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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的奇 瑞A516轎車變速器設(shè)計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛工程B07-7 學 生 姓 名: 畢昊 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(shè)計（論文）開題報告 學生姓名 畢昊 系部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-7 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的奇瑞A516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 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(nèi)變化，為此在傳動系中設(shè)置了變速器。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?，F(xiàn)代汽車上廣泛采用往復活塞式內(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到減速增扭矩的目的 目前傳統(tǒng)機械式手動變速器是使用最廣泛的汽車變速器。它有著結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，傳遞效率高，承載能力大，方便維修，使用壽命長，使用成本低等優(yōu)點。也同時擁有著諸多缺點，如換擋沖擊大，體積大，操作麻煩等！但對整車制造商而言，根據(jù)美國阿貢國家實驗室在1999年發(fā)布的報告，對于一個典型的輕型車，變速器大概占據(jù)其制造成本的7%。對于消費者而言，變速器配置的豐富程度在很大程度上會影響他們的購買決定。另外，變速器和發(fā)動機的匹配將在很大程度上決定整車的排放，燃油經(jīng)濟以及整車的操控性。在中國，機械變速器因為其低廉的價格和給駕駛者的良好的操控感，一直以來都占據(jù)著變速器的主流。例如，在2007年，機械化變速器大概占整個輕型車（包括乘用車和輕型商用車）市場的74%。這其中既有歷史的原因，也有現(xiàn)實的因素。從歷史上來看，長期以來機械變速器占據(jù)壓倒性的市場份額，而且基本所有的駕駛員都接受機械變速器的培訓。從現(xiàn)實角度，自動變速器相對昂貴的價格和相對較差的燃油經(jīng)濟性抑制了普通消費者的需求，另一個很重要的原因是提供相對低廉汽車產(chǎn)品的本土汽車生產(chǎn)商沒有掌握自動變速器的技術(shù)。 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。 本課題應(yīng)用Pro/e與ANSYS軟件。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，而且是當今世界機械CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，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(shè)計的模擬模型，進而對其的外觀進行美化，設(shè)計是否合理進行直觀的觀察。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行各種模擬場合或負載的實況模擬，如：結(jié)構(gòu)靜力分析、機構(gòu)動力學分析、結(jié)構(gòu)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(shè)計的零件靜力分析和在模擬裝配后的動力學分析。 根據(jù)輕型轎車變速器各檔位使用頻率的不同，充分考慮汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性，采用偏置等比級數(shù)速比分配方法，確定了變速器各中間檔位的傳動比?？紤]到產(chǎn)品的系列化、通用化、標準化，提出了齒輪微觀優(yōu)化設(shè)計的方法：如采用全圓角齒根過渡曲線，改善齒根應(yīng)力分布，對齒輪進行修形，最大限度地提高齒輪承載能力等。本課題將參考國內(nèi)關(guān)于減速器設(shè)計、變速器設(shè)計、汽車設(shè)計、汽車變速器等的相關(guān)書籍與文章，根據(jù)工作及傳動比要求，對變速箱構(gòu)造進行設(shè)計，再根據(jù)設(shè)計手冊，對部分零件進行設(shè)計，查閱標準的校核方法，對設(shè)計結(jié)果進行全面的校核，保證其可行性及安全性，最后基于計算機仿真平臺，應(yīng)用當前CAD/CAE領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的三維軟件Pro/E、有限元軟件ANSYS，進行汽車變速器的強度、剛度、穩(wěn)定性及動態(tài)特性等方面的計算機仿真研究與分析，為我國汽車變速器產(chǎn)品的設(shè)計、技術(shù)開發(fā)方面提供更多的理論參考，進一步提高汽車變速器的穩(wěn)定性和可靠性。 2、選題目的和意義 汽車變速器是汽車傳動系的重要組成部分。由于汽油機額定轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的速度范圍很小，需要用齒輪傳動來適應(yīng)駕駛時車速的變化，它是傳動系的主要部件,它的性能對整車的動力性、燃油經(jīng)濟性以及乘坐舒適性等方面都有十分重要的影響。設(shè)計一款好的變速器對汽車的性能，安全性以及經(jīng)濟性有著重要作用。手動機械變速器可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、故障率相對較低、物美價廉，因此在市場上仍占有一席之地，開發(fā)手動機械變速器也適應(yīng)當代世界經(jīng)濟的發(fā)展。運用Pro/E與ANSYS對變速器進行虛擬設(shè)計，在產(chǎn)品制造之前就可以發(fā)現(xiàn)并更正設(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、奇瑞A516轎車變速器設(shè)計主要內(nèi)容 分析變速器的結(jié)構(gòu)形式及工作原理，確定變速器的結(jié)構(gòu)類型，完成變速器結(jié)構(gòu)布置和總體設(shè)計，利用AutoCAD完成總裝配圖和零部件設(shè)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(guān)鍵軸和齒輪的有限元分析。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）變速器二維結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核；（2）變速器三維建模及虛擬裝配；（3）變速器關(guān)鍵零件有限元分析 。 ANSYS關(guān)鍵零件有限元分析 Y N N 撰寫設(shè)計說明書 Y 結(jié)論分析 Pro/E整機裝配及干涉檢查 奇瑞A516變速器AutoCAD二維結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核 調(diào)研、收集資料及總體方案論證 轉(zhuǎn)換接口 Pro/E三維實體建模 是否合理？ 是否合理？ 三、技術(shù)路線（研究方法） 四、進度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報告 第1～2周 （3月2日～3月15日） （2）確定總體方案 第3周 （3月16日～3月22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23日～5月3日） （4）Pro/E傳動部分三維總裝配圖設(shè)計 第10～12周（5月4日～5月24日） （5）關(guān)鍵零件的有限元受力分析 第13周 （5月25日～5月31日） （6) 撰寫設(shè)計說明書 第14～15周（6月1日～6月14日） （7）設(shè)計說明書審核及修改 第16周 （6月15日～6月21日） （8）畢業(yè)設(shè)計答辯 第17周 （6月22日～6月28日） 五、參考文獻 [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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