變速器性能閉式試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)【說明書+PROE+仿真】

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隨著工程車輛工業(yè)的迅猛發(fā)展，變速箱以其傳動(dòng)比固定，傳動(dòng)力矩大，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，成為工程車輛的關(guān)鍵性傳動(dòng)部件之一。齒輪傳動(dòng)效率影響整個(gè)工程車輛的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性和排放性等。 目前，國外變速器臺架測試技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可以對變速器的一些特性進(jìn)行檢測，如空載或有負(fù)荷情況下的加速及減速換擋特性，1、2、3、4前進(jìn)擋、倒擋的滑差測定，各種工況下的各種油壓等。這些設(shè)備技術(shù)含量高、測試精度高，但購置費(fèi)用較高，只有一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的個(gè)別大型維修部門從國外廠家購買了試驗(yàn)臺，但僅僅幾臺試驗(yàn)臺遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了我國各地眾多轎車維修單位的需要。部分國內(nèi)廠家已經(jīng)開始了該試驗(yàn)臺的研制并取得了一些成績，但由于技術(shù)力量不足，所開發(fā)的試驗(yàn)臺技術(shù)含量、自動(dòng)化程度較低，有些項(xiàng)目的測試只能用手動(dòng)操作，準(zhǔn)確率較低，而且檢測項(xiàng)目較少，與國外的產(chǎn)品相比缺乏競爭力，無法替代進(jìn)口產(chǎn)品，可見變速器試驗(yàn)臺的研究迫在眉睫。 國內(nèi)外大多將變速箱安裝在試驗(yàn)臺上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)臺主要分兩種形式，一種采用開式功率流變速試驗(yàn)臺，它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，試驗(yàn)方法簡單，能用性好，但是由于需要采用原動(dòng)機(jī)座位驅(qū)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，造價(jià)高，耗電量大，尤其是做耗時(shí)較長的疲勞壽命試驗(yàn)臺時(shí)，更是如此。另外一種采用閉式功率流變速器試驗(yàn)臺，它的特點(diǎn)是：與開式試驗(yàn)臺相比可以大大的節(jié)省動(dòng)力消耗，這對數(shù)量大，周期長，特別是大功率車輪的齒輪傳動(dòng)試驗(yàn)具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。所以本次設(shè)計(jì)選擇閉式功率流變速器試驗(yàn)臺。 2、國內(nèi)外相關(guān)軟件發(fā)展現(xiàn)狀 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)也越來越多的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)方面，20世紀(jì)50年代初，CAD技術(shù)誕生并處于被動(dòng)式的圖形處理階段，也是CAD技術(shù)的準(zhǔn)備和醞釀時(shí)期。進(jìn)入20世紀(jì)60年代，提出了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、交互技術(shù)、分層存儲(chǔ)符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也相繼出現(xiàn)了許多商品化的CAD設(shè)備。1970年美國Applicon公司第一個(gè)推出完整的CAD系統(tǒng)，出現(xiàn)了全面向中小企業(yè)的CAD/CAM商品化系統(tǒng)，同時(shí)也意味著CAD技術(shù)進(jìn)入廣泛使用時(shí)期。20世紀(jì)80年代，CAD技術(shù)進(jìn)入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)期，在這個(gè)時(shí)期，CAD/CAM技術(shù)從大中企業(yè)向中小企業(yè)擴(kuò)展，從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展，從用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)發(fā)展到用于工程設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)。到了20世紀(jì)90年代，CAD技術(shù)進(jìn)入了開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化的發(fā)展時(shí)期，微機(jī)加視窗95/98/2000/NT操作系統(tǒng)與工作站加LINIX操作系統(tǒng)，在以太網(wǎng)的環(huán)境下構(gòu)成了CAD系統(tǒng)的主流工作平臺。因此現(xiàn)在的CAD技術(shù)和系統(tǒng)都具有良好開放性，圖形接口、圖形功能日趨標(biāo)準(zhǔn)化，在CAD系統(tǒng)中， 綜合運(yùn)用正文、圖形、圖像、語音等多媒體技術(shù)和人工智能、專家系統(tǒng)等技術(shù)，從而大大提高了自動(dòng)化設(shè)計(jì)程度，出現(xiàn)了智能CAD新學(xué)科。 Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 Pro/E采用的模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理、運(yùn)動(dòng)仿真等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。利用Pro／ENGINEER建立了變速器零件的三維實(shí)體模型，采用自底向上的方法對變速器進(jìn)行裝配建模。在變速器裝配主模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了變速器傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。本文采用的分析流程：零件三維建模一子裝配建模一總裝配建模一運(yùn)動(dòng)仿真分析。將CAD與CAE技術(shù)有效結(jié)合，完整地展示了復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算機(jī)仿真分析過程，對于工程實(shí)際有直接的指導(dǎo)意義。 