基于ProE的變速箱側(cè)蓋設(shè)計

1、湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)號畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：基于Pro/E的變速箱側(cè)蓋設(shè)計作者： 盛劍波 屆 別： 2011屆 院別： 機械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 周勇 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 職 稱： 副教授 完成時間： 2011年5月20 日 - 37 -摘要本文針對基于Pro/E的變速箱側(cè)蓋設(shè)計，主要講解了對變速箱側(cè)蓋的計算機輔助設(shè)計，進而對其進行受力分析，依據(jù)變速箱使用過程中的功能和傳動性能要求，對變速箱側(cè)蓋結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化設(shè)計，以便今后能根據(jù)用戶的使用要求及時對減速器的形狀和尺寸進行更改。同時，設(shè)計應(yīng)能根據(jù)用戶使用要求對其中的一些部件進行替換裝配，并進行初步的運

2、動分析，使所設(shè)計的變速箱側(cè)蓋能實現(xiàn)所需要的傳動比要求，從而達(dá)到快速設(shè)計產(chǎn)品的要求。主要設(shè)計任務(wù)均利用Pro/E進行設(shè)計，大大縮短了生產(chǎn)周期和加工周期，同時提高了產(chǎn)品設(shè)計的準(zhǔn)確性，降低了產(chǎn)品開發(fā)和模具設(shè)計成本。關(guān)鍵詞：Pro/Engineer；變速箱；側(cè)蓋；三維建模；參數(shù)化設(shè)計 ABSTRACTThis paper designed side cover of gearbox based on Pro/E，it main explained how to do computer-aided design and the stress analysis of gearbox side cover.

3、 Doing parametric design to the structure of gearbox side cover based on the process of using function and transmission performance requirements of it. So that we can use in a timely manner according to the user to reducer of shapes and sizes for change. Meanwhile, design should be able to according

4、 to users requirements for some of these parts replaced assembly and making preliminary movement analysis. Make the design of gearbox side cover can realize needed transmission requirements, thus achieve rapid design of product requirements. Main design tasks are designed by Pro/E which greatly shor

5、tens the production period and processing cycle, while improving the accuracy of product design，reduce the cost of product development and die design.Key words: Pro/Engineer; Gearbox; Side cover; 3D modeling; parametric design 目 錄摘要IABSTRACTII1.緒論11.1 課題的來源11.2 論文選題的目的及意義11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展?fàn)顩r及問題22.變速箱側(cè)蓋

6、的設(shè)計流程52.1 Pro/E概述52.2 變速型側(cè)蓋的計算機輔助設(shè)計52.3 本章小結(jié)83 變速箱側(cè)蓋的受力分析103.1 打開文件并簡化模型103.2 使用AutoGEM自動劃分網(wǎng)格113.3 為模型添加約束記載荷133.4 運行靜態(tài)分析并獲取分析結(jié)果174 變速箱側(cè)蓋的參數(shù)化設(shè)計194.1 參數(shù)化設(shè)計概述194.2 零件參數(shù)化建模204.3 本章小結(jié)225 結(jié)論23謝辭24參考文獻25附錄：外文翻譯271.緒論1.1 課題的來源經(jīng)過多年的發(fā)展，CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)，起到了提高企業(yè)設(shè)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減輕設(shè)計人員的勞動強度、縮短設(shè)計周期、加強設(shè)計的

7、標(biāo)準(zhǔn)化等作用。隨著我國CAD應(yīng)用工程的普及和推廣，CAD技術(shù)己在許多企業(yè)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。傳統(tǒng)的二維CAD軟件正逐漸被三維CAD軟件所替代。三維造型設(shè)計取代二維平面 設(shè)計是工程設(shè)計的趨勢。一方面，二維CAD系統(tǒng)對減少產(chǎn)品設(shè)計錯誤，設(shè)計更改方面有較大局限性，而且難以表達(dá)復(fù)雜形狀的零件尤其是具有復(fù)雜曲面的零件。另一方面,三維造型在可視化設(shè)計、裝配設(shè)計、加工仿真以及有限元分析等方面有著平面設(shè)計無法比擬的優(yōu)越性，是提高設(shè)計質(zhì)量的重要手段。因此三維CAD系統(tǒng)如ProE、UG、 SolidWorks等目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。通過CAD軟件的二次開發(fā)工具可以把商品化、通用化的CAD系統(tǒng)用戶化、本地化，即以

