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1、南京理工大学硕士学位论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究姓名：余剑飞申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：陈效华20021220硕士论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究摘要本文在详述传统驱动桥设计方法及其特点基础上，详细研究了微型汽车驱动桥智能化设计的实现策略，并构造了基于I D E A S 的微型汽车驱动桥智能化设计软件系统。全文以软件工程思想为基础，从概要设计、详细设计、几何建模及分析、系统的集成方法四部分阐述了微型汽车驱动桥智能化设计系统的设计思路，最后给出了完整的运行实例。文中对设计参数的层次化定义、约束的分类及其动态化和智能化处理提出了有效的解决方案，并建立了参数信息数据库、尺寸
2、约束函数库和知识约束库。文中还通过对参数约束数学模型的分析并结合驱动桥工程化设计过程，设计出搜索算法和参数更新算法。算法通过调用数据库、函数库和知识库，构成了微型汽车驱动桥智能化设计系统的核心。所形成的软件系统达到了原设计指标要求，并已经过实例测试。关键字：驱动桥，参数化，智能化，知识模型，约束硕士论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究A b s t r a c tA f t e rs p e c i f y i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h et r a d i t i o n a ld r i v i n ga x l e Sd e s
3、i g nm e t h o d ，t h ei m p l e m e n t a t i o n s t r a t e g yo ft h em i n i t y p ea u t o m o b i l ed r i v i n ga x l ei ss t u d i e db yi n t e l l i g e n t i z em e t h o d ，a n das o f t w a r es y s t e mf o rm i n i t y p ea u t o m o b i l ed r i v i n ga x l eb a s e dO nI - D E A
4、Si se s t a b l i 出e di nt h i sd i s s e r t a t i o n B a s e do nt h es o f t w a r ee n g i n e e r i n gi d e a ，t h ed e s i g ni d e a sf o rt h i ss y s t e ma r ee x p a n d e di nf o u rp a r t s ：c o n c e p td e s i g n ，d e t a i ld e s i g n ，g e o m e t r i c a lm o d e l i n ga n da
5、n a l y z i n g ，t h es y s t e m Si n t e g r a t i o n E f f e c t i v ea p p r o a c h e sa r ep u tf o r w a r dw h i c ht od e f i n eh i e r a r c h i c a ll e v e l so fd e s i g np a r a m e t e r s ，c l a s s i f ya l o n gw i t hd y n a m i ca n di n t e l l i g e n ts o l v ev a r i o u s
6、e n g i n e e r i n gd e s i g nc o n s t r a i n t s ，a n dp a r a m e t e r si n f o r m a t i o nd a t a b a s e ，d i m e n s i o nc o n s t r a i n tf u n c t i o n sd a t a b a s ea n dk n o w l e d g ec o n s t r a i n td a t a b a s ea r ee s t a b l i s h e s B ya n a l y s i n gt h em a m e
7、 m a t i c a lm o d e la n dt h ed e s i g np r o c e s so fd r i v i n ga x l e ，t h es e a r c ha l g o r i t h ma n dt h ep a r a m e t e ru p d a t ea l g o r i t h ma r eg i v e ni nt h i sd i s s e r t a t i o n T h e s ea l g o r i t h m sC a nc a l lt h et h r e ed a t a b a s e s a n dt h i
8、 si St h ek e m e lo f t h es y s t e m K e y w o r d s ：d r i v i n ga x l e ，p a r a m e t r i c ，i n t e l l i g e n t i z e ，k n o w l e d g em o d e l ，c o n s t r a i n t硕士论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究1 绪论1 1 论文的选题背景本课题是四川建安工业有限公司为了提高驱动桥的开发效率、缩短设计周期而提出的。四川建安工业有限公司是一家以汽车零部件为主要产品的生产企业，其中轻、微轿车前、后桥已达到年产4 0 万