Pro/e在與其他類似軟件上也有著自己的優(yōu)勢，首先說solidworks，solidworks 與Pro/E的思想是一樣的，都是參數(shù)可編輯性，都是從草繪到實(shí)體，就連命令樣式都是一樣的兩者不同的地方是設(shè)計(jì)的時(shí)候參照選取方式不一樣，solidworks是以草繪原點(diǎn)為參考點(diǎn)，Pro/E則是垂直的四面參考，以及選取的參照。proe的基準(zhǔn)做的方式更靈活，solidworks做基準(zhǔn)的方式太笨，不夠靈活，而且solidworks的參數(shù)化思想不夠完全，編程很不方便，而且限制很多，Pro/E則很開放，可以輸入各式各樣的方程式，以取得相應(yīng)該的圖形。然后說UG，UG與Pro/E的風(fēng)格上區(qū)別比較大 Pro/E擅長產(chǎn)品設(shè)計(jì),從軟件的思路上比較清晰。不過相對其他軟件來說，學(xué)習(xí)時(shí)參數(shù)化的概念是個(gè)難點(diǎn)。Pro/E融合了一些變量化實(shí)體造型技術(shù)的東西，在操作、造型方面思路清晰，比較符合設(shè)計(jì)者的思路。而且，在國內(nèi)用Pro/E的人比較多，相關(guān)的資料也比較豐富，所以本次設(shè)計(jì)我將選擇Pro/E這個(gè)軟件來進(jìn)行。 3、研究目的與意義 汽車變速器是汽車上的重要部件，其設(shè)計(jì)的合理性關(guān)系到整車的性能。因此其設(shè)計(jì)成果必須通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。汽車變速器性能試驗(yàn)臺可以完成變速器機(jī)械功率、疲勞壽命和剛度等性能指標(biāo)的測試。變速器性能閉式試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，進(jìn)行包括總體結(jié)構(gòu)、加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下的運(yùn)動(dòng)過程仿真及力學(xué)分析。以進(jìn)一步保證閉式汽車變速器性能試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的合理性。 變速器性能試驗(yàn)臺可用于進(jìn)行產(chǎn)品定型試驗(yàn)，完成國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目，與傳統(tǒng)汽車變速器性能試驗(yàn)臺相比，充分利用循環(huán)功率，具有節(jié)約試驗(yàn)中的能源消耗、操控方便等意義。 變速器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和個(gè)零件材料的選擇。通過試驗(yàn)，驗(yàn)證變速器結(jié)構(gòu)型式和材料的選擇的可靠性，另一方面也可以及早發(fā)現(xiàn)是否猶豫過設(shè)計(jì)而成為造成車輛超載的隱患。而仿真分析方法的意義在于可以隨意改變，而無須更改實(shí)驗(yàn)儀器、固定設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)程序。所得的結(jié)果，可以作為齒輪、軸及軸承的強(qiáng)度和剛度等分析的數(shù)值依據(jù)。更重要的是，由于采用了仿真分析技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的物理樣機(jī)試驗(yàn)，可以更快、更節(jié)約成本地進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。大大降低變速器的開發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)間和開發(fā)的成本。 所以通過變速器性能閉式試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，保證試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期，對于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價(jià)值和意義。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、研究內(nèi)容 完成變速器性能閉式試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)械變速器，汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和行駛條件，擬定試驗(yàn)臺的基本技術(shù)參數(shù)，配合變速器性能閉式試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加載機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇等的運(yùn)動(dòng)仿真。 2、 擬解決的主要問題 對機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，并運(yùn)用工程軟件完成系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)仿真。 三、技術(shù)路線（研究方法） 完成變速器性能閉式試驗(yàn)臺的運(yùn)動(dòng)仿真 應(yīng)用Pro/E完成總體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性仿真 應(yīng)用Pro/E軟件進(jìn)行總體的模型建立 應(yīng)用Pro/E軟件進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型建立 應(yīng)用Pro/E軟件進(jìn)行加載器的模型建立 合理確定必要的車輛技術(shù)參數(shù) 調(diào)查研究查閱資料 ↓ 四、進(jìn)度安排 1． 調(diào)研、收集資料、撰寫開題報(bào)告書和文獻(xiàn)綜述 第1--2周（2月28日--3月11日） 2． 進(jìn)行加載器模型建立 第3--4周（3月14日--3月25日） 3． 進(jìn)行傳動(dòng)系模型建立 第5--6周（3月28日--4月8日） 4． 總體模型建立 第7--10周（4月11日--4月29日） 5． 繪制分析說明圖 第10--13周（5月2日--5月27日） 6． 撰寫設(shè)計(jì)說明書 第14周（5月30日--6月3日) 7． 畢業(yè)設(shè)計(jì)審核、修改 第15--16周（6月6日--6月17日） 8． 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6月20日--6月24日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 王望予 . 汽車設(shè)計(jì) . 機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 王國林 . 汽車底盤構(gòu)造及維修 . 高等教育出版社 . 2005.1 [3] 劉惟信 . 汽車變速器設(shè)計(jì) . 清華大學(xué)出版社 . 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