【正文】 成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。企業(yè)若想 提高 自身 競爭力，必須從 縮短新產(chǎn)品的研制和 開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本， 提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量， 加速產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計 等方面入手 ，這樣才能滿足市場不斷變化的需求。從而對變 速器操縱機(jī)構(gòu)的 裝配進(jìn)一步了解；這樣可以從本質(zhì)上提高制造效率，節(jié)省勞動力，節(jié)約生產(chǎn)資源；加快了解汽車企業(yè)生產(chǎn) 設(shè)計、制造及應(yīng)用的過程。 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 基于 Pro/E 的微型車變速器操縱機(jī)構(gòu)及模擬裝配的設(shè)計 院系 名稱 ： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱 ： 副教授 The Graduation Design for Bachelor39。 全套圖紙，加 153893706 關(guān)鍵詞 ： 變速器操縱機(jī)構(gòu) ； 建模 ： 仿 真 ；裝配； 設(shè)計 II ABSTRACT Mini car market in China has greatly market, from to , the price is suitable for China39。虛擬 現(xiàn)實(shí) 技術(shù)（ Virtual Reality Technology） 就是在這種大市場大競爭的迫切形勢下產(chǎn)生的。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時只能掛 入 一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。虛擬 現(xiàn)實(shí) 技術(shù)的應(yīng)用可以貫串 到 整個設(shè)計過程中。其開發(fā)以 Interne／ Intra構(gòu)成的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為平臺，通過信息共享和數(shù)據(jù)分權(quán)開放的格局，以并行協(xié)同的方式使各設(shè)計小組共同 完成新產(chǎn)品的從概念設(shè)計、初步設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、裝配檢驗(yàn)、性能評估、制造性加工仿真一直到物理樣機(jī)試制等工 作 。并給出評價和分析結(jié)果。 3． 裝配性能的可行性驗(yàn)證 技術(shù)人員可在虛擬環(huán)境中對裝配體進(jìn)行靜態(tài)與動態(tài)分析，有利于提高產(chǎn)品的可裝配性和可靠性；利用虛擬裝配系統(tǒng)去分析產(chǎn)品維護(hù)過程中的問題，考 慮裝配所需工具的安全性、視線以及拆卸空間等，還可為清潔生產(chǎn)服務(wù)， 通過合理安排工藝過程，充分利用裝配資源，促進(jìn)產(chǎn)品裝配工作順利進(jìn)行。從集成制造系統(tǒng)來考慮，虛擬裝配只是虛擬產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)之一。華盛頓州立大學(xué)與美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所 NIST合作開發(fā)的虛擬裝配設(shè)計環(huán)境 VADE，通過生成一個用于裝配規(guī)劃和評價的虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中利用工程師的裝配設(shè)計意圖實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的裝配順序規(guī)劃 [9]。 本設(shè)計以某微型車變速器操縱機(jī)構(gòu)為研究對象，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理對其 進(jìn)行 三維 建模 并 虛擬裝配過程 ,從而實(shí)現(xiàn)汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)的動態(tài)裝配 。 7 第 2 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)零件三維建模 三維建模技術(shù) 三維建模技術(shù)作為虛擬 現(xiàn)實(shí) 技術(shù)的重要基礎(chǔ)，經(jīng)歷了一個長時間的發(fā)展階段。