性。研究结果表明，采用镁合金材料可以有效降低汽车变速箱壳体的重量，提高其承载能力和耐腐蚀性，为汽车轻量化提供了一种新的解决方案。

随着全球能源危机和环境问题的日益严重，汽车轻量化已成为汽车工业发展的必然趋势。汽车变速箱壳体作为汽车传动系统的重要组成部分，其轻量化对降低汽车整体重量、提高燃油效率和降低排放具有重要意义。镁合金作为一种新型轻质高强材料，具有密度低、强度高、刚度好、耐腐蚀等优点，在汽车零部件中的应用越来越广泛。本文针对镁合金汽车变速箱壳体的工艺设计进行研究，旨在为汽车轻量化提供理论和技术支持。

第一章镁合金材料特性及在汽车变速箱壳体中的应用

1.1镁合金材料特性

(1)镁合金作为一种轻质金属合金，主要由镁、铝、锌、锰等元素组成，具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。镁合金的密度仅为1.74g/cm3，比铝轻约35%，是钢的1/4左右，这使得镁合金在减轻汽车自重、提高燃油效率方面具有显著优势。同时，镁合金具有较高的强度和刚度，其屈服强度和抗拉强度可达200MPa以上，可以满足汽车变速箱壳体对强度和刚度的要求。

(2)在耐腐蚀性能方面，镁合金表面会形成一层致密的氧化膜，这层氧化膜具有良好的耐腐蚀性能，可以有效地保护镁合金免受腐蚀。此外，镁合金在高温下具有良好的抗氧化性能，使其在高温环境下仍能保持良好的力学性能。这些特性使得镁合金在汽车变速箱壳体等汽车零部件中的应用具有广泛的前景。

(3)镁合金具有良好的加工性能，可以通过铸造、挤压、轧制、冲压等工艺进行加工。其中，镁合金压铸工艺具有生产效率高、成本低、尺寸精度好等优点，是制造汽车变速箱壳体的常用方法。此外，镁合金还可以通过热处理、表面处理等工艺进一步改善其性能，以满足不同应用场景的需求。镁合金的这些特性使得其在汽车轻量化领域具有广阔的应用前景。

1.2镁合金在汽车变速箱壳体中的应用优势

(1)镁合金在汽车变速箱壳体中的应用显著提升了汽车的轻量化水平。由于镁合金的密度远低于传统金属材料，使用镁合金制造的变速箱壳体能够有效减轻汽车重量，从而降低燃油消耗，减少尾气排放，对环境保护具有积极意义。

(2)镁合金具有良好的机械性能，其屈服强度和抗拉强度足以满足变速箱壳体在高速运转中的结构强度要求。此外，镁合金的高刚性使得变速箱壳体在承受动态载荷时能够保持稳定的形状，提高了汽车的行驶稳定性和安全性。

(3)镁合金的耐腐蚀性能使其在恶劣的汽车环境中能够保持较长的使用寿命，减少了维修和更换的频率，降低了用户的维护成本。同时，镁合金的加工性能使得变速箱壳体的制造工艺更加灵活，能够适应复杂形状的设计需求，提高产品的设计自由度。

1.3镁合金在汽车变速箱壳体中的应用现状

(1)近年来，随着汽车轻量化趋势的加强，镁合金在汽车变速箱壳体中的应用逐渐增多。据统计，全球镁合金汽车零部件市场从2010年的约10亿美元增长到2019年的约30亿美元，年复合增长率达到约20%。其中，镁合金变速箱壳体市场占比逐年上升，已成为镁合金在汽车零部件领域的重要应用之一。

以特斯拉为例，其Model3车型采用了镁合金变速箱壳体，相比传统铝合金壳体，减轻了约10%的重量。此外，宝马也在其i8插电式混合动力车型中使用了镁合金变速箱壳体，有效降低了整车的能耗。

(2)在传统汽车制造商中，一些高端车型也开始采用镁合金变速箱壳体。例如，奥迪A8的变速箱壳体采用镁合金制造，减轻了约8%的重量。奔驰S级车型的变速箱壳体也采用了镁合金，通过减轻重量，提高了车辆的操控性能和燃油经济性。

据市场调研数据显示，目前全球镁合金变速箱壳体市场规模已达到数亿美元，预计未来几年将保持稳定增长。随着汽车行业对轻量化的不断追求，镁合金在变速箱壳体中的应用将更加广泛。

(3)尽管镁合金在汽车变速箱壳体中的应用前景广阔，但当前仍面临一些挑战。首先，镁合金的制造成本相对较高，这限制了其在部分中低端车型中的应用。其次，镁合金的回收利用技术尚不成熟，对环境保护造成一定影响。

为了解决这些问题，各国政府和研究机构正加大对镁合金材料研发的投入。例如，美国能源部资助了多个镁合金研发项目，