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畢業(yè)設計（論文）開題報告
設計（論文）題目:基于Pro/E與ANSYS的長城賽影
轎車變速器設計
院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院
專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-4
學 生 姓 名: 尹愛東
導 師 姓 名: 王強
開 題 時 間: 2011.3.14
指導委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
畢業(yè)設計（論文）開題報告
學生姓名
尹愛東
系部
汽車與交通工程學院
專業(yè)、班級
車輛工程 B07-4
指導教師姓名
王強
職稱
講師
從事
專業(yè)
車輛工程
是否外聘
□是■否
題目名稱
基于Pro/E與ANSYS的長城賽影轎車變速器設計
一、課題研究現狀、選題目的和意義
1、研究現狀
汽車上的變速器是一套用于來協調發(fā)動機的轉速和車輪的實際行駛速度的變速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能。汽車變速器分為手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、手動/自動變速器，無極變速器（CVT）。本課題是設計長城賽影轎車變速器設計，長城賽影轎車為5檔手動變速器。傳動系是汽車最重要的系統(tǒng)之一，如果把作為動力源的發(fā)動機比做汽車的心臟，那么作為傳遞動力的變速器可謂汽車的動脈，汽車變速器作為汽車傳動系關鍵部位，對汽車的動力性與經濟性、操作可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有著直接的影響。從內燃機作為汽車的動力裝置開始。變速器成為了汽車重要組成部分?，F代汽車上廣泛采用往復活塞式內燃機具有體積小、質量輕、工作可靠和使用方便等優(yōu)點，但其轉矩和轉速范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在較大范圍內變化，故其性能與汽車動力性和穩(wěn)定性之間存在較大的矛盾，這對矛盾靠現代汽車內燃機本身是無法解決的，因此在汽車傳動系中設置變速器和主減速器達到減速增扭矩的目的。
變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產生不同的變速比，通過換擋可以是發(fā)動機和車輪之間產生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能下。變速器的發(fā)展趨勢越來越復雜，自動化程度也越來越高，自動變速器將是未來的主流。中國汽車變速器市場正處于高速發(fā)展期。隨著國民經濟的高速發(fā)展，國內對汽車的需求也逐年穩(wěn)定增長，汽車的研制、生產、銷售、營運與國民經濟許多部門都息息相關，對社會經濟建設和科學技術發(fā)展起重要的推動作用。汽車的保有量隨著國民人均收入水平的提高而增加。在許多發(fā)達國家中，汽車的數量已普及到千家萬戶，促使人的社會生活方式發(fā)生顯著的變化。1886年，世界上誕生的第一輛汽車并未裝有變速器，直到1902年才由法國人造出了第一部裝有變速器的汽車。目前，絕大多數汽車仍采用機械式變速器、分動器、主減速器，構成整車的傳動系，其結構簡單，操縱方便，造價低廉仍不失為汽車傳動系中的主要總成。由于汽車上廣泛采用活塞式內燃機，其轉矩和轉速變化范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內變化，為此在傳動系中設置了變速器。2009年中國汽車銷售1364萬輛，同比增長46.15%，2015年汽車銷售規(guī)模將達到4000萬輛。在汽車行業(yè)市場規(guī)模高速增長的情況下，中國變速器行業(yè)面臨著重大機遇。2009年我國汽車變速器市場規(guī)模達520億元人民幣，并且以每年超過20%的速度增長，預計2015年有望達到1500億元。由于近年來乘用車市場增長迅速，2007年中國乘用車變速器需求量在600萬件以上，其中大部分為手動變速器。手動變速器領域，國產品牌已占主導地位。汽車行駛的速度是不斷變化的，盡管傳統(tǒng)的齒輪變速器以其結構簡單，效率高、功率大三大顯著優(yōu)點依然占領著汽車變速器的主流地位。機械式變速器許多最近的發(fā)展集中在降低成本和體積的新制造方法上。傳統(tǒng)來說，變速器制造包含大量昂貴的機器，以及為金屬切削加工和裝配操作留下空間限制的設計。最新技術，比如在最新的Ford/Getrag6變速器中可以看到的激光焊接沖壓剛滑動齒輪選擇器軸套，未替代前一代變速器的鑄鐵撥叉，這種精致而固定的設計方案可以減少對內部的傷害。伴隨時代的發(fā)展，隨著國家相關政策出臺，歐Ⅲ及歐IV排放車型的發(fā)動機在今后幾年將占主導地位。隨著排放標準的提高，一旦發(fā)動機輸入扭矩增加、功率的提高成為必然。轎車的更新換代勢不可擋。同時為了響應國家在汽車行業(yè)制定燃料限值標準的政策，體現產品的環(huán)保意識，趕上節(jié)能、高效的潮流，提出了新型轎車變速器的研究。變速箱設計必須滿足輕型轎車發(fā)動機布置的要求，即快速、大扭矩和低噪音，以及變速箱總成軸向長度較短等要求。以適應城際間和與周邊地區(qū)間輕型轎車發(fā)展的需要。中國的汽車市場，大部分還是停留在中低檔的汽車，年產量也是巨大的，競爭是激烈的，在這個前提下，本課題要考慮設計變速器要有良好的動力性和經濟性，造價成本要低，使用舒適，維修方便，可靠性高。為了提高可靠性，本課題加入了Pro/E建模、虛擬裝配，利用ANSYS軟件對零件進行有限元分析，為設計的可靠性進行模擬仿真，對設計的零件進行強度、剛度、穩(wěn)定性能進行研究分析，是設計出的變速器有更高的可靠性。
