基于ProE与ANSYS的长城赛影轿车变速器设计

毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目基于PRO/E与ANSYS的长城赛影轿车变速器设计院系名称专业班级学生姓名导师姓名开题时间指导委员会审查意见签字年月日毕业设计（论文）开题报告学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程B074指导教师姓名职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称基于PRO/E与ANSYS的长城赛影轿车变速器设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状汽车上的变速器是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。汽车变速器分为手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器，无极变速器（CVT）。本课题是设计长城赛影轿车变速器设计，长城赛影轿车为5档手动变速器。传动系是汽车最重要的系统之一，如果把作为动力源的发动机比做汽车的心脏，那么作为传递动力的变速器可谓汽车的动脉，汽车变速器作为汽车传动系关键部位，对汽车的动力性与经济性、操作可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着直接的影响。从内燃机作为汽车的动力装置开始。变速器成为了汽车重要组成部分。现代汽车上广泛采用往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，故其性能与汽车动力性和稳定性之间存在较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车内燃机本身是无法解决的，因此在汽车传动系中设置变速器和主减速器达到减速增扭矩的目的。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以是发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能下。变速器的发展趋势越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。中国汽车变速器市场正处于高速发展期。随着国民经济的高速发展，国内对汽车的需求也逐年稳定增长，汽车的研制、生产、销售、营运与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起重要的推动作用。汽车的保有量随着国民人均收入水平的提高而增加。在许多发达国家中，汽车的数量已普及到千家万户，促使人的社会生活方式发生显著的变化。1886年，世界上诞生的第一辆汽车并未装有变速器，直到1902年才由法国人造出了第一部装有变速器的汽车。目前，绝大多数汽车仍采用机械式变速器、分动器、主减速器，构成整车的传动系，其结构简单，操纵方便，造价低廉仍不失为汽车传动系中的主要总成。由于汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，为此在传动系中设置了变速器。2009年中国汽车销售1364万辆，同比增长4615，2015年汽车销售规模将达到4000万辆。在汽车行业市场规模高速增长的情况下，中国变速器行业面临着重大机遇。2009年我国汽车变速器市场规模达520亿元人民币，并且以每年超过20的速度增长，预计2015年有望达到1500亿元。由于近年来乘用车市场增长迅速，2007年中国乘用车变速器需求量在600万件以上，其中大部分为手动变速器。手动变速器领域，国产品牌已占主导地位。汽车行驶的速度是不断变化的，尽管传统的齿轮变速器以其结构简单，效率高、功率大三大显著优点依然占领着汽车变速器的主流地位。机械式变速器许多最近的发展集中在降低成本和体积的新制造方法上。传统来说，变速器制造包含大量昂贵的机器，以及为金属切削加工和装配操作留下空间限制的设计。最新技术，比如在最新的FORD/GETRAG6变速器中可以看到的激光焊接冲压刚滑动齿轮选择器轴套，未替代前一代变速器的铸铁拨叉，这种精致而固定的设计方案可以减少对内部的伤害。伴随时代的发展，随着国家相关政策出台，欧及欧IV排放车型的发动机在今后几年将占主导地位。随着排放标准的提高，一旦发动机输入扭矩增加、功率的提高成为必然。轿车的更新换代势不可挡。同时为了响应国家在汽车行业制定燃料限值标准的政策，体现产品的环保意识，赶上节能、高效的潮流，提出了新型轿车变速器的研究。变速箱设计必须满足轻型轿车发动机布置的要求，即快速、大扭矩和低噪音，以及变速箱总成轴向长度较短等要求。以适应城际间和与周边地区间轻型轿车发展的需要。中国的汽车市场，大部分还是停留在中低档的汽车，年产量也是巨大的，竞争是激烈的，在这个前提下，本课题要考虑设计变速器要有良好的动力性和经济性，造价成本要低，使用舒适，维修方便，可靠性高。为了提高可靠性，本课题加入了PRO/E建模、虚拟装配，利用ANSYS软件对零件进行有限元分析，为设计的可靠性进行模拟仿真，对设计的零件进行强度、刚度、稳定性能进行研究分析，是设计出的变速器有更高的可靠性。PRO/ENGINEER是美国PTC公司旗下的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要的地位，而且是当今世界机械CAD/CAM/CAE领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。目前已发布了野火版60。他拥有参数化设计和特征功能、单一数据库、全相关性、基于特征的参数造型、数据管理、装配管理和易于使用的特点，在汽车工业设计过程中有着很有用的地位。