8、CAD系統(tǒng)為基礎(chǔ)平臺，在軟件開發(fā)商所提供的開發(fā)環(huán)境與編程接口基礎(chǔ)之上，根據(jù)自身的技術(shù)需要研制開發(fā)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和適合企業(yè)實際應(yīng)用的用戶化、專業(yè)化、知識化、集成化軟件，以進一步提高產(chǎn)品研發(fā)的效率【l】。參數(shù)化設(shè)計方法就是其重要應(yīng)用之一，參數(shù)化設(shè)計在產(chǎn)品的系列設(shè)計、相似設(shè)計及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價值，與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，能夠減少重復(fù)勞動，提高設(shè)計效率，符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計需求。減速器作為機械傳動裝置應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)的相似性與設(shè)計的重復(fù)性適合于進行參數(shù)化設(shè)計4。本課題為自選課題，主要利用Pro/E對變速箱側(cè)蓋進行三維參數(shù)化設(shè)計。1.2 論文選題的目的及意義研究本課題的主要目的是為了讓廣大

9、學(xué)生能夠正確且更好的運用自己在大學(xué)里所學(xué)的東西，讓我們能夠自己動腦筋去考慮問題、發(fā)現(xiàn)并解決自己在設(shè)計中所遇到的各種問題，而且培養(yǎng)了我們自主動手的能力，并為以后的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)計熟練掌握Pro/E軟件的應(yīng)用，了解用Pro/Engineer進行三維建模，受力分析以及參數(shù)化設(shè)計等強大建模和分析功能模塊的應(yīng)用。由于商用軟件的通用性考慮，不會過多考慮在設(shè)計具體機械產(chǎn)品時的高效性問題,也不可能過多關(guān)注具體機械產(chǎn)品的特殊性、細(xì)節(jié)性問題。自然不具備與特定產(chǎn)品、特定企業(yè)密切相關(guān)的功能。因此基于某種特定產(chǎn)品對這些軟件進行二次開發(fā)，使其具備針對性，就能夠迅速提高產(chǎn)品的設(shè)計效率。在通用CAD基礎(chǔ)上融

10、入專業(yè)知識構(gòu)建專用CAD系統(tǒng)是當(dāng)前深化CAD應(yīng)用的潮流。利用參數(shù)化設(shè)計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計系統(tǒng)，可使設(shè)計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設(shè)計速度，并減少信息的存儲量。 變速箱側(cè)蓋是變速器中的一個非常重要的組成部分，該部件的強度、剛度等性能對于變速器的傳動性能和使用壽命都有著非常重要的影響。因此，利用計算機輔助設(shè)計的最新設(shè)計技術(shù)和CAD軟件的最新成果，對變速箱側(cè)蓋進行設(shè)計顯得非常有意義和必要。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展?fàn)顩r及問題按照工作原理，自動變速箱分為四種：液力自動變速箱（AT）、機械無級自動變速箱 （CVT） 、 電控機械自動變速箱 （AMT） 、 雙離合器自動變速

11、箱 （DCT） 。從技術(shù)成熟度、成本等方面綜合考慮，液力自動變速箱（AT）是目前技術(shù)最成熟和適應(yīng)市場需求的技術(shù)路線。自動變速器具有巨大的市場需求空間,但其生產(chǎn)技術(shù)主要被少數(shù)跨國汽車公司壟斷。目前，從日本的愛信、愛達(dá)、捷特科（JATOC）到德國的采埃孚、格特拉克、博世，再到美國的博格華納和德爾福，國際上主要變速器公司均在我國設(shè)廠，主要自動變速器跨國企業(yè)已初步完成國內(nèi)布局，但其產(chǎn)能規(guī)模尚小，僅供相應(yīng)的合資品牌使用?？鐕髽I(yè)自動變速箱技術(shù)對我國封鎖嚴(yán)重，在國內(nèi)設(shè)生產(chǎn)基地多為獨資，少量為控股。在自主品牌乘用車領(lǐng)域，目前有能力生產(chǎn)轎車自動變速器的國內(nèi)企業(yè)僅有吉利、奇瑞等少數(shù)幾家，自動檔的自主品牌轎車比例

12、不到 10%，一方面是因為我國自主品牌還處于發(fā)展初期階段，另一方面，更是由于自動變速箱受制于人7。我國自動變速器轎車比例有待提高：自動變速器技術(shù)是國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟待突破的瓶頸。目前，國內(nèi)轎車市場中自動檔車型的銷售量約占總銷售量的 30%左右，其中高檔車的比例約 80%，中檔車型的比例約為 40%。而國外平均水平分別為 90%，60%。近年來乘用車市場增長迅速，大部分配套為手動變速箱，自動變速箱需求不斷提高。隨著商用車市場快速發(fā)展，2009商用車變速箱的市場銷量已達(dá)331萬臺，其中輕、重型變速箱市場成為市場發(fā)展的亮點。在手動變速箱的領(lǐng)域國產(chǎn)品牌已占主導(dǎo)地位，但技術(shù)含量更高的自動變速箱市場卻是進

