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1、. . . . 基于UG的商用车变速箱三维设计及仿真建模段 战 锋（陕理工机械工程学院热能与动力工程专业汽车032班， 723003）指导教师：永强摘要本文阐述汽车变速器在汽车中的功用、汽车变速器的工作原理及汽车变速器的设计和发展形势。讨论了汽车变速器的分类情况，阐述了国外汽车变速器的研究现状。具体说明了汽车机械式变速器的设计步骤及本课题的设计情况。文中表述了该变速器的动力传动方案，计算列举了相关挡位的传动比，设计了变速器的传动齿轮，轴等重要零部件。利用UG软件进行汽车机械式有机变速器总成设计，并配有重要的零件设计和制作过程。零部件和变速器整体的装配制作过程，以及变速器的运动仿真过程，二维工程
2、图的产生。有限元分析的过程。关键词：汽车变速箱 三维实体建模 运动分析 . . . The Design and Simulation of 3D Modeling Commercial Vehicle Transmission Gearbox Based on UGAuthor：Duan Zhan-feng（Grade03,Class032, Major Heat energy and power engineering，School of Mechanical engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaa
3、nxi）Tutor：Zhao Yong-qiang Abstract The article also elaborates the automobile transmission gearbox in automobile function, the automobile transmission gearbox principle of work and the automobile transmission gearbox design and the development situation. Discussed the automobile transmission gearbox
4、 classified situation, elaborated the domestic and foreign automobile transmission gearbox research present situation. Specifically explained the automobile mechanical type transmission gearbox design procedure and this topic design situation. In the article has indicated this transmission gearbox p
5、ower drive plan, and the computation enumerated the correlation to keep off position the velocity ratio, has designed the transmission gearbox transmission gear, the axis and so on the important spare part.This article uses UG software to carry on the automobile mechanical type organic transmission
6、gearbox always to become the design, and has the important components design and the manufacture process. Spare part and transmission gearbox whole assembly manufacture process, as well as transmission gearbox movement simulation process, two-dimensional engineering plat production. Finite element a
7、nalysis process. Key words: gearbox modeling assembling Sport analysis目录1.绪论11.1 CAD软件在国外发展现状及研究意义11.2设计开发平台的选取11.3 Unigraphics软件的简介21.4 商用车变速器在国发展现状21.5 机械式商用汽车变速器的技术特点31.6本文主要工作32.变速器的结构设计与参数选取42.1手动变速器的工作原理42.2设计参数52.3发动机的选择52.3.1发动机最大功率和相应转速的确定52.3.2发动机最大转矩的确定62.3.3发动机型号62.4变速器设计62.4.1传动系最小传动比选择
8、62.4.2变速器形式的选择72.4.3传动机构布置方案分析72.5变速器主要参数的选择92.6轴的计算132.7变速器轴承142.8同步器153.变速器的实体建模与装配203.1变速器各部件的实体建模方法203.1.1直齿轮的建模203.1.2斜齿轮的建模233.1.3一轴的建模273.1.4轴承的建模333.2变速器装配体的建模343.2.1 UG装配模块功能简述343.2.2添加已有的组件到装配体353.2.3在装配中定位组件353.2.4装配综合实例363.3平面工程图的生成394.变速器的仿真分析444.1运动仿真444.2有限元分析46致 50参考文献511.绪论1.1 CAD软件
