紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 系部 汽車工程學(xué)院 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 是 否 題目名稱 基于逆向工程的 速器設(shè)計 一、 課題研究 現(xiàn)狀、 選題 目的 和意義 1 課題的研究現(xiàn)狀 速器是豐田的一種典型變速器，針對其進行逆向設(shè)計，可到一種實用化的設(shè)計成果，具有一定的實際應(yīng)用價值。 為了縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高產(chǎn)品的設(shè)計和制造質(zhì)量、增強企業(yè)對市場的快速響應(yīng)能力，一系列新的產(chǎn)品快速開發(fā)技術(shù)應(yīng)運而生，如 術(shù)、反求工程技術(shù)、快速成型技術(shù)、快速模具技術(shù)、虛擬設(shè)計技術(shù)以及并行工程等。其中，反求工程術(shù)歷經(jīng)幾十年的研究與發(fā)展，已經(jīng)成為新產(chǎn)品快速開發(fā)過程中的核心技術(shù)，它與計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、設(shè)計方法學(xué)等有機組合構(gòu)成了現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的整體。 世界各國在機械行業(yè)中應(yīng)用反求工程消化吸收先進技術(shù)和經(jīng)驗，給了人們很多有益的啟示。據(jù)統(tǒng)計，各國 70以上的技術(shù)源于國外。反求工程作為掌握新技術(shù)的一種手段，可使產(chǎn)品研制周期縮短 40以上。隨著計算機 、數(shù)控和激光測量技術(shù)的飛速發(fā)展，反求工程技術(shù)在新產(chǎn)品快速開發(fā)中已得到廣泛應(yīng)用。在這一方面日本是一個成功的范例。戰(zhàn)后日本制訂了“吸收性戰(zhàn)略”的基本國策，應(yīng)用反求工程對其引進的技術(shù)進行消化 吸收和創(chuàng)新，給第二次世界大戰(zhàn)后的日本國民經(jīng)濟注入了新的活力，推動了日本經(jīng)濟的高速發(fā)展，使日本國民經(jīng)濟從 20世紀 50年代落后先進國家 20 20世紀 70 80年代成為世界第二經(jīng)濟強國。 隨著計算機、數(shù)控和激光測量技術(shù)的飛速發(fā)展，反求工程不再是對已有產(chǎn)品簡單的復(fù)制的過程，其內(nèi)涵與外延都發(fā)生了深刻變化，成為航空、航天 、汽車、船舶和模具等工業(yè)領(lǐng)域最重要的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法，是工程技術(shù)人員通過實物樣件、圖紙等快速獲取工程設(shè)計概念和設(shè)計模型的具體技術(shù)手段。現(xiàn)代反求工程指的是針對已有產(chǎn)品原型，消化吸收和挖掘蘊含其中的涉及產(chǎn)品設(shè)計、制造和管理等各個方面的一系列分析方法、手段和技術(shù)的綜合。它以產(chǎn)品原型、實物、軟件 (圖紙、程序、技術(shù)文件等 )或影像 (圖片、照片等 )等作為研究對象，應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)、產(chǎn)品設(shè)計方法學(xué)和計算機輔助技術(shù)的理論和方法，探索并掌握傳統(tǒng)的產(chǎn)品正向設(shè)計方法不同，它是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品或零件原型來構(gòu)造產(chǎn)品的工程設(shè)計模型或概念 模型，在此基礎(chǔ)上對已有產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造，是對已有設(shè)計的再設(shè)計。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程遵從正向工程 (或正向設(shè)計 )的思維進行，是從收集市場需求信息著手，按照“產(chǎn)品功能描述 (產(chǎn)品規(guī)格及預(yù)期目標(biāo) )_產(chǎn)品概念設(shè)計 _產(chǎn)品總體設(shè)計及詳細的零部件設(shè)計 _制定生產(chǎn)工藝流程 _設(shè)計、制造工夾具、模具等工裝一零部件加工及裝配一產(chǎn)品檢驗及性能測試”這樣的步驟開展工作，是從未知到已知、從抽象到具體的過程。而反求工程則紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 是按照產(chǎn)品引進、消化、吸收與創(chuàng)新的思路，以”實物一原理一功能一三維重構(gòu)一再設(shè)計”框架模型為工作過程，其中，最主要的任 務(wù)是將原始物理模型轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計概念或 方面為提高工程設(shè)計、加工、分析的質(zhì)量和效率提供充足的信息，另一方面為充分利用先進的 1是正向工程與反求工程過程的對比框圖。