13、口品牌的天下。根據(jù)蓋世網(wǎng)的調(diào)查，外貿(mào)汽車零部件公司憑借其技術(shù)、管理和既有客戶關(guān)系等優(yōu)勢。如EMS發(fā)動機控制系統(tǒng)、安全氣囊、ABS系統(tǒng)、自動變速箱等，基本控制了70%以上的市場份額，部分產(chǎn)品幾乎全部為外資壟斷5。中國汽車變速箱市場正處于快速發(fā)展變化的時期。一方面國內(nèi)汽車市場巨大的潛力為變速箱行業(yè)提供了增長空間，2008年中國汽車銷售938萬輛，2009年突破1364萬輛，預(yù)計2011年將達(dá)到2000萬輛。另一方面，自動變速箱技術(shù)的快速發(fā)展，給國內(nèi)汽車變速箱市場帶來了新的發(fā)展機遇。我國汽車變速箱市場規(guī)模達(dá)300億元以上，自動變速箱的需求比例不斷提高。變速箱的現(xiàn)實市場和潛在市場無疑都是巨大的。但令人

14、遺憾的是，直到近幾年，中國汽車自動變速箱市場仍然在很大程度上依賴進口。據(jù)相關(guān)人士分析，造成自動變速器大量進口的原因有兩個：一是自主品牌企業(yè)缺乏核心技術(shù)，不具備規(guī)?；a(chǎn)能力。二是外資自動變速器企業(yè)在華本土化進展緩慢。但是隨著汽車行業(yè)的高速發(fā)展，這種令人堪憂的情況正在逐步轉(zhuǎn)好。隨著中國汽車自動變速箱自主研發(fā)實力增強，國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的變速箱部件出口形勢也日益向好。據(jù)汽車零部件產(chǎn)業(yè)電子商務(wù)平臺蓋世汽車網(wǎng)統(tǒng)計，2010年1-10月，國外采購商通過蓋世汽車網(wǎng)對變速箱部件進行采購的數(shù)量也呈現(xiàn)逐步回升趨勢。為進一步幫助國內(nèi)變速箱部件供應(yīng)商更好地對接海外買家，蓋世汽車網(wǎng)特于12月9日在上海舉辦大型汽車零部件采購

15、配對會，屆時將有30余家國內(nèi)外知名整車廠采購商進行在華采購，而在眾多采購項目中，汽車變速箱部件也占據(jù)了近10%的可觀比例。這對國內(nèi)自主品牌變速器企業(yè)而言，又是一個重大利好消息6。變速器和發(fā)動機是目前汽車行業(yè)技術(shù)最高端的兩個部分，一大部分核心科技都掌握在國外一些傳統(tǒng)汽車巨頭企業(yè)以及零部件制造商手中，國內(nèi)只有吉利，奇瑞少數(shù)幾家汽車制造商擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)動機研發(fā)技術(shù)，與國外相比，差距甚遠(yuǎn)。而變速箱側(cè)蓋是變速器中的一個非常重要的組成部分，該部件的強度、剛度等性能對于變速器的傳動性能和使用壽命都有著非常重要的影響。2.變速箱側(cè)蓋的設(shè)計流程2.1 Pro/E概述 目前在市場上主流的三維設(shè)計軟件有Pro

16、/E、UG、CATIA、SolidWorks，北航海爾的CAXA，中華軟件集團的inerCAD,開目軟件公司的開目CAD等，其中Pro/E在我國的應(yīng)用最為廣泛。1985年，PTC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER誕生了。經(jīng)過10余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER還提供了全面、集成緊密

17、的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能的綜合性MCAD軟件。Pro/E是目前最有影響力的，最成功的三維設(shè)計軟件之一，已成為機械行業(yè)工程技術(shù)人員必備的技術(shù)之一4。本文關(guān)于變速箱側(cè)蓋的設(shè)計采用經(jīng)典的Pro/E3.0野火版進行設(shè)計。2.2變速型側(cè)蓋的計算機輔助設(shè)計1.進入Pro/E3.0野火版三維建模草繪界面，運用拉伸命令畫出圖2-1：圖2-1 拉伸2.接著運用筋特征與陣列命令畫出下圖2-2：圖2-2 筋與陣列3.然后鉆中孔和12個螺栓孔，運用孔指令和陣列命令完成下圖：圖2-3 孔特征與陣列4.最后進行

18、背面以及掃尾的設(shè)計，通過拉伸，筋特征的創(chuàng)建，以及倒圓角指令完成變速箱側(cè)蓋的三維立體圖：圖2-4 變速箱側(cè)蓋2.3 本章小結(jié) 本章節(jié)主要介紹了美國PTC公司Pro/E產(chǎn)品以及如何操作Pro/E3.0進行變速箱側(cè)蓋的三維模型設(shè)計，通過邏輯判斷和空間想象綜合利用了拉伸，孔特征，筋特征，旋轉(zhuǎn)，陣列以及倒圓角等操作指令最終完成模型的建立。在這個過程中，Pro/E展現(xiàn)了它強大的圖形處理及設(shè)計能力，快速簡潔的操作指令通俗易懂，使用起來得心應(yīng)手，模型的創(chuàng)建過程感覺不到任何煩瑣，取而代之的是非常愉悅的享受。作為一個機械工程三維設(shè)計辦公軟件，這一點充分體現(xiàn)了Pro/E功能上的專業(yè)化和操作上的人性化，人機工程達(dá)到了