Pro/Engineer是美國PTC公司旗下的重要產品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領域中占有著重要的地位，而且是當今世界機械CAD/CAM/CAE領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。目前已發(fā)布了野火版6.0。他擁有參數化設計和特征功能、單一數據庫、全相關性、基于特征的參數造型、數據管理、裝配管理和易于使用的特點，在汽車工業(yè)設計過程中有著很有用的地位。像在本課題中就可以完成將設計出的各個零件進行模擬實體化，并可以將其進行模擬裝配，更可以直觀的看到所設計的模擬模型，進而對其的外觀進行美化，設計是否合理進行直觀的觀察。
ANSYS軟件是融合結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發(fā)。它能與多數CAD軟件接口，實現數據的共享和交換，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,Auto CAD等，是現代產品設計中的高級CAE工具之一。ANSYSY軟件可以對已有的模擬模型進行各種模擬場合或負載的實況模擬，如：結構靜力分析、機構動力學分析、結構非線性分析、動力學分析、熱分析、電磁場分析、流體動力學分析、聲場分析、壓電分析。在本課題中會涉及到設計的零件靜力分析和在模擬裝配后的動力學分析。
本設計中引入了Pro/E和ANSYS軟件，是結合現在的設計生產技術。二者的結合，可以快捷而有效的提高設計的可靠性和安全性。雖然是理論的模擬，但在其中也可以發(fā)現很多在設計過程中考慮不完全的地方，發(fā)現設計缺陷，及時更正設計不足，可以完善設計方案，縮短開發(fā)周期，提高設計質量效率，減少設計的檢查費用，為生產實際提供理論支持。
2、目的和意義
汽車變速器是汽車傳動系的重要組成部分。本課題的選題目的是分析變速器結構形式及工作原理，確定變速器的結構類型，利用Auto CAD軟件進行二維結構及零件設計，Pro/E軟件完成變速器傳動部分的三維建模和虛擬裝配，利用ANSYS軟件完成零件有限元分析。變速器要求具有良好的動力性與經濟性，手動變速器要遵循駕駛者的意志，且結構簡單，傳動效率高，故障率相對較低，物美價廉，這樣才能使產品在市場上占有一席之地。運用以上三種軟件，進行計算機仿真技術對變速器進行虛擬設計，在產品制造之前就可以發(fā)現并及時更正設計缺陷，完善設計方案，縮短開發(fā)周期，提高設計質量和效率，為生產實際提供理論支持。
二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題
1、設計主要內容
設計一款長城賽影轎車變速器，外型尺寸(mm)：5105×1785×1850；標準發(fā)動機：2.2L/491QE；最大功率(KW)：74.5(4200-4600r／min)； 整車質量(kg)：1670；軸距(mm)：3025；輪距前/后（mm）：1450/1430；最高車速（km/h）：140 ；最大扭矩(N.m)：190(2800-3200r／min)。對變速器的結構形式和工作原理進行分析，確定本設計變速器結構類型，對變速器結構布置確定，完成變速器的總體設計，利用AutoCAD完成總裝配圖和零部件設計，并進行校核計算，利用Pro/E完成傳動部分零件的三維建模并虛擬裝配，利用ANSYS完成關鍵軸和齒輪的有限元分析。所設計變速器要求具有良好的動力性與經濟性，換擋迅速、省力、方便、工作噪聲低、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。
2、擬解決的主要問題
（1）變速器總體方案設計；
（2）變速器二維結構及零件設計；
（3）校核計算；
（4）變速器傳動部分三維建模及虛擬裝配；
（5）關鍵零件有限元分析。
三、技術路線（研究方法）
確定變速器整體設計方案，利用AutoCAD軟件完成變速器二維結構及零件設計并進行校核計算，利用Pro/E軟件完成變速器傳動部分三維建模及虛擬裝配，利用ANSYS軟件對關鍵零件進行有限元分析。具體技術路線如下圖所示：
四、進度安排
（1）調研、查閱相關資料、完成開題報告 第1～2周 （2月28日～3月13日） （2）確定總體方案 第3周 （3月14日～3月20日） （3）變速器二維結構設計及校核計算 第4～9周 （3月21日～5月1日） （4）Pro/E傳動部分三維總裝配圖設計 第10～12周（5月2日～5月22日） （5）關鍵零件的有限元受力分析 第13周 （5月23日～5月29日）
（6) 撰寫設計說明書 第14～15周（5月30日～6月12日）
（7）設計說明書審核及修改 第16周 （6月13日～6月19日）
（8）畢業(yè)設計答辯 第17周 （6月20日～6月26日）
五、參考文獻
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六、備注
指導教師意見：
簽字： 年 月 日