【導(dǎo)讀】本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)?；赑ro/E的微型車變速器操縱機(jī)構(gòu)。及模擬裝配的設(shè)計(jì)

　　

【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(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。裝配約束主要為旋轉(zhuǎn)軸線的重合、面的 匹配以及彈簧的撓性安裝。下面詳細(xì)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(jìn)行軸中心線對齊約束，再添加相應(yīng)端面的匹配重合或?qū)R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(gè)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(jìn)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(biāo)中鍵結(jié)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(zhuǎn)軸線對齊和兩個(gè)端面匹配重合的約束，如圖 ， 圖 示 。 (4)裝配止動(dòng)銷。單擊 按鈕，添加止動(dòng)銷到組件，在【放置】窗口中添加止動(dòng)銷、變速撥叉兩個(gè)零件旋轉(zhuǎn)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(biāo)右鍵點(diǎn)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(xiàng)目】對話框中選擇【按值】方式，并輸入新值。 (3)設(shè)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(zhuǎn)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(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(dòng)畫 組件裝配完畢后，執(zhí)行【應(yīng)用程序 /動(dòng)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(dòng)畫的創(chuàng)建。 (1)選擇菜單命令【動(dòng)畫 /動(dòng)畫】或單擊 按鈕，彈出【動(dòng)畫】對話框，輸入新名稱“ JSQ”，單擊【重命名】按鈕，為動(dòng)畫增加新名稱。 (2)定義主體。選取菜單命令【動(dòng)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(guān)閉】按鈕，退出【主體】對話框。 (3)拖動(dòng)模型并創(chuàng)建快照 (按拆卸過程創(chuàng)建 )。選取菜單【動(dòng)畫／快照】或單擊 按鈕，彈出【拖動(dòng)】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(dòng)選項(xiàng) 】中的 選項(xiàng)，單擊被鎖定主體中的其中一個(gè)零件，沿拆裝方向拖動(dòng)至適當(dāng)位置，單擊鼠標(biāo)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(guān)鍵幀排序 )。選擇菜單命令【動(dòng)畫 /關(guān)鍵幀序列】，彈出【關(guān)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(guān)鍵幀序列】欄中選取“ Snapshotl”，在【時(shí)間】欄中輸入“ 0”，單擊按鈕，加入第 1幀 (“ Snapshotl”的起始時(shí)間從“ 0”開始 )?！娟P(guān)鍵幀序 列】圓欄中選“ Snapshot2”，在【時(shí)間】欄中輸入“ 4”，單擊按鈕，加入第一幀 (“ Snapshot2”的起始時(shí)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(zhuǎn)】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(guān)鍵幀。 (5)播放動(dòng)畫。選取菜單命令【動(dòng)畫 /啟動(dòng)】或單擊●按鈕，開始播放動(dòng)畫。 (6)回放結(jié)果。選取菜單命令【動(dòng)畫 /回放】或單擊按鈕，動(dòng)畫對話框。還可以將整個(gè)動(dòng)畫文件結(jié)果保存為 Pbk文件。在回放對話框中，單擊【捕捉】可以將運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫輸出成 MPEG、 JPG等格式影像文件 干涉檢查 在 Pro/E中進(jìn)行產(chǎn)品裝配關(guān)系的干涉檢驗(yàn)非常簡單，只需在產(chǎn)品裝配模式下點(diǎn)擊菜單中的【分析 /模型分析】 如圖 ，選擇全局干涉選項(xiàng)，點(diǎn)擊【計(jì)算】按鈕，開始干涉分析，分析結(jié)果為 此操縱機(jī)構(gòu)無干涉 如圖 。 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。詳細(xì)介紹了典型組件的裝配方法，并進(jìn)行了干涉檢查，以及裝配完成后裝配動(dòng)畫的制 作。 28 結(jié) 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(shí)間和降低裝配成本。計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃是面向虛擬裝配設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其任務(wù)就是對裝配過程進(jìn)行描述，以保證裝配的質(zhì)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(gè)重要信息， 虛擬 裝配 流程 對于實(shí)現(xiàn)裝配順序優(yōu)化和縮短裝配順序規(guī)劃時(shí)間具有重要意義。 