车辆工程毕业设计(论文)-基于逆向工程的C51变速器设计【全套图纸三维】 .doc
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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要本课题是设计一个变速器,利用逆向工程的方式,即现有一个C51变速器实体,通过实验室的仪器测量得到基本尺寸(近似尺寸),对测量得到的数据进行分析筛选,取其有用的数据作为以后设计的参考或是验证所计算的是否合理。全套图纸,加153893706根据给定的所设计变速器需满足的条件如最大功率、最大扭矩、最高行驶速度等进行计算,通过一步一步的合理分析,求出制造所需的全部数据,其间用过的理论、公式等全部有资料作为支撑,在选取参数的时候恰到好处的运用所测得得数据,做到贴近成品,在调节不了实物与计算之间的误差时要以查阅的资料为依托,果断否定可能是测量带来的误差引起的争议,设计出合
2、理的产品,不能一味的追求形式上的相似而使所设计的产品没有一点点价值。基于C51变速器的反求工程,意在结构、形式上模仿C51变速器,必须保证在接口上的一致,使得做出来的产品有合适的相匹配的车型与之结合,反求出来的产品自己拥有其生产所需的数据和关键的技术,分析参数数据尝试创新,得到性能更好的更优良的产品。目前,中国的汽车工业突飞猛进、日新月异,但是与美国、德国、日本还有很大的差距,在这种大环境还要持续几十年的大环境下,逆向工程一定会有它自己的价值,每个强者都是一步一步的走向胜利,在这个时期的中国汽车行业要吸收别国的先进技术,一点点的成为霸主。关键词:逆向工程;C51变速器;先进技术;五档变速器;C
3、ATIA建模ABSTRACTThis topic is to design a transmission, using reverse engineering approach, that is, the existing a C51 transmission entity, through the laboratory instrument measurement get basic size (approximate size), to analyze the data measured screening, take its useful data as the reference or
4、 after verifying the design calculation is reasonableAccording to the given the designed to meet the conditions, such as transmission is the most high power, the maximum torque, highest speed is calculated, such as the reasonable analysis by step by step, for all the data needed for the manufacture,
5、 during which used theory, all has the material such as formula in selecting parameters of support, when measured using properly data, do it close to the finished product,Not real and in regulating calculation errors between the material with access to rely on, decisive denial may is measuring the c
6、ontroversy over the errors caused by, the design gives reasonable product, not blindly pursue formally similar and make the design of products have little value.Based on the reverse engineering of C51 transmission to structure, formally imitate C51 gearbox, must ensure thats consistent in interfaces
7、 that make the products that have suitable match bond with the models, reverse out products for own its production data and key technology, the analysis parameters obtained data, try to innovate better performance more superior products.At present, Chinas auto industry by leaps and bounds, rapid dev
8、elopment, but with the United States, Germany, Japan, also has the very big disparity in this environment continue for several decades of the environment, reverse engineering will have its own value, each have departed is a step by step to victory in this period, the Chinese car industry to absorb f
9、oreign advanced technology, a little bit of become overlords.Key words: Reverse engineering;C51 transmission;Advanced Technology;Five gear transmission;CATIA Modeling目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题的研究现状11.2 选题的目的与意义31.3 课题的主要内容31.3.1 C51变速器结构和特征分析31.3.2 CATIA三维建模及碰撞分析41.3.3变速器布置方案及初始数据的分析41.3.4数据的计算
10、与校核41.3.5图纸绘制4第2章 逆向工程技术及C51变速器分析52.1逆向设计52.2逆向设计的过程52.3逆向设计的分类62.4逆向设计的工程意义62.5本章小结8第3章 CATIA三维建模93.1齿轮的实体绘制93.1.1 CATIA设置93.1.2输入齿轮参数93.1.3建立函数103.1.4建立齿根圆113.1.5绘制齿廓113.1.6绘制导圆133.1.7剪裁轮廓线133.1.8绘制轮廓线143.1.9绘制新齿根圆143.1.10绘制齿面153.1.11环形阵列153.1.12转换齿轮163.2 两轴的实体绘制163.2.1 绘制输入轴163.2.2 草绘173.3同步器的实体绘
