
车辆工程毕业设计(论文)开题报告-基于逆向工程的C51变速器设计.doc
10页毕业设计(论文)开题报告学生姓名系部汽车丁程学院专业、班级车辆工程07- 1班指导教师姓名职称副教授从事专业车辆工程是否外聘□是皿否题目名称 基于逆向工程的C51变速器设计一、课题研究现状、选题目的和意义1课题的研究现状C51变速器是丰田的一-种典型变速器,针对其进行逆向设计,可到一种实用化的设计成果,具 有一定的实际应用价值为了缩短新产品的开发周期、提高产品的设计和制造质量、增强企业对市 场的快速响应能力,一系列新的产品快速开发技术应运而生,如CAD, CAM/CAE技术、反求工程技 术、快速成型技术、快速模具技术、虚拟设计技术以及并行工稈等其中,反求工稈 ReverseEngineering, RE)技术历经几卜年的研究与发展,已经成为新产品快速开发过稈中的核心 技术,它与计算机辅助设计、优化设计、有限元分析、设计方法学等有机组合构成了现代设计理论 和方法的整体世界各国在机械行业中.应用反求工程消化吸收先进技术和经验,给了人们很多有益的启示 据统计,各国70%以上的技术源于国外反求工程作为掌握新技术的一种手段,可使产品研制周期 缩短40%以上随着计算机、数控和激光测量技术的飞速发展,反求T程技术在新产品快速开发中 己得到广泛应用。
在这一方面日木是一个成功的范例战后口本制订了“吸收性战略”的基本国策, 应用反求T程对其引进的技术进行消化吸收和创新,给第二次世界大战后的口木国民经济注入了 新的活力,推动了口木经济的高速发展,使口本国民经济从20世纪50年代落后先进国家20-30年状 态,到20世纪70 80年代成为世界第二经济强国随着计算机、数控和激光测量技术的飞速发展,反求工程不再是对己有产品简单的复制的过 稈,其内涵与外延都发生了深刻变化,成为航空、航天、汽车、船舶和模具等T业领域最重要的产 品创新设计方法,是工程技术人员通过实物样件、图纸等快速获取工稈设计概念和设计模型的具体 技术手段现代反求T程指的是针对已有产品原型,消化吸收和挖掘蕴含其中的涉及产品设计、制 造和管理等各个方血的一系列分析方法、手段和技术的综合它以产品原型、实物、软件(图纸、 稈序、技术文件等)或影像(图片、照片等)等作为研究对象,应用系统工程学、产品设计方法学和 计算机辅助技术的理论和方法,探索并掌握传统的产品正向设计方法不同,它是根据已经存在的产 品或零件原型来构造产品的丁程设计模型或概念模型,在此基础上对己有产品进行解剖、深化和再 创造,是对己有设计的再设计。
传统的产品开发过稈遵从正向工程(或正向设计)的思维进行,是从 收集市场需求信息着手,按照“产品功能描述(产品规格及预期忖标)—产品概念设计_产品总体设计 及详细的零部件设计_制定生产工艺流程—设计、制造工夹具、模具等工装一零部件加工及装配一产 品检验及性能测试”这样的步骤开展工作,是从未知到已知、从抽象到具体的过程而反求工程则 是按照产品引讲、消化、吸收与创新的思路,以”实物一原理一功能一三维重构一再设计”框架模 型为工作过程,其中,最主要的任务是将原始物理模型转化为T程设计概念或CAD模型一方曲为 提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息,另一方面为充分利用先进的CAD / CAE / CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务图1是正向工程与反求工程过程的对比框图两者比 较,区别在于:正向工程是由抽象的较高层次概念或独立实现的设计过渡到设计的物理实现,从设 计概念至CAD模型具有一个明确的过程;而反求工程是基于一个实物原型来构造它的设计概念,并 且通过对重构模型特征参数的调整和修改来达到对实物原世的产品复制和创新,以满足产品更新换 代和创新设计的要求在反求工程中,由离散的数字化点到CAD模型的建立是一个复杂的设计推理 和数据加工过程。
