【導讀】本科學生畢業(yè)設計?；赑ro/E的微型車變速器操縱機構。及模擬裝配的設計

　　

【正文】 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 變速器操縱機構裝配方法是先進行子組件的裝配，再完成總體裝配。裝配約束主要為旋轉軸線的重合、面的 匹配以及彈簧的撓性安裝。下面詳細介紹典型 固定組件 組件的裝配過程。 21 1． 變速叉軸的裝配 變速叉及其軸的裝配主要使用了放置約束，在裝配中一般先進行軸中心線對齊約束，再添加相應端面的匹配重合或對齊約束。圖 、二擋的變速撥叉及其軸組成的子裝配。 其裝配過程具體如下： (1)新建一個組件文件，命名為“ yierdangbochazhuangpei” （一二檔撥叉軸裝配（ Pro/E不能使用中文文件名）） ，選擇裝配單位進入裝配模式 ，如圖 。 圖 新建組件 (2)裝配第一、二擋撥叉軸。單擊 按鈕，將第一、二檔撥叉軸添加到組件單擊【放置】按鈕，約束類型選擇“缺省”，將零件固定，狀態(tài)為完全約束，鼠標中鍵結束 ，如圖 。 (3)裝配第一、二擋撥叉。單擊 按鈕，將第一、二擋撥叉添加到組件，在【放置】窗口中添加兩零件旋轉軸線對齊和兩個端面匹配重合的約束，如圖 ， 圖 示 。 (4)裝配止動銷。單擊 按鈕，添加止動銷到組件，在【放置】窗口中添加止動銷、變速撥叉兩個零件旋轉軸線對齊和兩端面匹配重合的約束。 22 圖 約束對話框 圖 約束對話框 圖 撥叉裝配圖 2． 自鎖彈簧與自鎖球的裝配 在 PRO/ENGINEER裝配環(huán)境下，對于彈簧類零件，可將零件撓性化定義，從而有效地解決彈簧安裝中的伸縮問題。 23 (1)新建裝配文件命名為“ zisuozhuangzhi”，單擊 按鈕， 然后將 “自鎖彈簧” 添加到組件，再單擊【缺省】選擇約束類型為“缺省”，將零件固定，放置狀態(tài)為完全約束。 (2)定義彈簧為撓性原件。單擊鼠標右鍵點擊彈簧零件模型，選取【撓性化】命令。選取彈簧的軸向 各段尺寸。在【可變項目】對話框中選擇【按值】方式，并輸入新值。 (3)設定后單擊【確定】，彈簧長度發(fā)生變化。 (4)裝配自鎖球。單擊 按鈕，添加自鎖球，在【放置】窗口中添加自鎖球與自鎖彈簧兩平面匹配，匹配距離按尺寸而定。再添加旋轉軸線對齊和約束，完成裝配。 類似地分別裝配三、四擋撥叉和撥叉軸等。完成裝配后 得到 的 部分 子 裝配模型 如圖 。 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 換擋機構 自鎖機構總成 圖 換擋 機構互鎖機構總成 創(chuàng)建裝配動畫 組件裝配完畢后，執(zhí)行【應用程序 /動畫】命令，進行 操縱機構 虛擬裝配的下一階段的設定：裝配動畫的創(chuàng)建。 (1)選擇菜單命令【動畫 /動畫】或單擊 按鈕，彈出【動畫】對話框，輸入新名稱“ JSQ”，單擊【重命名】按鈕，為動畫增加新名稱。 (2)定義主體。選取菜單命令【動畫 /主體定義】或單擊 按鈕，彈出【主體】對話框，單擊【缺省主體】按鈕，再單擊【關閉】按鈕，退出【主體】對話框。 (3)拖動模型并創(chuàng)建快照 (按拆卸過程創(chuàng)建 )。選取菜單【動畫／快照】或單擊 按鈕，彈出【拖動】對話框，單擊左上角的按鈕，增加第 1幅快照“ Snapshotl”作為初始位置 。然后單擊【高級拖動選項 】中的 選項，單擊被鎖定主體中的其中一個零件，沿拆裝方向拖動至適當位置，單擊鼠標中鍵，再單擊 按鈕，為該位置創(chuàng)鍵一幅快照。同樣按照上述方法創(chuàng)建其它位置的快照。 (4)對快照排序 (即關鍵幀排序 )。