【正文】 學(xué)號 ： 14071900486 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目 ： 基于 Pro/E 的變速箱側(cè)蓋設(shè)計(jì) 作者 ： 盛劍波 屆 別 ： 2021 屆 院別 ： 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 ： 周勇 專業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 職 稱 ： 副 教授 完成時(shí)間 ： 2021 年 5 月 20 日 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 本 文針對基于 Pro/E 的變速箱側(cè)蓋設(shè)計(jì)， 主要講解了對變速箱側(cè)蓋的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，進(jìn)而對其進(jìn)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(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì) ，以便今后能根據(jù)用戶的使用要求及時(shí)對減速器的形狀和尺寸進(jìn)行更改。 同時(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)能根據(jù)用戶使用要求對其中的一些部件進(jìn)行替換裝配，并進(jìn)行初步的運(yùn)動分析，使所設(shè)計(jì)的變速箱側(cè)蓋能實(shí)現(xiàn)所需要的傳動比要求，從而達(dá)到快速設(shè)計(jì)產(chǎn)品的要求。 主要設(shè)計(jì)任務(wù)均利用 Pro/E 進(jìn)行設(shè)計(jì)，大大縮短了生產(chǎn)周期和加工周期，同時(shí)提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，降低了產(chǎn)品開發(fā)和模具設(shè)計(jì)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(jì) 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT This paper designed side cover of gearbox based on Pro/E， it main explained how to do puteraided design and the stress analysis of gearbox side cover. 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 to user39。s 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 shortens 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 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 1 課題的來源 1 論文選題的目的及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展?fàn)顩r及問題 2 5 Pro/E 概述 5 變速型側(cè)蓋的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 5 本章小結(jié) 8 3 變速箱側(cè)蓋的受力分析 10 打開文件并簡化模型 10 使用 AutoGEM 自動劃分網(wǎng)格 11 為模型添加約束記載荷 13 運(yùn)行靜態(tài)分析并獲取分析結(jié)果 17 4 變速箱側(cè)蓋的參數(shù)化設(shè)計(jì) 19 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述 19 零件參數(shù)化建模 20 本章小結(jié) 22 5 結(jié)論 23 謝辭 24 參考文獻(xiàn) 25 附錄：外文翻譯 27 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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(jī)械、電子、航天、化工、建筑等行業(yè)，起到了提高企業(yè)設(shè)計(jì)效率、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、減輕設(shè)計(jì)人員的勞動強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期、加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(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(shí)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(jì)取代二維平面 設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)的趨勢。一方面，二維 CAD 系統(tǒng)對減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)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(jì)、裝配設(shè)計(jì)、加工仿真以及有限元分析等方面有著平面設(shè)計(jì)無法比擬的優(yōu)越性，是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要手段。因此三維CAD系統(tǒng)如 Pro／ E、 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 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(shí)際應(yīng)用的用戶化、專業(yè)化、知識化、集成化軟件，以 進(jìn)一步提高產(chǎn)品研發(fā)的效率 【 l】 。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就是其重要應(yīng)用之一，參數(shù)化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，能夠減少重復(fù)勞動，提高設(shè)計(jì)效率，符合現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。減速器作為機(jī)械傳動裝置應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)的相似性與設(shè)計(jì)的重復(fù)性適合于進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì) [4]。 本課題為自選課題， 主要 利用 Pro/E 對變速箱側(cè)蓋進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì) 。 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學(xué)生能夠正確且更好的運(yùn)用自己在大湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 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(jì)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 通過此次設(shè)計(jì)熟練掌握 Pro/E 軟件的應(yīng)用， 了解用 Pro/Engineer 進(jìn)行三維 建模，受力分析以及 參數(shù)化 設(shè)計(jì) 等 強(qiáng)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(jì)具體機(jī)械產(chǎn)品時(shí)的高效性問題 ,也不可能過多關(guān)注具體機(jī)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(jìn)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(jì)效 率。在通用 CAD 基礎(chǔ)上融入專業(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(jì)手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)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(jì)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(gè)非常重要的組成部分，該部件的強(qiáng)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的最新設(shè)計(jì)技術(shù)和 CAD 軟件的最新成果，對變速箱側(cè)蓋進(jìn)行設(shè)計(jì)顯得非常有意義和必要。 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(jī)械無級自動變速箱 （ CVT） 、 電控機(jī)械自動變速箱 （ AMT） 、 雙離合器自動變速箱 （ 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、格特湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 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(dú)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不到 10%，一方面是因?yàn)槲覈灾?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， 2021 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(diǎn)。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(jìn)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(jī)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(shí)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， 2021 年中國汽車銷售 938 萬輛， 2021 年突破 1364萬輛，預(yù)計(jì) 2021年將達(dá)到 2021萬輛。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(jī)遇。我國汽車變速箱市場規(guī)湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 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(shí)市場和潛在市場無疑都是巨大的。但令人遺憾的是，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(jìn)口。據(jù)相關(guān)人士分析，造成自動變速器大量進(jìn)口的原因有兩個(gè)：一是自主品牌企業(yè)缺乏核心技術(shù)，不具備規(guī)模化生產(chǎn)能力。二是外資自動變速器企業(yè)在華本土化進(jìn)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(shí)力增強(qiáng)，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(jì)， 2021 年 110月，國外采購商通過蓋世汽車網(wǎng)對變速箱部件進(jìn)行采購的數(shù)量也呈現(xiàn)逐步回升趨勢。為進(jìn)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配對會，屆時(shí)將有 30 余 家國內(nèi)外知名整車廠采購商進(jìn)行在華采購，而在眾多采購項(xiàng)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(gè)重大利好消息 [6]。 變速器 和發(fā)動機(jī)是目前汽車行業(yè)技術(shù)最高端的兩個(gè)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(jī)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(gè)非常重要的組成部分，該部件的強(qiáng)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。 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 Pro/E 概述 目前在市場上主流的三維設(shè)計(jì)軟件有 Pro/E、 UG、 CATIA、 SolidWorks，北航海爾的 CAXA，中華軟件集團(tuán)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， 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 （中文名野火 6)。 PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)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、集成緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)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(jì)軟件之一，已成為機(jī)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(jì)采用經(jīng)典的 Pro/ 野火版進(jìn)行 設(shè)計(jì)。 變速型側(cè)