11、制183.3.1绘制滑块183.3.2绘制花键毂193.3.3绘制啮合套213.3.4锁环的绘制213.3.5绘制拨叉轴223.4 绘制轴承233.4.1绘制凸台233.4.2切削233.4.3阵列钢珠243.4.4装配243.5变速器的装配253.5.1倒档轴的装配253.5.2同步器的装配253.5.3输入轴的总装配263.5.4输出轴总成的装配273.5.5拨叉总成的装配273.5.6装配总图273.6碰撞干涉分析293.6.1进入DMU Kinematiom模块293.6.2碰撞设置303.6.3碰撞干涉303.6.4调整303.6.4距离和区域分析313.7本章小结32第4章 变速器
12、布置方案334.1 传动机构布置方案分析334.1.1固定轴式变速器334.1.2倒档布置方案364.2传动方案的确定374.3本章小结37第5章 变速器主要参数的计算385.1 设计初始数据385.1.1 变速器各挡传动比的确定385.1.2中心距A405.2齿轮参数405.2.1变速器的横向外形尺寸405.2.2模数405.2.3压力角415.2.4螺旋角415.2.5齿宽415.2.6齿顶高系数425.3各挡齿轮齿数的分配425.3.1确定一挡齿轮的齿数425.3.2确定二挡齿轮的齿数445.3.3确定三挡齿轮的齿数465.3.4确定四挡齿轮的齿数475.3.5确定五挡齿轮的齿数495.
13、3.6倒档齿轮的计算515.4本章小结53第6章 设计与校核546.1齿轮材料的选择原则546.1.1 满足工作条件的要求546.1.2 合理选择材料配对546.1.3 考虑加工工艺及热处理工艺546.2计算各轴的转矩546.3轮齿强度计算556.3.1 斜齿轮弯曲应力556.3.2 计算一挡齿轮1,2的弯曲应力566.4 轴的工艺要求576.5 轴的强度计算586.5.1 初选轴的直径586.5.2 一档输入轴轴的强度校核586.5.3一档输入轴轴的刚度校核606.5.4 一档输出轴轴的强度校核606.5.5一档输出轴轴的刚度校核626.6输入轴轴承的校核636.7输出轴轴承校核646.8花
14、键的计算666.9花键的校核686.10 本章小结69结 论70参考文献71致 谢72附 录73附录A 外文文献原文73附录B 外文文献译文7576黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论1.1 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程等。其中,反求工程ReverseEngineering,RE)技术
15、历经几十年的研究与发展,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。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,反求工程技术在新产品快速开发中已得到广泛应用。在这一方面日本是一个成功的范例。战后日本制订了“吸收性战略”的基本国策,应用反求工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日本国民经济注入了新的活力,推动了
16、日本经济的高速发展,使日本国民经济从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,反求工程不再是对已有产品简单的复制的过程,其内涵与外延都发生了深刻变化,成为航空、航天、汽车、船舶和模具等工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、图纸等快速获取工程设计概念和设计模型的具体技术手段。现代反求工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面的一系列分析方法、手段和技术的综合。它以产品原型、实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)等作为研
17、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工程设计模型或概念模型,在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造,是对已有设计的再设计。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
18、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)XiJ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画演示,直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档副变速器组成。主
19、、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,减轻了重量;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、欧排放标准的功率为200-265kW(280-365PS)大扭矩(1300-1500Nm)柴油发
20、动机匹配,为总质量(16-32t)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重型车自动变速器(S6-90AMT),AMT是在有级式机械传动变速器(MT)基础上增加自动变速操纵系统组成的,由电子控制系统控制驱动执行机构以实现车辆机械式变速器的自动换档。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,
21、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、立交桥等各种特殊路况下都可满足实际需要。 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既具有液力自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
22、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挡,这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。无级自动变速器(CVT),世界最早的无级自动变速器,因为受传动橡胶带强度所限制,难于推广实用,直到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。但它的起动性能差,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% 在日本,10
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