19、相當(dāng)高的水準(zhǔn)。學(xué)習(xí)和操作過程中體驗最深刻的是Pro/E的安裝以及Pro/E草繪時參照的選定。Pro/E的安裝實在是不簡單，不像一般的辦公設(shè)計軟件，Pro/E的安裝異常復(fù)雜，因其功能模塊的實際應(yīng)用需要，一個完整的Pro/E并不是一次就能安裝成功的，比如相當(dāng)重要的有限元分析模塊（Mechanica）就是需要分開獨立安裝的，一開始并未解除過Pro/E的安裝，嘗試了好幾個版本都沒成功，后來通過觀看網(wǎng)上的安裝視頻以及和同學(xué)們之間的互相探討，終于完整地安裝了Pro/E3.0中文野火版，個人總結(jié)安裝過程中最關(guān)鍵的就是有限元分析模塊與Pro/ENGINEER的配置選定環(huán)節(jié)，后來發(fā)現(xiàn)，了解了這一點，其實軟件的安

20、裝就顯得很輕松了。所以有時候很小的細(xì)節(jié)問題沒有解決你就永遠(yuǎn)無法達(dá)到目的。以上是我關(guān)于Pro/E安裝過程的心得。雖然是很簡單的鼠標(biāo)單擊，在我看來Pro/E草繪參照的選定卻是最重要的細(xì)節(jié)之處，它需要正確合理的邏輯判斷以及反復(fù)的空間想象和校正，如此方能得到正確的結(jié)果，如果忽略參照的選定，特征的創(chuàng)建將異常困難甚至無法創(chuàng)建成功。由此看來，在任何地方，基礎(chǔ)的完善掌握和細(xì)節(jié)的妥當(dāng)處理都是成功的必備條件。 3 變速箱側(cè)蓋的受力分析圖3-1 側(cè)蓋如圖3-1所示，鋼制變速箱側(cè)蓋使用12顆螺栓固定，箭頭所指柱面經(jīng)軸承承受向下10000N的力，下面對其進行受力分析2。3.1 打開文件并簡化模型1.下拉式菜單“文件”設(shè)

21、置工作目錄選取Pro/E文件夾確定；2.打開選取cegai.prt打開：3.選取CUT基準(zhǔn)面下拉式菜單“編輯”實體化確認(rèn)，如圖3-2所示：圖3-2 實體化3.2 使用AutoGEM自動劃分網(wǎng)格1.下拉式菜單“應(yīng)用程序”Mechanica;2.菜單管理器“Structure”ModelMaterials選取STEEL AssignPart選取模型確定Close；圖3-3 材料分配圖3-43.菜單管理器“Model”AutoGEM選取AutoGEM References為Volume 框選整個模型確定Creat確定（系統(tǒng)將自動改變網(wǎng)格劃分的設(shè)置）Close,如圖3-5所示：圖3-5 網(wǎng)格劃分下拉式

22、菜單“File”Save MeshClose；3.3 為模型添加約束記載荷1. 平面約束（Surface Constraint）Surface（s） 選取如圖3-6所示平面：確定設(shè)置Translation欄X、Y為 、Rotation欄Z為 ，如圖3-7所示： 圖3-6 內(nèi)側(cè)平面 圖3-7OK，如圖3-8所示：圖3-8 內(nèi)側(cè)平面約束2. 平面約束（Surface Constraint）Surface（s） 選取如圖六個螺栓孔的內(nèi)表面確定設(shè)置Translation欄Z為 、Rotation欄Z為 ,如圖3-9所示；OK，如圖3-10所示：圖3-9 圖3-10螺栓孔約束3. 平面約束（Surfac

23、e Constraint）Surface（s）選取如圖3-11所示平面：圖3-11 CUT基準(zhǔn)面確定設(shè)置Translation欄Y、Z選為第一項、Rotation欄X選為第一項，如圖3-12所示：圖3-12OK如圖3-13所示圖3-13CUT 基準(zhǔn)面約束4.承載負(fù)荷(Bearing Load)Hold(s) 選取如圖3-14所示柱面：圖3-14 內(nèi)孔圓形環(huán)面 確定為Force欄Y輸入數(shù)值-5000OK，如圖3-15所示：圖3-15確定，如圖3-16所示：圖3-16 承載負(fù)荷3.4 運行靜態(tài)分析并獲取分析結(jié)果1.菜單管理器“Analyses/Studies”；2.下拉式菜單“File”New S