像在本课题中就可以完成将设计出的各个零件进行模拟实体化，并可以将其进行模拟装配，更可以直观的看到所设计的模拟模型，进而对其的外观进行美化，设计是否合理进行直观的观察。ANSYS软件是融合结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如PRO/ENGINEER,NASTRAN,ALOGOR,AUTOCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。ANSYSY软件可以对已有的模拟模型进行各种模拟场合或负载的实况模拟，如结构静力分析、机构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析、热分析、电磁场分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析。在本课题中会涉及到设计的零件静力分析和在模拟装配后的动力学分析。本设计中引入了PRO/E和ANSYS软件，是结合现在的设计生产技术。二者的结合，可以快捷而有效的提高设计的可靠性和安全性。虽然是理论的模拟，但在其中也可以发现很多在设计过程中考虑不完全的地方，发现设计缺陷，及时更正设计不足，可以完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量效率，减少设计的检查费用，为生产实际提供理论支持。2、目的和意义汽车变速器是汽车传动系的重要组成部分。本课题的选题目的是分析变速器结构形式及工作原理，确定变速器的结构类型，利用AUTOCAD软件进行二维结构及零件设计，PRO/E软件完成变速器传动部分的三维建模和虚拟装配，利用ANSYS软件完成零件有限元分析。变速器要求具有良好的动力性与经济性，手动变速器要遵循驾驶者的意志，且结构简单，传动效率高，故障率相对较低，物美价廉，这样才能使产品在市场上占有一席之地。运用以上三种软件，进行计算机仿真技术对变速器进行虚拟设计，在产品制造之前就可以发现并及时更正设计缺陷，完善设计方案，缩短开发周期，提高设计质量和效率，为生产实际提供理论支持。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、设计主要内容设计一款长城赛影轿车变速器，外型尺寸MM510517851850；标准发动机22L/491QE；最大功率KW74542004600RMIN；整车质量KG1670；轴距MM3025；轮距前/后（MM）1450/1430；最高车速（KM/H）140；最大扭矩NM19028003200RMIN。对变速器的结构形式和工作原理进行分析，确定本设计变速器结构类型，对变速器结构布置确定，完成变速器的总体设计，利用AUTOCAD完成总装配图和零部件设计，并进行校核计算，利用PRO/E完成传动部分零件的三维建模并虚拟装配，利用ANSYS完成关键轴和齿轮的有限元分析。所设计变速器要求具有良好的动力性与经济性，换挡迅速、省力、方便、工作噪声低、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。2、拟解决的主要问题（1）变速器总体方案设计；（2）变速器二维结构及零件设计；（3）校核计算；（4）变速器传动部分三维建模及虚拟装配；（5）关键零件有限元分析。三、技术路线（研究方法）确定变速器整体设计方案，利用AUTOCAD软件完成变速器二维结构及零件设计并进行校核计算，利用PRO/E软件完成变速器传动部分三维建模及虚拟装配，利用ANSYS软件对关键零件进行有限元分析。具体技术路线如下图所示资料收集、整理整体设计方案校核计算AUTOCAD二维总装配图、零件部分设计PRO/E三维建模转换接口ANSYS有限元分析是否合理PRO/E整机装配及干涉检查结论分析撰写设计说明书是否合理NYNYYN四、进度安排（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告第12周（2月28日3月13日）（2）确定总体方案第3周（3月14日3月20日）（3）变速器二维结构设计及校核计算第49周（3月21日5月1日）（4）PRO/E传动部分三维总装配图设计第1012周（5月2日5月22日）（5）关键零件的有限元受力分析第13周（5月23日5月29日）（6撰写设计说明书第1415周（5月30日6月12日）（7）设计说明书审核及修改第16周（6月13日6月19日）（8）毕业设计答辩第17周（6月20日6月26日）五、参考文献1陈家瑞汽车构造上，下册M北京人民交通出版社，19942余志生汽车理论M北京机械工业出版社，20003王望予汽车设计（第四版）M北京机械工业出版社，20044高维山变速器M北京人民交通出版社，19905李华敏,李瑰贤齿轮机构设计与应用M机械工业出版社，20076丁志伟,李明PRO/ENGINEER野火版30零件设计完全手册M人民邮电出版社，20077王金龙,王清明,王伟章ANSYS120有限元分析与范例解析M机械工业出版社，20108绪云，吴光强范睿J电气传动2007，3724749，569蔡炳炎，徐勇，林宁机械式汽车变速器的速比配置分析J机械研究与应用2005，4192110李君,张建武,冯金芝,雷雨龙,葛安林电控机械式自动变速器的发展、现状和展望J汽车技术，2000031311李水良,闫守成,杜迎慧电控电执行器自动变速器的开发研究J拖拉机与农用运输车,2010,46263,6612陈文才汽车变速器可靠性设计研究J煤炭技术,2010,9313213柴保明，高学攀，谷兴海，高维金基于PRO/E和ADAMS的变速器联合仿真实现J煤矿机械,2010,722222514WUJUNFEI,LIGUIXIAN,ETCINTERFERENCEOFINTE