9、台套的生产能力，成为国内最大的微车驱动桥生产企业。通过在四川建安工业有限公司两个月的调研实习，发现他们要设计一种新的驱动桥总是按照例行的步骤去完成的，包括计算、校核，设计出各零件，画出二维图，试验，反复修改等等，最后得出一种比较完善的设计方案。他们在设计时经常参考以前设计出的驱动桥并稍加修改( 主要是尺寸的变化) ，最终形成系列化的驱动桥。面这些例行的工作却还是由设计者去一步一步的手工完成，将时间都花在这些没有创新的枯燥的事上；更让人头痛的是，人工完成这些工作将会使开发周期变得漫长。另外，建安工业有限公司在设计驱动桥时全部采用传统的二维制图。根据二维图纸去加工实物时经常发现结构上有许多不合理之
10、处，并重新修正，浪费了时间、人力、物力、财力，要提高效率最好的办法是直接设计出三维实体图，并进行各种模拟分析，达到省时、省力、省钱的目的。而实现这种功能的软件也相当多，如：I D E A S ，U G ，P R O E ，S o l i d W o r k 等等。再看看国外的情况吧! 国外些汽车零部件生产企业已经用参数化设计技术研制出一些实用的产品开发软件系统( 如英国L o c u s 集团采用的制动器设计系统) ，使制动器的设计周期大大缩短。各种软件的开发，使得汽车零部件的质量和性能得到很大地改善，并大幅度地节省了开发时间和成本。虽然我们还不能对他们的产品有更多的了解，但至少说明开发这种产
11、品的实用性、可行性和迫切性。1 2 关于微型汽车驱动桥设计方法1 2 1 微型汽车驱动桥的功用及设计要求驱动桥的功用是将传动轴或变速器传来的转矩增大并适当降低转速后分配给左、右驱动车轮。驱动桥组成包括主减速器、差速器、半轴、驱动桥桥壳等。驱动桥是汽车传动系中主要总成之一。驱动桥的设计是否合理直接关系到汽车使用性能的好坏。因此，设计中要保证“1 ：( 1 ) 所选择的主减速比应保证汽车在给定使用条件下有最佳的动力性和燃料经济性；( 2 ) 当左、右两车轮的附着系数不同时，驱动桥必须能合理的解决左、右车轮的转矩分配问题，以充分利用汽车的牵引力；第l 页硕士论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究( 3
12、 ) 具有必要的离地闻隙以满足通过性的要求；H ) 驱动桥的各零部件在满足足够的强度和剐度的条件下，应力求做到质量轻，特别是应尽可能做到非簧载质量，以改善汽车的行使平顺性；( 5 ) 能承受和传递作用于驱动车轮上的各种力和转矩；( 6 ) 齿轮及其他传动部件应工作平稳，噪声小；( 7 1 对传动件应进行良好的润滑，传动效率要高；( 8 1 结构简单，拆装调整方便；f 9 1 设计中应尽量满足“三化“( 产品系列化、零部件通用化、零件设计的标准化) 的要求。1 2 2 微型汽车驱动桥的传统设计步骤驱动桥传统设计方法和步骤包括：( 1 ) 驱动桥零部件选型及主要受力件的设计；选择驱动桥结构型式，主
13、要是断开式和非断开式驱动桥的选择：选择主减速器结构型式，微型汽车驱动桥大多数采用单级主减速器；选择主减速器锥齿轮的支承型式，主动锥齿轮主要是悬臂式和骑马式两种；计算选择主减速器齿轮的主要参数；计算主减速器齿轮的几何参数：主减速器齿轮的强度校核；计算选择主减速器的轴承；选择差速器齿轮主要参数；计算差速器齿轮几何参数；差速器锥齿轮的强度校核；( 2 ) 根据以上的设计计算画出各零部件的三视图；( 3 ) 对样件进千亍各种试验，以确定设计是否合理；( 4 ) 若不合理，反馈给设计人员改进设计；( 5 1 投入生产。1 3 汽车及零部件C A D 的研究现状计算机辅助设计( C A D ：C o m
14、p u t e rA i d e dD e s i g n ) 技术一般泛指以计算机作为辅助工具的各种应用技术“；是以计算机、外围设备及其系统软件为基础，包括二维绘图设计、三维几何造型设计、有限元分析( F E A ) 及优化设计、数控加工编程( N C P ) 、仿真模拟及产品数据管理等内容。随着I n t e r n e t I n t r a n e t 网络和并行、高性能计算及事务处理的普及，异地、协同、虚拟设计及实时仿真也得到广泛应用。它是计算机系统在工程和产品设计的各个阶段和过程中，为设计人员提供快速、有效的工具和手第2 页硕士论文微型汽车驱动桥智能化设计系统研究段，以达到最佳的设
15、计效果的一种技术。在C A D 软件发展初期，C A D 的含义仅仅是图板的替代品，即：意指C o m p u t e rA i d e dD r a w i n g ( o rD r a f t i n g ) ，而非现在我们经常讨论的C A D ( C o m p u t e rA i d e dD e s i g n ) 所包含的全部内容。C A D 技术以二维绘图为主要目标的算法一直持续到7 0 年代末期，以后作为C A D 技术的一个分支而相对单独、平稳地发展。早期应用较为广泛的是C A D A M软件，近十年来占据绘图市场主导地位的是A u t o d e s k 公司的A u t
16、 o C A D 软件。在今天中国的C A D 用户特别是初期C A D 用户中，二维绘图仍然占有相当大的比重。C A D 技术的发展大致可以分为四个阶段。1 ：( 1 ) 蓬勃发展和进入应用时期( 6 0 年代)( 2 ) 广泛使用的时期( 7 0 年代)( 3 ) 突飞猛进的时期( 8 0 年代)( 4 ) 开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期( 9 0 年代)目前C A D 系统的发展趋势主要体现在以下几方面“1 ：( 1 ) C A D 系统应用面向产品的整个生命周期( 2 ) C A D 系统应充分考虑产品信息的继承性( 3 ) C A D 系统应满足并行设计的要求( 4 ) C A D 系统与产品信息标准化相结台( 5 ) 产品模型的可转换性特别是二维和三维产品模型间的互相转换可满足不同的需要( 6 ) 面向全国乃至全球的产品信息编码系统( 7 ) 软件系统要具有很好的可移植性和自组织性( 8 ) 智能化( 9 ) 虚拟现实技术 汽车工业是最先应用C A D 技术的行业之一，目前在发达国家的汽车行业中，C