24、taticOK；3.運行設(shè)置（Configure run setting），如圖3-17所示：圖 3-17OK；4.運行（Start run） 是 顯示研究狀況（Display study status）；5.菜單管理器“Results”；6.嵌入新的定義（Insert a new definition）“Display Options”選項卡勾選Continuous Tone、Deformed、Animate設(shè)置Scaling為5、Frames為32OK and Show，如圖3-18所示：圖3-18 變速箱側(cè)蓋受力云圖4 變速箱側(cè)蓋的參數(shù)化設(shè)計4.1 參數(shù)化設(shè)計概述參數(shù)化技術(shù)以幾何約束關(guān)系

25、建立產(chǎn)品的參數(shù)化模型，修改參數(shù)化模型的參數(shù)就可以得到同系列不同尺寸的產(chǎn)品，因此參數(shù)化技術(shù)適合于全相關(guān)設(shè)計和系列化設(shè)計。參數(shù)化設(shè)計使產(chǎn)品的圖形模型以尺寸參數(shù)與其他設(shè)計參數(shù)統(tǒng)一起來，以實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化設(shè)從而提高產(chǎn)品設(shè)計的智能化水平。參數(shù)化是實現(xiàn)設(shè)計自動化的一種有效方法，它通圖形進行幾何約束建模和幾何約束求解來實現(xiàn)，因此參數(shù)化技術(shù)也是一種智能化圖術(shù)12。參數(shù)化技術(shù)的研究始于二十世紀(jì)六十年代，Sutherland在開發(fā)的Sketchpad系統(tǒng)中，出了利用幾何約束技術(shù)進行圖形修改的思想。在早期的CAD技術(shù)中，二維繪圖與三維圖都是采用精確造型的方法。精確造型用固定的尺寸值定義幾何元素，幾何元素之沒有相互關(guān)

26、聯(lián)的關(guān)系。如果修改幾何元素和其屬性，則必須進行重新繪制整個圖形?；夹g(shù)則可以自動修改整個圖形，它是80年代興起的第三代CAD系統(tǒng)的重要功能。代CAD技術(shù)使參數(shù)化設(shè)計得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了一些著名的參數(shù)化造型系統(tǒng)，如ProE，UG，SolidWorks等，參數(shù)化成為先進CAD系統(tǒng)的必備功能之一。參數(shù)化技術(shù)與特征造型的結(jié)合與應(yīng)用使CAD技術(shù)逐漸向智能化、集成化與網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。參數(shù)化技術(shù)是提高圖形設(shè)計智能化水平的重要技術(shù)之一。參數(shù)化設(shè)計的相關(guān)思想包括：(1)用輪廓體現(xiàn)設(shè)計思想。在一般的非參數(shù)化的計算機輔助繪圖系統(tǒng)中，所有的線條，如直線、圓弧等各不相干。這樣的系統(tǒng)除了幫助設(shè)計人員繪制外觀漂亮的圖形

27、線條以外，缺乏關(guān)心圖形(圖紙)所表達(dá)的真正意義。而參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)引入了輪廓的概念，輪廓由若干首尾相接的直線或曲線組成，用來表達(dá)實體模型的截面形狀或掃描路徑。輪廓上的線段(直線或曲線)不能斷開、錯位或者交叉。整個輪廓可以是封閉的，也可以不封閉13。(2)尺寸驅(qū)動。如果給輪廓加上尺寸，同時明確線段之間的約束，計算機就可以根據(jù)這些尺寸和約束控制輪廓的位置、形狀和大小。繪圖時設(shè)計者可以暫時舍棄大多數(shù)繁瑣的設(shè)計限制，只需抓住圖形的某些典型特征繪出圖形，然后通過向圖形添加適當(dāng)?shù)募s束條件規(guī)范其形狀，最后修改圖形的尺寸數(shù)值，經(jīng)過系統(tǒng)再生后即可獲得理想的圖形，這就是重要的“尺寸驅(qū)動”理論14。(3)特征造型。特

28、征造型是實體造型方法的一個新發(fā)展，特征造型著眼于更好地表達(dá)產(chǎn)品完整的功能和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息模型服務(wù)。特征包括了產(chǎn)品的定義信息、與產(chǎn)品設(shè)計和制造有關(guān)的技術(shù)，其中既有形狀信息，又有非形狀信息。特征的引用直接體現(xiàn)了設(shè)計意圖，使得建立的產(chǎn)品模型更容易為人理解和組織生產(chǎn)21。在CAD中要實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵。參數(shù)化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結(jié)構(gòu)約束和尺寸約束。結(jié)構(gòu)約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切、對稱等；尺寸約束則是通過尺寸標(biāo)注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間的約束關(guān)系，通過定義尺寸變量