兩者比較，區(qū)別在于：正向工程是由抽象的較高層次概念或獨立實現(xiàn)的設(shè)計過渡到設(shè)計的物理實現(xiàn)，從設(shè)計概念至 反求工程是基于一個實物原型來構(gòu)造它的設(shè)計概念，并且通過對重構(gòu)模型特征參數(shù)的調(diào)整和修改來達到對實物原型的產(chǎn)品復(fù)制和創(chuàng)新，以滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和創(chuàng)新設(shè)計的 要求。在反求工程中，由離散的數(shù)字化點到 對產(chǎn)品的實物模型進行表面測量，按照反求工程的過程由測量數(shù)據(jù)點云完成產(chǎn)品模型的三維工程實踐中具有廣泛的應(yīng)用。反求工程 (產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的一項關(guān)鍵技術(shù)，是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù) (包括設(shè)計圖紙或數(shù)學(xué)模型 )的過程。具體來講，反求工程的主要工作，就是針對已有的零件，利用三維數(shù)字化測量系統(tǒng)準確快速地獲取點云數(shù)據(jù)，經(jīng)過曲面重構(gòu)、編輯、修改后，得到可以用于后續(xù) 設(shè)計制造的 用反求獲得的曲面和一些其它可用常規(guī)方法測量的尺寸，可以得到變速器的部分設(shè)計尺寸，這樣就可以通過終的沒計模型，通過再設(shè)計的三維模型，可以分析零件的性能及動畫演示，直接轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)應(yīng)用于制造生產(chǎn)。經(jīng)過試驗，零件的性能符合要求。由于再設(shè)計零件滿足了預(yù)期要求，所以可以利用其 實現(xiàn)批量生產(chǎn)。 12成果屬汽車用機械式傳動裝置。它是一種全新結(jié)構(gòu)的 12檔變速器，由一個 6檔主 變速器和一個 2檔副變速器組成。主、副均采用雙中間軸結(jié)構(gòu)，不但繼承了原雙中間軸的全部優(yōu)點，還改善了齒輪的嚙合狀態(tài)，降低了噪音，提高了承載能力；縮小了零件的外形尺寸，減輕了重量；簡化了二軸結(jié)構(gòu)，取消了滾針軸承，減小了故障源。該成果已被國內(nèi) 8家汽車廠家選用，并出口到東歐、北歐，填補了國內(nèi)同類型變速器自主設(shè)計生產(chǎn)的空白，與國外同類產(chǎn)品相比較，有極大的優(yōu)越性。 速器 , 它結(jié)合中國商用汽車大功率、低轉(zhuǎn)速的使用特點開發(fā)的具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的新型變速器，其換檔機構(gòu)采用“ 錐面、短行 程新型鎖環(huán)式同步器?？膳c符合歐、歐排放標(biāo)準的功率為 20080扭矩 (1300油發(fā)動機匹配，為總質(zhì)量 16型載貨車等配套。隨著國內(nèi)大型客車高檔化、發(fā)動機大扭矩化的發(fā)展趨勢，大扭矩的變速器必將有著更加廣闊的市場前景 礎(chǔ)上增加自動變速操縱系統(tǒng)組成的，由電子控制系統(tǒng)控制驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)以實現(xiàn)車輛機械式變速器的自動換檔。該項目的紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 整個研制工作經(jīng)歷了樣機操縱特性 的測試與分析、樣機研制及臺架試驗、北京地區(qū)道路調(diào)試、北京地區(qū)性能功能試驗考核及可靠性試驗等 5個階段。經(jīng)過該一年多的樣機研制過程，已經(jīng)取得了預(yù)期的結(jié)果，裝有 ( 動力性和可駕駛性均優(yōu)于原車。同時在北京城區(qū)進行了實際道路行駛，在擁擠路段、立交橋等各種特殊路況下都可滿足實際需要 液力自動變速器 (它是將發(fā)動機的機械能平穩(wěn)地傳給車輪的一種液力機械裝置，以其良好的乘坐舒適性、方便的操縱性、優(yōu)越的動力性、良好的安全性奠定了在汽車工業(yè)的主導(dǎo)地位 我國最早是在一汽生產(chǎn)的 旗轎車上裝備了自動變速器，但累計只生產(chǎn)了 1283 臺，尚不具有工業(yè)化生產(chǎn)的意義。 電控機械式自動變速器 (保留了原手動變速器齒輪傳動的效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易制造的長處。它揉合了二者優(yōu)點，是非常適合我國國情的機電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品。它是在現(xiàn)生產(chǎn)的機械變速器上進行改造的，保留了絕大部分原總成部件，只改變其中手動操作系統(tǒng)的換擋桿部分，生產(chǎn)繼承性好，改造的投入費用少，非常容易被生產(chǎn)廠家接受。它的缺點是非動力換擋，這可以通 過電控軟件方面來得到一定彌補 . 無級自動變速器 (世界最早的無級自動變速器，因為受傳動橡膠帶強度所限制，難于推廣實用，直到 1984 年因 明了金屬 V 型帶才獲新生。 級傳遞扭矩，乘坐舒適，加速性好，燃料經(jīng)濟性高。但它的起動性能差，故需另加起動裝置，現(xiàn)在較多的 稱雙無級自動變速器。目前它在自動變速器中僅占 1%，其中 90% 在日本，10% 在歐洲。日本 在車上部分選用。 