對于復(fù)雜的模型，更可避免傳統(tǒng)設(shè)計方式難以避免的錯誤。 建模軟件介紹 Pro/E全稱為 Pro/Engineer， 是目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的大型 CAD/CAE/CAM集成三維參數(shù)化軟件，功能強(qiáng)大，內(nèi)容豐富，涵蓋了設(shè)計、分析、加工、管理等各個領(lǐng)域。 2． 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不 象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。 (3)貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性 (任何一個地方的變動都將引起與之有關(guān)的每個地方變動 )。 一二擋換擋總成的建模 1． 一二擋 換 擋 軸建模 (1)運(yùn)行 Pro/E。 圖 一二擋撥叉軸 11 2． 一二擋換擋 撥叉 建模 (1)創(chuàng)建新文件與前面介紹撥叉軸建模類似，只是將名稱命名為“一二擋撥叉”。 按照上述零件建模方法，創(chuàng)建變速器操縱機(jī)構(gòu)模型的零件，包括： 然后單擊確定。 (3)以殼體底座上表面為草繪平面進(jìn)行草繪 3，以草繪 3為拉伸截面，拉伸實(shí)體 2。 圖 換擋軸導(dǎo)向殼體 15 3． 變速器操縱機(jī)構(gòu)零件三維效果圖 變速器操縱機(jī)構(gòu)的零部件 建模主要 包括 前進(jìn)五個擋及倒擋相應(yīng)的 換擋軸 、 撥叉軸、換擋撥叉 、換檔 臂 、選檔彈簧、螺釘、 銷 、 換擋撥塊 、殼體 等，部分 零件三維視 圖 如圖 。 運(yùn)用 Pro/E虛擬裝配技術(shù)進(jìn)行裝配建模，還可以及時檢查裝配模型是否存在設(shè)計尺寸干涉，為將來實(shí)際裝配的順利進(jìn)行提供可靠保證。使用裝配導(dǎo)航工具能夠更清楚地表達(dá)裝配關(guān)系，它提供了一種裝配中選擇組件和操作組件的簡單方法。零部件裝配時可采用貼合、對齊和定向 3種方式約束相互配合的零件，即使某個零件作了修改，該約束關(guān)系也依然存在。這樣就實(shí)現(xiàn)了合件、組件和部件裝配的平行流水作業(yè)，擴(kuò)大裝配作業(yè)面積，縮短裝配生產(chǎn)周期和提高工作效率。圖 ，且 3個零件之間的配合要求高，裝配比較困難，而圖 4結(jié)構(gòu)就可直接裝配。 表 可行的裝配順序 1 一二檔撥叉軸 → 一二檔撥叉 → 彈性銷 → 一二檔換擋臂 → 彈性銷 2 三四檔撥叉軸 → 三四 檔撥叉 → 彈性銷 → 三四檔換擋臂 → 彈性銷 3 倒五檔撥叉軸 → 五檔撥叉 → 彈性銷 → 倒五檔換擋臂 → 彈性銷 → 倒擋導(dǎo)向軸 → 倒擋控制叉 4 倒擋控制叉 → 倒檔撥叉 → 倒擋撥塊 → 螺栓 5 換擋選擇軸 → 擋圈 → 墊片 → 低速回位彈簧 → 墊片 → 擋圈 → 互鎖總成 → 擋圈 → 墊片 → 倒五檔回位彈簧 → 墊片 → 彈性銷 → 彈簧座 → 換擋凸輪回位彈簧 → 倒五檔換擋凸輪 6 換擋軸總成 → 襯套 → 換擋臂 → 換擋選擇軸臂 典型零件裝配過程 綜 述 裝配過程 變速器操縱機(jī)構(gòu)裝配方法是先進(jìn)行子組件的裝配，再完成總體裝配。 (3)裝配第一、二擋撥叉。選取彈簧的軸向 各段尺寸。 圖 一、二 擋 變速撥叉 裝配圖 圖 三、四 擋 變速撥叉 裝配圖 24 圖 倒、 五 擋 變速撥叉 裝配圖 圖 換擋選擇軸 裝配圖 圖 自鎖裝置 25 圖 換擋機(jī)構(gòu) 自鎖機(jī)構(gòu)總成 圖 換擋 機(jī)構(gòu)互鎖機(jī)構(gòu)總成 創(chuàng)建裝配動畫 組件裝配完畢后，執(zhí)行【應(yīng)用程序 /動畫】命令，進(jìn)行 操縱機(jī)構(gòu) 虛擬裝配的下一階段的設(shè)定：裝配動畫的創(chuàng)建。 (4)對快照排序 (即關(guān)鍵幀排序 )。還可以將整個動畫文件結(jié)果保存為 Pbk文件。 因此 本 設(shè)計以 變速器操縱機(jī)構(gòu)為研究對象 ， 運(yùn)用 Pro/E三維軟件 對 其零部件進(jìn)行三維實(shí)體建模并模擬裝配，對裝配 順序進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了 運(yùn)動仿真分析。在此，對 導(dǎo)師 張老師的辛勤培養(yǎng)致以崇高的敬意和衷心的感謝。 四年 的學(xué)習(xí)生活中 ， 得到了學(xué) 院 領(lǐng)導(dǎo)、老師的關(guān)心和同學(xué)們的幫助，這里一并表示感謝。 1． 