29、及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來表示。在參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)中，設(shè)計人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來指定設(shè)計要求。要滿足這些設(shè)計要求，不僅需要考慮尺寸或工程參數(shù)的初值，而且要在每次改變這些設(shè)計參數(shù)時來維護這些基本關(guān)系，即將參數(shù)分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數(shù)；其二為幾何元素間的各種連續(xù)幾何信息，稱為不變參數(shù)。參數(shù)化設(shè)計的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動維護所有的不變參數(shù)。因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計人員的設(shè)計意圖。參數(shù)化設(shè)計可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計、相似設(shè)計及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價值。目前，參數(shù)化設(shè)計中的參數(shù)化建模方法

30、主要有變量幾何法和基于結(jié)構(gòu)生成歷程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更適合于三維實體或曲面模型10。4.2零件參數(shù)化建模ProE軟件對于每個模型都有一個主要設(shè)計步驟和參數(shù)列表ProProgram，它是由類似Basic的高級語言構(gòu)成，用戶可以根據(jù)設(shè)計需要來編輯模型的Program，可以實現(xiàn)人機交互、控制特征出現(xiàn)與否以及特征的具體參數(shù)。下面說明運用Pro/Program功能對變速箱側(cè)蓋進行參數(shù)化建模。在裝配文件中的菜單管理器中，選擇【Tool(工具 )】 【Program(程序 )】 【Edit Design(編輯設(shè)計 )】，執(zhí)行后 ，ProENGINEER 會自動調(diào)用 Windows內(nèi)嵌

31、的編輯器 (一般是記事本 )，并顯示其內(nèi)容，在里面添加如下所示的內(nèi)容：INPUT 1 number/*請輸入內(nèi)孔直徑的大小 2 number/*請輸入外圓直徑的大小 H number/*請輸入側(cè)蓋的厚度 END INPUT RELATI0NS D1= 1 D2= 2 END RELATIONS建立特征表達(dá)式關(guān)聯(lián)，在裝配文件中的菜單管理器中，選擇 【Tool(工具 )】【Relation(關(guān)系)】【Switch Dim(切換尺寸)】【Pick(選擇)】，選擇一個要顯示參數(shù)的特征，在 ProENGINEER中，每個尺寸均會給予一個代號，所以選擇 【Tool(工具 )】【Assem Rel(裝配關(guān)系

32、)】【Add(增加 )】，輸入尺寸代號=零件尺寸代碼+零件實際尺寸。依此類推，逐一鍵入各個零件與l、2、H有關(guān)的各關(guān)系式。對于不同模型的生成具體操作如下： (1)點擊【Regererate(再生)】【Automatic(自動 )】【Enter(輸入 )】【SelectAll(選取全部 )】【Done Sel(完成選取)】。 (2)按屏幕提示輸入相應(yīng)參數(shù)請輸入內(nèi)孔的大?。骸?0】(括號內(nèi)為原有數(shù)值 )；請輸入外圓的大小：【100】； 請輸入厚度：【6】(3)輸入完參數(shù)后 ，自動按照參數(shù)生成如圖4-1：圖4-1 參數(shù)化模型4.3本章小結(jié) 本章節(jié)主要介紹了運用Pro/E的Pro/Program進行變

33、速箱側(cè)蓋的參數(shù)化建模。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展， C A D技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，先進應(yīng)用工具使得人們的工作效率和工作質(zhì)量得到了大大的提高。采用三維設(shè)計方法取代傳統(tǒng)的二維設(shè)計方法，使設(shè)計過程可視化，設(shè)計結(jié)果直觀明了， 有利于提高設(shè)計質(zhì)量參數(shù)化設(shè)計使得零件的修改和由原型零件演繹出新的零件更加快捷，有利于提高設(shè)效率。 5 結(jié)論本文結(jié)合課題“基于Pro/E的變速箱側(cè)蓋設(shè)計”，主要做了以下工作：(1)總結(jié)了應(yīng)用ProE進行變速箱側(cè)蓋設(shè)計的過程及方法，包括拉伸，孔，筋，圓角等特征的操作運用，完成側(cè)蓋的三維建模；(2)根據(jù)要求，運用Mechanica對變速箱側(cè)蓋進行了有限元的受力分析，得出受力分