2 選題的目的與意義 反求工程 (術(shù)歷經(jīng)幾十年的研究與發(fā)展，已經(jīng)成為新產(chǎn)品快速開發(fā)過程中的核心技術(shù)，它與計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、有限元分析、設(shè)計方法學(xué)等有機組合構(gòu)成了現(xiàn)代設(shè)計理論和方法的整體。目前，反求工程技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于摩托車、汽車、飛機、家用電器、模具等產(chǎn)品的改型與創(chuàng)新設(shè)計，成為消化、吸收先進技術(shù)，實現(xiàn)新產(chǎn)品快速開發(fā)的重要手段。 反求工程技術(shù)在正向設(shè)計中的應(yīng)用廣泛，反求工程并不局限于簡單的復(fù)制抄襲已有的零件，而且通過反求功能重構(gòu)出已丟失的 3 以作為后續(xù)再設(shè)計的參照，以提高產(chǎn)的精度，使零件間滿足嚴格的裝配要求，通過反求工程與有限元 運動學(xué)分析結(jié)合，可以提早發(fā)現(xiàn)問題，縮短研發(fā)的時間和成本。反求設(shè)計作為一種先進的設(shè)計輔助手段，通過與正向設(shè)計方法相結(jié)合，必將帶動產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā) 進入一個新的發(fā)展階段。 紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 二、設(shè)計（論文） 的基本內(nèi)容 、 擬解決的主要問題 1. 速器測繪 速器使用與維修手冊，確定檔位數(shù)及各檔齒數(shù) 用專用工具分解變速器，測得輸入輸出軸長度及軸上齒肩位置尺寸，各個齒 輪的系數(shù)，變速器箱體的外廓尺寸及拐點位置尺寸，測各個軸承的尺寸，同步器的所有尺寸，撥叉所有尺寸，各油道的位置尺寸，變速器上的各個標(biāo)準件的型號（如螺栓 滾針軸承等） 2. 分析測繪數(shù)據(jù)及主要參數(shù)的選擇 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（ Nm/ 152/4 400； 發(fā)動機最大功率（ kw/ 88/6 000； 整車整備質(zhì)量： 1 145 輪胎類型與規(guī)格 ： 195/65汽車最高車速： 195km/h 測繪所得結(jié)果進行零部件結(jié)構(gòu)分析并確定方案 繪得到的傳動比 及中心距的驗證 檔齒輪參數(shù)的確定 步器主要結(jié)構(gòu)參數(shù) 3. 齒輪校核 輪材料的選擇 算各軸的轉(zhuǎn)矩 及軸上支撐校核 的工藝要求 的強度計算 的強度驗算 承及軸承校核 核軸承的壽命 4. 草圖繪制 入輸出軸的繪制 輪的繪制 步器的繪制 體 撥叉及軸承的繪制 道及細節(jié)的繪制 視圖 側(cè)視 圖及單獨剖視圖的繪制 注 題欄的繪制與填寫 紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 5. 維建模及動畫演示 輪及兩軸的實體繪制 承的實體繪制 步器的實體繪制 所有零件按順序裝配到一起 行碰撞 干涉分析及調(diào)整 用 動仿真 進行動畫演示 6. 繪制零件圖 尺寸繪制零件 注尺寸公差 制標(biāo)題欄 術(shù)要求 7. 審核 8. 擬解決的主要問題 量到欲知數(shù)據(jù)的方法 算大量數(shù)據(jù)時編 程問題 維建模及動畫演示方法 速器殼體的繪制 三、技術(shù)路線（研究方法） 紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 四、進度安排 1. 調(diào)研、資料收集，完成開題報告 第 1、 2 周 2. 速器測繪 第 3、 4 周 3. 變速器 主要參數(shù)的選擇與設(shè)計計算 第 5、 6 周 4. 變速器實體建模與仿真分析 第 7、 8 周 5. 完成所設(shè)計裝配圖與零件圖圖紙 第 9、 10 周 6. 完成設(shè)計說明書的撰寫 第 11、 12 周 7. 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師審核 設(shè)計修正 第 13、 14 周 8. 畢業(yè)設(shè)計（論文）修改、完善 第 15、 16 周 9. 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯準備及答辯 第 17 周 五、 參考文獻 1許文全，何文學(xué)，陳國立 J 05) 2先進制造技術(shù)講座（第一講） - 走向 21 世紀的制造工業(yè)（上） . 機電一體化 03） 3先進制造技術(shù)講座（第一講） - 走向 21 世紀的制造工業(yè)（下） . 機電一體化 . 1996 （ 04） 4王隆太 M機械工業(yè)出版社 ,2008 5孫大涌 ,屈賢明 ,張松濱 M械工業(yè)出版社 ,2000 650 005 7張偉 馬亞良 ,張毅 J. 機電工程 , 2001 （ 01） 8單東日 ,柯映林 ,劉云峰 . 反求工程工程復(fù)雜曲面測量規(guī)劃研究 J. 中國機械工程 , 2002 （ 14） 9 C D 997(02) 10賈全慶 ,王宏 ,張英杰 ,趙汝嘉 J. 機械設(shè)計 ,1999 （ 01） 紙， 明書全套畢業(yè)設(shè)計均有 11黃小平 ,杜曉明 ,熊有倫 J. 中國機械工程 ,2001 （ 12） 12金濤 ,童水光等 M 機械工業(yè)出版社 ,2003 13997 14黃霄等 向工程使用教程 M. 北京 : 化學(xué)工業(yè)