对产品的实物模型进行表面测量,按照反求工程的过程由测量数据点云完成产品模型的三维 CAD建模,在工程实践中具有广泛的应用反求工程(Reveme Engineering)是产品设计领域的一项 关键技术,是根据已经存在的产品模型,反向推出产品设计数据(包括设计图纸或数学模型)的过程 具体来讲,反求工程的主要工作,就是针对已有的零件,利用三维数字化测量系统准确快速地获取 点云数据,经过曲面重构、编辑、修改后,得到可以用于后续设计制造的CAD模型们利用反求获 得的曲面和一些其它可用常规方法测量的尺寸,可以得到变速器的部分设计尺寸,这样就可以通过 CATIA的正向设计模块(Part Design)X订该零件进行再设计最终的没计模型,通过再设计的三维 模型,可以分析零件的性能及动呦演示,肓接转化为二维数据应用于制造生产经过试验,零件的 性能符合要求由于再设计零件满足了预期要求,所以可以利用其j维模型进行模具设计,以实现 批量生产12JS160T系列变速器,该成果属汽车用机械式传动装置它是一种全新结构的12档变速器,由 一个6档主变速器和一个2档副变速器纟H•成主、副均采用双中间轴结构,不但继承了原双中间轴的 全部优点,还改善了齿轮的啮合状态,降低了噪音,提高了承载能力;缩小了零件的外形尺寸,减 轻了重験 简化了二轴结构,取消了滚针轴承,减小了故障源。
该成果已被国内8家汽车厂家选用, 并出口到东欧、北欧,填补了国内同类型变速器自主设计生产的空白,与国外同类产品相比较,有 极大的优越性S6-150(QJ1506)变速器,它结合中国商用汽车大功率、低转速的使用特点开发的具有国内领先 水平的新型变速器,其换档机构采用“ZF”双锥面、短行程新型锁环式同步器可与符合欧II、欧 III排放标准的功率为200-265kW(280-365PS)大扭矩仃300-1500Nm)柴汕发动机匹配,为总质量16-32 吨的豪华大客车、重型载货车等配套随着国内大型客车高档化、发动机大扭矩化的发展趋势,大 扭矩的变速器必将有着更加广阔的市场前景AMT重世车自动变速器(S6-90AMT), AMT是在冇级式机械传动变速器(MT)基础上增加自动变速操 纵系统纟H.成的,由电了控制系统控制驱动执行机构以实现车辆机械式变速器的白动换档该项目的 整个研制工作经历了样机操纵特性的测试与分析、样机研制及台架试验、北京地区道路调试、北京 地区性能功能试验考核及可靠性试验等5个阶段经过该一年多的样机研制过程,已经取得了预期 的结果,装有(S6-90AMT)的ZK6118HG客车与原ZK6118HG客车,其动力性和可驾驶性均优于原车。
同 时在北京城区进行了实际道路行驶,在拥挤路段、立交桥等备种特殊路况下祁可满足实际需要液力自动变速器(AT),它是将发动机的机械能平稳地传给车轮的一种液力机械装置,以其良好 的乘坐舒适性、方便的操纵性、优越的动力性、良好的安全性奠定了在汽车工业的主导地位我国最 早是在一汽生产的CA770红旗轿车上装备了自动变速器,但累计只生产了 1283台,尚不具有工业 化生产的意义电控机械式自动变速器(AMT),AMT既具有液力|j动变速器自动变速的优点,又保留了原手动变 速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处它揉合了二者优点,是非常适合我国 国情的机电一体化高新技术产品它是在现生产的机械变速器上进行改造的,保留了绝大部分原总 成部件,只改变其中手动操作系统的换挡杆部分,生产继承性好,改造的投入费用少,非常容易被 生产厂家接受它的缺点是非动力换扌当,这可以通过电控软件方血來得到一定弥补.