選擇菜單命令【動畫 /關鍵幀序列】，彈出【關鍵幀序列】對話框，單擊【新鍵】按鈕，彈出子窗口 (或單擊圈按鈕 )，【關鍵幀序列】欄中選取“ Snapshotl”，在【時間】欄中輸入“ 0”，單擊按鈕，加入第 1幀 (“ Snapshotl”的起始時間從“ 0”開始 )?！娟P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 )。依次加 26 入每幀，直到所有幀全部加入為止，單擊對話框下方的【反轉】按鈕，把拆卸步驟改為組裝步驟，再單擊對話框下方的【再生】按鈕，生成有序連貫的關鍵幀。 (5)播放動畫。選取菜單命令【動畫 /啟動】或單擊●按鈕，開始播放動畫。 (6)回放結果。選取菜單命令【動畫 /回放】或單擊按鈕，動畫對話框。還可以將整個動畫文件結果保存為 Pbk文件。在回放對話框中，單擊【捕捉】可以將運動動畫輸出成 MPEG、 JPG等格式影像文件 干涉檢查 在 Pro/E中進行產(chǎn)品裝配關系的干涉檢驗非常簡單，只需在產(chǎn)品裝配模式下點擊菜單中的【分析 /模型分析】 如圖 ，選擇全局干涉選項，點擊【計算】按鈕，開始干涉分析，分析結果為 此操縱機構無干涉 如圖 。 圖 干涉檢查對話框 圖 干涉檢查結果對話框 27 本章小結 本章 在 Pro/E虛擬裝配平臺的基礎上，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。詳細介紹了典型組件的裝配方法，并進行了干涉檢查，以及裝配完成后裝配動畫的制 作。 28 結 論 裝配工藝規(guī)劃對產(chǎn)品的制造成本有很大影響，較少的裝配方向和裝夾工具等將明顯地縮短裝配時間和降低裝配成本。計算機輔助裝配工藝規(guī)劃是面向虛擬裝配設計過程的關鍵環(huán)節(jié)，其任務就是對裝配過程進行描述，以保證裝配的質量和效率 [20]。它主要研究裝配順序、路徑、方法、手段及工具的描述問題，其中裝配順序的確定是裝配工藝規(guī)劃的核心。裝配順序是描述產(chǎn)品裝配過程的一個重要信息， 虛擬 裝配 流程 對于實現(xiàn)裝配順序優(yōu)化和縮短裝配順序規(guī)劃時間具有重要意義。 因此 本 設計以 變速器操縱機構為研究對象 ， 運用 Pro/E三維軟件 對 其零部件進行三維實體建模并模擬裝配，對裝配 順序進行了系統(tǒng)的研究，并結合實例進行了 運動仿真分析。 但 由于時間和篇幅限制，本設計僅進行了初步的研究和探索，以后有待于進一步研究。 1． 本 設計 主要完成的研究工作與結論 (1)對 變速器操縱機構進行三維實體建模； (2)在零部件實體建模的基礎上 ，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體模型 ； (3)分析了裝配模型的建立，包括裝配模型的表達方法、信息組成以及數(shù)據(jù)結構，在此基礎上，詳細論述了 裝配動畫 的制作過程，為工程技術人員分析打下基礎； (4)基于虛擬現(xiàn)實技術的裝配，對汽車變速器操縱機構動態(tài)裝配過程中的干涉進行檢查 ； (5)對變速器操縱機構進行了仿真分析，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)對變速器操縱機構的裝配工藝流程進行具體分析包括 裝配工位的安排與調整、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。 (2)在動態(tài)分析中，對變速叉軸的彎矩曲線只是提出了淺顯的看法與分析，分析是否合乎曲線變化的真實原因，還有待于進一步的研究。 (3)如果在將來有機會進行與變速器相關的運動仿真與分析研究，我會在完成操縱機構 進行 進一步分析的基礎上，對整個變速器做動態(tài)仿真，測量變速器中各齒輪、各軸、軸承、變速叉等零件的承受的載荷 ，分析結果并對其進行優(yōu)化。 