本 設(shè)計 主要完成的研究工作與結(jié)論 (1)對 變速器操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模； (2)在零部件實(shí)體建模的基礎(chǔ)上 ，針對裝配順序的 優(yōu)化選擇 ，建立了裝配順序體系，從而建立起該裝配體的實(shí)體模型 ； (3)分析了裝配模型的建立，包括裝配模型的表達(dá)方法、信息組成以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了 裝配動畫 的制作過程，為工程技術(shù)人員分析打下基礎(chǔ)； (4)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的裝配，對汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)動態(tài)裝配過程中的干涉進(jìn)行檢查 ； (5)對變速器操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析，完成了變速叉軸的受力分析； 2． 后續(xù)的研究工作可望在以下幾個方面展開 (1)對變速器操縱機(jī)構(gòu)的裝配工藝流程進(jìn)行具體分析包括 裝配工位的安排與調(diào)整、裝配夾具的利用、裝配工具 (如扳手、螺絲刀等 )的介入、操作和退出等。 圖 干涉檢查對話框 圖 干涉檢查結(jié)果對話框 27 本章小結(jié) 本章 在 Pro/E虛擬裝配平臺的基礎(chǔ)上，討論了裝配模型的建立、裝配工藝的制定和裝配序列的生成?！娟P(guān)鍵幀序 列】圓欄中選“ Snapshot2”，在【時間】欄中輸入“ 4”，單擊按鈕，加入第一幀 (“ Snapshot2”的起始時間從“ 4”開始 )。 (2)定義主體。 (3)設(shè)定后單擊【確定】，彈簧長度發(fā)生變化。 (4)裝配止動銷。下面詳細(xì)介紹典型 固定組件 組件的裝配過程。圖 ，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備，可 在數(shù)控車上將球體加工出來，省去加工時圖 、圓柱銷與定位球及操縱桿之間裝配所需的尺寸要求，圖 ，不必考慮定位球的縮孔現(xiàn)象等，從成本上講，圖 。這樣也利于車間 (企業(yè) )之間的協(xié)作和產(chǎn) 品配套，易于組織部件的專業(yè)化生產(chǎn)。 本設(shè)計將采用自底向上的設(shè)計方式，即先創(chuàng)建出單個零部件，然后將零部件裝配成組件。 (3)根據(jù)模型分析，為了仿真過程方便，可以將一些零件組合成一個新的構(gòu)件。 2． 裝配過程 在 Pro/E軟件中，任何一個 .prt文件都既可以作為裝配文件，也可以作為零件文件，通常將 .prt文件稱為部件 [14]。本章對 Pro/E軟件介紹，概述建立三維模型的方法和過程，利用 三維 軟件建立了轎車變速器操縱機(jī)構(gòu)的三維模型，并闡述了典型零件的建模過程。以草繪 2為拉伸截面，去除材料建模殼體底部；拉伸實(shí)體 10， 去材料形成主殼體輪廓。 圖 菜單管理器 (3)根據(jù)管理器選項依次選取“常數(shù)”“穿過軸”“右手定則”“完成”命令，選取“ Front”面為草繪平面，系統(tǒng)彈出“方向”選擇正向，單擊缺省設(shè)置進(jìn)入草繪環(huán)境。 圖 繪制 一二擋撥叉 外輪廓 (3)利用拉伸去除材料，作出撥叉軸孔 ， 如圖 。 (2)點(diǎn)選“類型”選項中的“零件”單選按鈕，點(diǎn)選子類型選項中的“實(shí)體”按鈕，并在名稱文本框中輸入新建文件的名稱，取消勾選“使用默認(rèn)模板”復(fù)選框，單擊確定彈出新建文件選項的對話框。 建模過程綜述 對于一個復(fù)雜機(jī)構(gòu)，其建模的方法一般是先創(chuàng)建多個零件，然后將這些零件裝配在一起。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。Pro/E運(yùn)用 參數(shù)化設(shè)計 理論 ，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。實(shí)體模型有以下諸多優(yōu)點(diǎn)： (1)實(shí)體模型可以通過投影變換轉(zhuǎn)換為二維圖形，稍作修 改即可輸出為工程圖 紙。 20世紀(jì) 70年代及 80年代初是計算機(jī)繪圖的 迅猛 發(fā)展時期 [7]。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括以下部分： (1)運(yùn) 用三維軟件 Pro/E建立 變速器操縱機(jī)構(gòu) 零部件的三維幾何模型和裝配模型 。浙江大學(xué) CAD＆ CG國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了完全沉浸式虛擬裝配原型系統(tǒng) IVAS，提出通過“用戶引導(dǎo)的拆卸”進(jìn)行拆卸過程仿真，得到零部件的拆卸順序和拆卸路徑，從而確定產(chǎn)品的裝配序列，通過實(shí)時碰撞檢測機(jī)制自動保證拆卸過程的有效性。 虛擬裝配 關(guān)鍵環(huán)節(jié) 虛擬裝配關(guān)鍵環(huán)節(jié) 包括 裝配序列和路徑規(guī)劃 [8]。虛擬裝配能在產(chǎn)品設(shè)計階段通過數(shù)字化預(yù)裝配