因此 本 設(shè)計(jì)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(dòng)仿真分析。 但 由于時(shí)間和篇幅限制，本設(shè)計(jì)僅進(jìn)行了初步的研究和探索，以后有待于進(jìn)一步研究。 1． 本 設(shè)計(jì) 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(dòng)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(dòng)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(gè)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。 (2)在動(dòng)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(shí)原因，還有待于進(jìn)一步的研究。 (3)如果在將來有機(jī)會進(jìn)行與變速器相關(guān)的運(yùn)動(dòng)仿真與分析研究，我會在完成操縱機(jī)構(gòu) 進(jìn)行 進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)上，對整個(gè)變速器做動(dòng)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(jié)果并對其進(jìn)行優(yōu)化。 29 考 參 文獻(xiàn) [1]周爾民 .基于 Pro/ENGINEER 的汽車變速器虛擬裝配仿真技術(shù) [J].汽車工程 , [2]馮櫻 .基于 Pro/E 的汽車變速器裝配及運(yùn)動(dòng)仿真的動(dòng)畫實(shí)現(xiàn) [J].機(jī)械工程師 , [3]王斌 ,蔣孝軍 .虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬裝配的構(gòu)建 [J].信息技術(shù)與信息化 , [4]鄭鐵 ,寧汝新 ,劉檢華 ,王莉娟 .面向虛擬裝配的計(jì)算機(jī)輔助裝配工藝規(guī)劃系統(tǒng)體系研究 [J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào) , [5]徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 , [6]王寶璽 .汽車拖拉機(jī)制造工藝學(xué) [M] 機(jī)械工業(yè)出版社 , [7]成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 , [8]張德永 . Pro/ENGINEER 數(shù)控加工 (基礎(chǔ)篇 ) [M].清華大學(xué)出版社 , [9]李云 ,楊豐 .虛擬裝配技術(shù)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(shè)計(jì)研究 [J].機(jī)械工程師 , [11]田文明 .變速器操縱機(jī)構(gòu)過程策劃 [J].現(xiàn)代零部件 . [12]王霄 ,劉會霞 .典型機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 , [13]薛源順 .機(jī)床夾具設(shè)計(jì) [M].機(jī)械工業(yè)出版社 , [14]王寧 ,王興權(quán) ,魏曉波 ,張國宏 ,周立楠 .基于 ProE減速器的虛擬裝配及運(yùn)動(dòng)仿真 [J]. 新技術(shù)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(xué)報(bào) , 5 [16]吳修義 .汽車機(jī)械變速器結(jié)構(gòu)的裝配工藝性 [J].通用機(jī)械 , [17]楊曉輝 ,王耀鋒 .淺析變速器結(jié)構(gòu)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(shù)的連桿機(jī)械手運(yùn)動(dòng)干涉研究 [J].裝備 制造技術(shù) , [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(shè)計(jì)是在導(dǎo)師張德生副教授的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的。從設(shè)計(jì)的選題到研究，從資料的收集到構(gòu)思，從思路的形成到設(shè)計(jì)，一步一步的進(jìn)展，一點(diǎn)一滴的收獲都傾注著導(dǎo) 師的大量心血。導(dǎo)師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，將成為我人生中的一筆寶貴財(cái)富。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。 在整個(gè)設(shè)計(jì)的研究分析過程中，得到了多位老師的熱心指導(dǎo)，在此對 汽車服務(wù)教研室的各位 老師； Pro/E專業(yè)老師王強(qiáng)老師 ；汽車底盤實(shí)驗(yàn)室王英璞老師；以及豐田實(shí)驗(yàn)室中心的各位老師表示深深的感謝。 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。最后感謝我的家人和 學(xué)校 領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)愛與支持！感謝所有關(guān)心和幫助過我的師長、同學(xué) 和朋友們 。