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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題目:基于Pro/E與ANSYS的長城賽影 轎車變速器設(shè)計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-4 學(xué) 生 姓 名: 尹愛東 導(dǎo) 師 姓 名: 王強 開 題 時 間: 2011.3.14 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 尹愛東 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級 車輛工程 B07-4 指導(dǎo)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(shè)計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 汽車上的變速器是一套用于來協(xié)調(diào)發(fā)動機的轉(zhuǎn)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(shè)計長城賽影轎車變速器設(shè)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(guān)鍵部位，對汽車的動力性與經(jīng)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(nèi)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。現(xiàn)代汽車上廣泛采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機具有體積小、質(zhì)量輕、工作可靠和使用方便等優(yōu)點，但其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍較小，而復(fù)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(nèi)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(xiàn)代汽車內(nèi)燃機本身是無法解決的，因此在汽車傳動系中設(shè)置變速器和主減速器達(dá)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(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以是發(fā)動機和車輪之間產(chǎn)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(fù)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(jīng)濟的高速發(fā)展，國內(nèi)對汽車的需求也逐年穩(wěn)定增長，汽車的研制、生產(chǎn)、銷售、營運與國民經(jīng)濟許多部門都息息相關(guān)，對社會經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)技術(shù)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(dá)國家中，汽車的數(shù)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(shù)汽車仍采用機械式變速器、分動器、主減速器，構(gòu)成整車的傳動系，其結(jié)構(gòu)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(nèi)燃機，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，為此在傳動系中設(shè)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(dá)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(dá)520億元人民幣，并且以每年超過20%的速度增長，預(yù)計2015年有望達(dá)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(lǐng)域，國產(chǎn)品牌已占主導(dǎo)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(jié)構(gòu)簡單，效率高、功率大三大顯著優(yōu)點依然占領(lǐng)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(shè)計。最新技術(shù)，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(shè)計方案可以減少對內(nèi)部的傷害。伴隨時代的發(fā)展，隨著國家相關(guān)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(dǎo)地位。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)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?lián)Q代勢不可擋。同時為了響應(yīng)國家在汽車行業(yè)制定燃料限值標(biāo)準(zhǔn)的政策，體現(xiàn)產(chǎn)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(shè)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(yīng)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(chǎn)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(shè)計變速器要有良好的動力性和經(jīng)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(jìn)行有限元分析，為設(shè)計的可靠性進(jìn)行模擬仿真，對設(shè)計的零件進(jìn)行強度、剛度、穩(wěn)定性能進(jìn)行研究分析，是設(shè)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(chǎn)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(lǐng)域中占有著重要的地位，而且是當(dāng)今世界機械CAD/CAM/CAE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(shù)化設(shè)計和特征功能、單一數(shù)據(jù)庫、全相關(guān)性、基于特征的參數(shù)造型、數(shù)據(jù)管理、裝配管理和易于使用的特點，在汽車工業(yè)設(shè)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(shè)計出的各個零件進(jìn)行模擬實體化，并可以將其進(jìn)行模擬裝配，更可以直觀的看到所設(shè)計的模擬模型，進(jìn)而對其的外觀進(jìn)行美化，設(shè)計是否合理進(jìn)行直觀的觀察。 ANSYS軟件是融合結(jié)構(gòu)、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(shù)CAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,Auto CAD等，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級CAE工具之一。ANSYSY軟件可以對已有的模擬模型進(jìn)行各種模擬場合或負(fù)載的實況模擬，如：結(jié)構(gòu)靜力分析、機構(gòu)動力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)非線性分析、動力學(xué)分析、熱分析、電磁場分析、流體動力學(xué)分析、聲場分析、壓電分析。在本課題中會涉及到設(shè)計的零件靜力分析和在模擬裝配后的動力學(xué)分析。 本設(shè)計中引入了Pro/E和ANSYS軟件，是結(jié)合現(xiàn)在的設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)。二者的結(jié)合，可以快捷而有效的提高設(shè)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(xiàn)很多在設(shè)計過程中考慮不完全的地方，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，及時更正設(shè)計不足，可以完善設(shè)計方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計質(zhì)量效率，減少設(shè)計的檢查費用，為生產(chǎn)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(jié)構(gòu)形式及工作原理，確定變速器的結(jié)構(gòu)類型，利用Auto CAD軟件進(jìn)行二維結(jié)構(gòu)及零件設(shè)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(jīng)濟性，手動變速器要遵循駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，故障率相對較低，物美價廉，這樣才能使產(chǎn)品在市場上占有一席之地。運用以上三種軟件，進(jìn)行計算機仿真技術(shù)對變速器進(jìn)行虛擬設(shè)計，在產(chǎn)品制造之前就可以發(fā)現(xiàn)并及時更正設(shè)計缺陷，完善設(shè)計方案，縮短開發(fā)周期，提高設(shè)計質(zhì)量和效率，為生產(chǎn)實際提供理論支持。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、設(shè)計主要內(nèi)容 設(shè)計一款長城賽影轎車變速器，外型尺寸(mm)：5105×1785×1850；標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機：2.2L/491QE；最大功率(KW)：74.5(4200-4600r／min)； 整車質(zhì)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(jié)構(gòu)形式和工作原理進(jìn)行分析，確定本設(shè)計變速器結(jié)構(gòu)類型，對變速器結(jié)構(gòu)布置確定，完成變速器的總體設(shè)計，利用AutoCAD完成總裝配圖和零部件設(shè)計，并進(jìn)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(guān)鍵軸和齒輪的有限元分析。所設(shè)計變速器要求具有良好的動力性與經(jīng)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(shè)計； （2）變速器二維結(jié)構(gòu)及零件設(shè)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(guān)鍵零件有限元分析。 三、技術(shù)路線（研究方法） 確定變速器整體設(shè)計方案，利用AutoCAD軟件完成變速器二維結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計并進(jìn)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(guān)鍵零件進(jìn)行有限元分析。具體技術(shù)路線如下圖所示： 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計 第10～12周（5月2日～5月22日） （5）關(guān)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(shè)計說明書 第14～15周（5月30日～6月12日） （7）設(shè)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(shè)計答辯 第17周 （6月20日～6月26日） 五、參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造(上，下冊) [M].北京：人民交通出版社，1994. 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