34、析云圖；(3)利用Pro/Program功能對變速箱側(cè)蓋進行參數(shù)化設(shè)計，主要利用程序（program）和關(guān)系(relation)兩個功能選項完成參數(shù)化建模。本文總結(jié)的參數(shù)化設(shè)計方法可以推廣應(yīng)用到其他產(chǎn)品的設(shè)計過程中去。參數(shù)化設(shè)計方法的應(yīng)用，對于提高變速箱側(cè)蓋產(chǎn)品的設(shè)計效率和質(zhì)量具有積極意義。本文還有一些設(shè)計內(nèi)容有待進一步的探索和改進：(1)關(guān)于Mechanica的受力分析過程應(yīng)能更加準(zhǔn)確完善，而其分析功能在其他領(lǐng)域的運用，比如熱力學(xué)分析等有所缺失；(2)標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖的生成有待研究，使設(shè)計更適合實際生產(chǎn)需求；(3)變速箱側(cè)蓋結(jié)構(gòu)的整體改進、工藝性等問題有待進一步探索與驗證。謝辭： 首先，我謹(jǐn)

35、向我的導(dǎo)師周勇老師致以衷心的謝意。在周老師的悉心指導(dǎo)下，我得以順利完成本次畢業(yè)設(shè)計工作。本文的選題和研究工作傾注了周老師大量的心血和諄諄教誨，早早的就發(fā)給我學(xué)習(xí)資料，耐心指導(dǎo)我們，孜孜不倦地為我們解決在設(shè)計過程中的種種難題。在學(xué)術(shù)上，周老師具有高瞻遠(yuǎn)矚的眼光，又具有堅實廣博的知識。在工作上，周老師既具有旺盛持久的工作熱情，又具嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度。在大四的自動化系統(tǒng)課程中，周老師學(xué)習(xí)科研，工作態(tài)度以及待人接物方面的言傳身教，都讓我受益匪淺并將影響我終身。感謝我的室友曹根、田濤和程衛(wèi)同學(xué)以及蔣星、陳偉強和劉亮同學(xué)。在我的論文準(zhǔn)備和寫作期間，他們自始至終都給予我巨大的幫助和指導(dǎo)。感謝湖南理工學(xué)院機械

36、工程學(xué)院的所有老師特別是李實老師和周勇老師，還有07級機自一班的親愛的全體同學(xué)，是你們?yōu)槲覄?chuàng)造了良好的學(xué)術(shù)環(huán)境和學(xué)術(shù)氛圍，陪伴我走過四年美好的大學(xué)時光。我還要衷心地感謝我的父母和親人，沒有他們的關(guān)心和愛護，我不可能度過這漫長而艱難的求學(xué)生涯，并最終完成學(xué)業(yè)。最后，我要感謝評審本設(shè)計的老師，教授和專家們，感謝你們抽出寶貴的時間來閱讀本設(shè)計，并提出寶貴的意見和建議。謝謝！參考文獻1.Pro/E運動仿真.2.Pro/E運動仿真和有限元分析，祝凌云、李斌編著，人民郵電出版社.3.Pro/E2.0特征與三維實體建模，齊從謙主編，機械工業(yè)出版社.4.中國期刊網(wǎng).5.百度文庫：2011中國市場汽車變速箱配套

37、市場現(xiàn)狀就發(fā)展趨勢分析.6.蓋世汽車網(wǎng)：變速箱出口形勢轉(zhuǎn)好 核心技術(shù)仍是關(guān)鍵.7.中策經(jīng)濟研究網(wǎng)：2009中國變速箱側(cè)蓋行業(yè)運行及發(fā)展研究報告.8.源清，肖文CAD技術(shù)發(fā)展歷程概覽計算機輔助設(shè)計與制造2000(3)：34-36 9.吳偉偉，唐任仲，侯亮等基于參數(shù)化的機械產(chǎn)品尺寸變型設(shè)計研究與實現(xiàn)中國機械工程2005，16(3)：218-222 10張峰，李兆前參數(shù)化設(shè)計的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢機械工程師2002(1)：13-15 11姚劍峰，劉子建三維參數(shù)化特征庫的研究與實現(xiàn)機械設(shè)計與研究2002，18(1)：3840 12王劍松基于岸橋的大型設(shè)備參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)研究：(碩士學(xué)位論文)大連：大連理工

38、大學(xué)，2007 13朱瑤潔框架式客車車身參數(shù)化設(shè)計方法的研究：(碩士學(xué)位論文)南京：南京航空航天大學(xué)，2007 14張晉強橋式起重機橋架三維參數(shù)化設(shè)計技術(shù)研究及應(yīng)用：(碩士學(xué)位論文)太原：中北大學(xué)，2008 15.胡僑丹，楊屹基于約束的參數(shù)化設(shè)計研究現(xiàn)狀及其發(fā)展鑄造技術(shù)2003，24(5)：368-369 16.張正興，張福炎，蔡士杰基于特征參數(shù)化設(shè)計中的尺寸約束及其表示機械設(shè)計1998(5)：l-417.丁劍飛，趙建功，何玉林等基于特征的摩托車架參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)機械與電子2005(5)：2022 18.濮良貴，紀(jì)名剛機械設(shè)計北京：高等教育出版社，2001 19.鞏云鵬，田萬祿，張祖立等機械設(shè)計