无级自动变速器(CVT),世界最早的无级白动变速器,因为受传动橡胶带强度所限制,难于推 广实用,肓到1984年因VANDoone发明了金属V型带才获新生CVT速比光滑变化,无级传递扭矩, 乘坐舒适,加速性好,燃料经济性高。
但它的起动性能养,故需另加起动装置,现在较多的CVT选 液力变矩器为起动装置,又称双无级自动变速器目前它在自动变速器中仅占1%,其中90%在丨I木, 10%在欧洲II木Subaru Nissan Hongda意大利Fiat等在车上部分选用2选题的目的与意义反求工程(Reverse Engineering, RE)技术历经几卜年的研究与发展,已经成为新产品快速开 发过程中的核心技术,它与计算机辅助设计、优化设计、有限元分析、设计方法学等有机组合构成 了现代设计理论和方法的整体目前,反求工程技术,被广泛地应用于摩托车、汽车、飞机、家用 电器、模具等产品的改型与创新设计,成为消化、吸收先进技术,实现新产品快速开发的重要手段反求工稈技术在正向设计中的应用广泛,反求工程并不局限于简单的复制抄袭已有的零件,而 且通过反求功能重构出已丢失的3D模型,可以作为示续再设计的参照,以提高产的精度,使零件间 满足严格的装配要求,通过反求工程与有限元 运动学分析结合,可以提早发现问题,缩短研发的 时间和成木反求设计作为一种先进的设计辅助手段,通过与正向设计方法相结合,必将带动产品 设计与开发进入一个新的发展阶段。
二、设计(论文)的基本内容、拟解决的主要问题1. C51变速器测绘1.1杳C51变速器使用与维修手册,确定档位数及各档齿数1.2利用专用工具分解变速器,测得输入输出轴长度及轴上齿肩位置尺寸,各个齿轮的系 数,变速器箱体的外廓尺寸及拐点位置尺寸,测各个轴承的尺寸,同步器的所有尺寸,拨叉 所有尺寸,各油道的位置尺寸,变速器上的各个标准件的型号(如螺栓滚针轴承等)2. 分析测绘数据及主要参数的选择{发动机最大转矩(Nm/「pm): 152/4 400;发动机故大功率(kw/rpm): 88/6 000:整车整备质 量:1145 kg;轮胎类型与规格:195/65R15;汽车最高车速:195km/h}2.1对测绘所得结果进行零部件结构分析并确定方案2.2测绘得到的传动比及中心距的验证2.3各档齿轮参数的确定2.4同步器主要结构参数3. 齿轮校核3.1齿轮材料的选择3.2计算各轴的转矩3.3.轮齿强度计算3.4轴及轴上支撑校核3.5轴的工艺要求3.6轴的强度计算3.7轴的强度验算3.8轴承及轴承校核3.9校核轴承的寿命4. 草图绘制4」输入输出轴的绘制4.2齿轮的绘制4.3同步器的绘制4.4売体拨叉及轴承的绘制4.5油道及细节的绘制4.6俯视图侧视图及单独剖视图的绘制4.6标注4.7标题栏的绘制与填写5. CATIA三维建模及动呦演示5」齿轮及两轴的实体绘制5.2轴承的实体绘制5.3同步器的实体绘制5.4将所有零件按顺序装配到一起5.5进行碰撞干涉分析及调整5.5利用DMU运动仿真讲行动画演示6. 绘制零件图6.1按尺寸绘制零件6.2标注尺寸公差6.3绘制标题栏6.4技术要求7. 审核8. 拟解决的主要问题&1测量到欲知数据的方法8.2计算大量数据时编稈问题8.3 CATIA三维建模及动呦演示方法8.4变速器壳体的绘制三、技术路线(研究方法) 骰计思想反求原型实物 1>性能测试 1>功能原理分析l
