CLYX01-019@基于ProE与ANSYS的奇瑞A516轿车变速器设计
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机械毕业设计车辆工程全套
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CLYX01-019@基于ProE与ANSYS的奇瑞A516轿车变速器设计,机械毕业设计车辆工程全套
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毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 :基于 Pro/E 与 ANSYS 的奇 瑞 A516 轿车变速器设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 B07-7 学 生 姓 名 : 毕昊 导 师 姓 名 : 王强 开 题 时 间 : 2011.3.14 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 nts 毕业 设计（论文）开题报告 学生姓名 毕昊 系部 汽车 与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 B07-7 指导教师姓名 王强 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 的奇瑞 A516 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 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。 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 目前传统机械式手动变速器是使用最广泛的汽车变速器。它有着结构紧凑，体积小，重量轻，传 递效率高，承载能力大，方便维修，使用寿命长，使用成本低等优点。 也 同时 拥有着诸多缺点，如换挡冲击大，体积大，操作麻烦等！但 对整车制造商而言，根据美国阿贡国家实验室在 1999 年发布的报告，对于一个典型的轻型车，变速器大概占据其制造成本的 7%。对于消费者而言，变速器配置的丰富程度在很大程度上会影响他们的购买决定。另外，变速器和发动机的匹配将在很大程度上决定整车的排放，燃油经济以及整车的操控性。在中 国，机械变速器因为其低廉的价格和给驾驶者的良好的操控感，一直以来都占据着变速器的主流。例如，在 2007 年，机械化变速器大概占整个轻型车（包括乘用车和轻型商用车）市场的 74%。这其中既有历史的原因，也有现实的因素。从历史上来看，长期以来机械变速器占据压倒性的市场份额，而且基本所有的驾驶员都接受机械变速器的培训。从现实角度，自动变速器相对昂贵的价格和相对较差的燃油经济性抑制了普通消费者的需求，另一个很重要的原因是提供相对低廉汽车产品的本土汽车生产商没有掌握自动变速器的技术。 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。 nts 本课题应用 Pro/e 与 ANSYS 软件。 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 6.0。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,Auto CAD 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。 根据轻型轿车变速器各档位使用频率的不同，充分考虑汽车的动力性和燃油经济性，采用偏置等比级数速比分配方法，确定了变速器各中间档位的传动比。考虑到产品的系列化、通用化、标准化，提出了齿轮微观优化设计的方法：如采用全圆角齿根过渡曲线，改善齿根应力分布，对齿轮进行修形，最大限度地提高齿轮承载能力等。 本课题将参考国内关于减速器设计、变速器设计、汽车设计、汽车变速器等的相关书籍与文章，根据工作及传动比要求，对变速箱构造进行设计，再根据设计手 册，对部分零件进行设计，查阅标准的校核方法，对设计结果进行全面的校核，保证其可行性及安全性，最后基于计算机仿真平台，应用当前 CAD/CAE 领域应用比较广泛的三维软件 Pro/E、有限元软件 ANSYS，进行汽车变速器的强度、刚度、稳定性及动态特性等方面的计算机仿真研究与分析，为我国汽车变速器产品的设计、技术开发方面提供更多的理论参考，进一步提高汽车变速器的稳定性和可靠性。 2、 选题 目的 和意义 汽车变速器是汽车传动系的重要 组成部分 。由于汽油机额定转矩对应的速度范围很小，需要用齿轮传动来适应驾驶时车速的变化 ， 它是传 动系的主要部件 ,它的性能对整车的动力性、燃油经济性以及乘坐舒适性等方面都有十分重要的影响。设计 一款 好 的 变速器对汽车的性能，安全性以及经济性有着重要 作用 。 手动机械变速器可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、传动效率高、故障率相对较低、物美价廉 ， 因此在市场上仍占有一席之地，开发手动机械变速器也适应当代世界经济的发展。 运用 Pro/E 与 ANSYS 对 变速器 进行虚拟设计，在产品制造之前就可以发现并更正设计缺陷，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、 奇瑞 A516 轿车变速器 设计主要内容 分析变速器的结构形式及工作原理，确定 变速器 的 结构类型，完成变速器结构布置和总体设计，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。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） 变速器二维结构设计及校核； （ 2）变速器 三维建模及虚拟装配 ； （ 3） 变速器 关键零 件 有限元 分析 。 nts 三、技术路线（研究方法） 调研、收集资料及 总体 方案论证 奇瑞 A516变速器 AutoCAD 二维 结构设计及校核 Pro/E 三维实体建模 转换接口 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 N Y ANSYS 关键零件 有限元分析 是否合理 ？ Y N nts 四、进度安排 （ 1）调研、查阅相关资料、完成开题报告 第 1 2 周 （ 3 月 2 日 3 月 15 日） （ 2）确定总体方案 第 3 周 （ 3 月 16 日 3 月 22 日） （ 3） 变速器二维结构设计及校核计算 第 4 9 周 （ 3 月 23 日 5 月 3 日） （ 4） Pro/E 传动部分三维总装配图设计 第 10 12 周（ 5 月 4 日 5 月 24 日） （ 5）关键零件的有限元受力分析 第 13 周 （ 5 月 25 日 5 月 31 日） （ 6) 撰写设计说明书 第 14 15 周（ 6 月 1 日 6 月 14 日） （ 7）设计说明书审核及修改 第 16 周 （ 6 月 15 日 6 月 21 日） （ 8）毕业设计答辩 第 17 周 （ 6 月 22 日 6 月 28 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， 1994. 2 余志生 .汽车理论 M.北京：机械工业出版社， 2000. 3 王望予 .汽车设计（第四版） M.北京：机 械工业出版社， 2004. 4 高维山 .变速器 M.北京：人民交通出版社， 1990. 5 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 2005-04： 25-26. 6 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 ， 2000， (03). 7 林少义 .一种变速器设计 J.机电技术， 2004， （ 6） . 8 陈文才 汽车变速器可靠性设计研究 J. 煤炭技术 , 2010,(9). 9 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,(7). 10 刘惟信 .汽车设计 M.北京：清华大学出版社 . 2001. 11 成大先 .机械设计手册（第五版） M.北京：化学工业出版社， 2008. 12 吴修义 .国内组合式机械变速器的现状与发展 J.现代零部件， 2005， (5). 13 郑四发，连小珉，蒋孝煜 .系列化汽车变速器设计中模型参数化的研究 J.汽车 ， 2004（ 5） . 14 Jonathan S, Cohone1 al. A form verification system for the conceptual design
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