9、在国外发展现状及研究意义在如今全球市场统一的情况下，市场竞争日益激烈，产品更新速度更快，但是有限的资源加上消费者对复杂产品的需求日益增加，很难保持市场分额。而使用传统的产品设计思路和方法已经不能满足产品更新的速度。在这种背景下，CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)/CAE（计算机辅助测量）技术得到迅速普及和极大发展。在为数众多的CAD/CAM/CAE软件中，主流软件种类繁多，UG，PRO/E，CIMATR，MDT，IDEAS，MASTERCAM各个都是极品，但近年来Unigraphics（简称UG）在工业解决方案中地位显赫。Unigraphics Solutions公司（简称UG
10、S）是全球著名的MCAD供应商，主要为汽车、航空航天、日用消费、通用机械、及电子工业等领域通过其虚拟产品开发（VPD）的理念提供多极化的、集成化的、企业级的完整MCAD解决方案。其主要的CAD产品是Unigraphics。当今发达国家的汽车产品设计方法和手段已经不局限于利用通用的CAD/CAE软件（如UG，CATIA，PRO/E等）进行一般的设计计算和三维制图，还进行包括设计参数的优化计算，设计结果的分析于仿真等在的一系列计算机辅助设计和开发活动。如果仅使用一些通用的CAD/CAE软件而缺乏对有针对性的汽车产品开发专用软件的使用，实现汽车产品开发从设计，试验，修改到最终定型过程高度的计算机化，
11、就难以使这些软硬件设备充分发挥最大效用，而只能起到“计算机辅助绘图”的作用。只有在通用的CAD/CAE软件的基础上开发适合企业自身需要的汽车软件，把产品数据库，设计分析过程，设计知识和通用CAD/CAE软件有机的结合起来，才能实现新型的快速，高性能，低成本开发。商用汽车变速箱的设计比较复杂，实现从总布置设计，分析计算过程的高度计算机化，提高设计效率。随着我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。为了达到上述要求，模具企业只有运用先进的管理手段和CAD
12、/CAM集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。1.2设计开发平台的选取20世纪80年代以来，国际上推出了一大批通用CAI集成软件，如UG、AUTOCAD、Pro/E、Solidwork等。相比之下，UG是一个完全参数化的软件，而且它还提供了一套完整的设计、设计和制造的方案。因此，课题拟采用UG作为开发平台。1.3 Unigraphics软件的简介Unigraphics在航空、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到广泛的应用。多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日
13、本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用。Unigraphics软件是一个集成化的CAD/CAE/CAM系统软件，他为工程设计人员提供了非常强大的应用工具，这些工具可以对产品进行设计（包括零件设计和装配设计）、工程分析（有限元分析和运动机构分析）、绘制工程图、编写数控加工程序等。除此之外还有模具设计模块（冷冲模，注塑模等）、钣金加工模块、管道布局、总体设计及车辆工程包。它使产品的设计效率大大提高，使产品在设计初期具有更多的灵活性，保证在日后根据系统要求进行相应的更改和计算;另外在产品的设计方案阶段，可以形象的表现系统的组成特点，而在产品的生产阶段可
14、以方便与加工中心数据连接。UG具有以下优势：（1）可以为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一套完整的设计，分析和制作方案。（2）UG是一个完全参数化的软件，为零部件的系统化建模、装配、分析提供了强大的基础支持。（3）UG可以管理CAD数据及整个产品开发周期中的所有相关数据，实现逆向工程（erverse Design）和并行工程（Concurrent Engineer）等先进设计方法。（4）UG可以完成包括自由曲面在的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。（5）具有强大的装配功能，并在装配的过程中引用了装配集的设计思想。为节省计算机资源提供了行至有效的解决方案
15、，可以极大的提高设计效率。随着UG版本的提高，软件的功能越来越强大，复杂程度也越来越高。对于汽车设计者来说，UG是使用的最广发的设计软件之一。1.4 商用车变速器在国发展现状虽然自动变速器在近年来有很大发展，但手动机械变速器在汽车传动中仍占有很大比例，一般商用运输车辆，特别是长途运输车辆，因为所需挡位多，速比围大，故多采用手动机械变速器，在我国相当长的时间里，手动机械变速器会占很高的比例。国商用车变速器产品的技术多源于美国、德国、日本几个国家，引进技术多为国外上世纪8090年代的产品。作为汽车高级技术领域的商用汽车变速器在国漫长的引进消化过程中，如今已有长足的进步，能够在原有技术引进的基础上，通过改型自行开发出符合配套要求的新产品，每年商用车变速器行业都能有十几个新产品推向市场。但从当今商用车变速器的发展情况来看，在新产品开发上国商用车变速器仍然走的是一般性的开发过程，没有真正的核心技术产品；从国商用汽车变速器市场容量来看，有三分之一的产品来自进口，而另外三分之