29 考 參 文獻 [1]周爾民 .基于 Pro/ENGINEER 的汽車變速器虛擬裝配仿真技術 [J].汽車工程 , [2]馮櫻 .基于 Pro/E 的汽車變速器裝配及運動仿真的動畫實現(xiàn) [J].機械工程師 , [3]王斌 ,蔣孝軍 .虛擬現(xiàn)實技術虛擬裝配的構建 [J].信息技術與信息化 , [4]鄭鐵 ,寧汝新 ,劉檢華 ,王莉娟 .面向虛擬裝配的計算機輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)體系研究 [J].北京理工大學學報 , [5]徐灝 .機械設計手冊 [M].機械工業(yè)出版社 , [6]王寶璽 .汽車拖拉機制造工藝學 [M] 機械工業(yè)出版社 , [7]成大先 .機械設計手冊 [M].化學工業(yè)出版社 , [8]張德永 . Pro/ENGINEER 數(shù)控加工 (基礎篇 ) [M].清華大學出版社 , [9]李云 ,楊豐 .虛擬裝配技術的研究和發(fā)展 [J].科技資訊 , [10]岳陸游 ,胡天策 ,儲亞峰 .基于 Pro/E 三維夾具設計研究 [J].機械工程師 , [11]田文明 .變速器操縱機構過程策劃 [J].現(xiàn)代零部件 . [12]王霄 ,劉會霞 .典型機械零件設計手冊 [M].化學工業(yè)出版社 , [13]薛源順 .機床夾具設計 [M].機械工業(yè)出版社 , [14]王寧 ,王興權 ,魏曉波 ,張國宏 ,周立楠 .基于 ProE減速器的虛擬裝配及運動仿真 [J]. 新技術新工藝 . [15]盧小平 .面向虛擬裝配的裝配順序規(guī)劃研究 [J].系統(tǒng)仿真學報 , 5 [16]吳修義 .汽車機械變速器結構的裝配工藝性 [J].通用機械 , [17]楊曉輝 ,王耀鋒 .淺析變速器結構的裝配工藝性 [J].重型汽車 , [18]姚永玉 ,李凌 .基于虛擬裝配技術的連桿機械手運動干涉研究 [J].裝備 制造技術 , [19] Jayaram S, et al. A Virtual Assembly Design Environment[J].Proceedings of IEEE VirtualReality, Houston, TX,1999,19 : 172 179. [20] Gomes de Sa A, Zachmann G. VirtualReality as a Tool forVerification of Assembly and Maintenance[J]. Computers and Graphics,1999,23 : 389 403. 30 致 謝 本設計是在導師張德生副教授的悉心指導和熱情關懷下完成的。從設計的選題到研究，從資料的收集到構思，從思路的形成到設計，一步一步的進展，一點一滴的收獲都傾注著導 師的大量心血。導師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和精益求精的工作作風給我留下了深刻的印象，將成為我人生中的一筆寶貴財富。在此，對 導師 張老師的辛勤培養(yǎng)致以崇高的敬意和衷心的感謝。 在整個設計的研究分析過程中，得到了多位老師的熱心指導，在此對 汽車服務教研室的各位 老師； Pro/E專業(yè)老師王強老師 ；汽車底盤實驗室王英璞老師；以及豐田實驗室中心的各位老師表示深深的感謝。 四年 的學習生活中 ， 得到了學 院 領導、老師的關心和同學們的幫助，這里一并表示感謝。最后感謝我的家人和 學校 領導的關愛與支持！感謝所有關心和幫助過我的師長、同學 和朋友們 。