39、課程設(shè)計沈陽：東北大學(xué)出版社，2000 20.成大先機械設(shè)計手冊北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007 21.馮辛安CADCAM技術(shù)概論北京：機械工業(yè)出版社，1997 22.胡冬梅基于ProEngineer的自行車參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)：(碩士學(xué)位論文)天津：天津大學(xué)，2006 附錄：外文翻譯原文 GEAR AND SHAFT INTRODUCTIONIn the force analysis of spur gears, the forces are assumed to act in a single plane. We shall study gears in which the forces have

40、 three dimensions. The reason for this, in the case of helical gears, is that the teeth are not parallel to the axis of rotation. And in the case of bevel gears, the rotational axes are not parallel to each other. There are also other reasons, as we shall learn.Helical gears are used to transmit mot

41、ion between parallel shafts. The helix angle is the same on each gear, but one gear must have a right-hand helix and the other a left-hand helix. The shape of the tooth is an involute helicoid. If a piece of paper cut in the shape of a parallelogram is wrapped around a cylinder, the angular edge of

42、the paper becomes a helix. If we unwind this paper, each point on the angular edge generates an involute curve. The surface obtained when every point on the edge generates an involute is called an involute helicoid.The initial contact of spur-gear teeth is a line extending all the way across the fac

43、e of the tooth. The initial contact of helical gear teeth is a point, which changes into a line as the teeth come into more engagement. In spur gears the line of contact is parallel to the axis of the rotation; in helical gears, the line is diagonal across the face of the tooth. It is this gradual o

44、f the teeth and the smooth transfer of load from one tooth to another, which give helical gears the ability to transmit heavy loads at high speeds. Helical gears subject the shaft bearings to both radial and thrust loads. When the thrust loads become high or are objectionable for other reasons, it m

45、ay be desirable to use double helical gears. A double helical gear (herringbone) is equivalent to two helical gears of opposite hand, mounted side by side on the same shaft. They develop opposite thrust reactions and thus cancel out the thrust load. When two or more single helical gears are mounted

46、on the same shaft, the hand of the gears should be selected so as to produce the minimum thrust load.Crossed-helical, or spiral, gears are those in which the shaft centerlines are neither parallel nor intersecting. The teeth of crossed-helical fears have point contact with each other, which changes

47、to line contact as the gears wear in. For this reason they will carry out very small loads and are mainly for instrumental applications, and are definitely not recommended for use in the transmission of power. There is on difference between a crossed helical gear and a helical gear until they are mo

48、unted in mesh with each other. They are manufactured in the same way. A pair of meshed crossed helical gears usually have the same hand; that is ,a right-hand driver goes with a right-hand driven. In the design of crossed-helical gears, the minimum sliding velocity is obtained when the helix angle a

49、re equal. However, when the helix angle are not equal, the gear with the larger helix angle should be used as the driver if both gears have the same hand. Worm gears are similar to crossed helical gears. The pinion or worm has a small number of teeth, usually one to four, and since they completely w

50、rap around the pitch cylinder they are called threads. Its mating gear is called a worm gear, which is not a true helical gear. A worm and worm gear are used to provide a high angular-velocity reduction between nonintersecting shafts which are usually at right angle. The worm gear is not a helical g

51、ear because its face is made concave to fit the curvature of the worm in order to provide line contact instead of point contact. However, a disadvantage of worm gearing is the high sliding velocities across the teeth, the same as with crossed helical gears.Worm gearing are either single or double en

52、veloping. A single-enveloping gearing is one in which the gear wraps around or partially encloses the worm. A gearing in which each element partially encloses the other is, of course, a double-enveloping worm gearing. The important difference between the two is that area contact exists between the t

53、eeth of double-enveloping gears while only line contact between those of single-enveloping gears. The worm and worm gear of a set have the same hand of helix as for crossed helical gears, but the helix angles are usually quite different. The helix angle on the worm is generally quite large, and that

54、 on the gear very small. Because of this, it is usual to specify the lead angle on the worm, which is the complement of the worm helix angle, and the helix angle on the gear; the two angles are equal for a 90-deg. Shaft angle.When gears are to be used to transmit motion between intersecting shaft, s

55、ome of bevel gear is required. Although bevel gear are usually made for a shaft angle of 90 deg. They may be produced for almost any shaft angle. The teeth may be cast, milled, or generated. Only the generated teeth may be classed as accurate. In a typical bevel gear mounting, one of the gear is oft

56、en mounted outboard of the bearing. This means that shaft deflection can be more pronounced and have a greater effect on the contact of teeth. Another difficulty, which occurs in predicting the stress in bevel-gear teeth, is the fact the teeth are tapered. Straight bevel gears are easy to design and simple to manufacture and give very good results in service if they are mounted accurately and positively. As in the case of squr gears, however, they become noisy at higher values of the pitch-l