奥拓汽车某型变速器的数字化建模及其运动分析开题报告

全文总字数：3670字

1. 研究目的与意义

汽车作为20世纪最重要的工业产品之一，已在人类生活中占据着越来越重要的地位。随着全球竞争日益加剧，汽车企业必须大量采用高新技术以提高企业技术创新能力，用更低的成本、更短的研发周期及更高的质量来进行产品设计，以实现对快速变化市场的敏捷响应，这已经成为汽车企业制胜的关键。虚拟样机技术的蓬勃发展，为汽车变速器的研发提供了新的工具。

变速器作为汽车传动系统的关键部件，它的性能对整车的动力性、燃油经济性以及乘坐舒适性等方面都有十分重要的影响，因此优化设计变速器是提高整车性能的重点和关键。传统的汽车变速器研发流程是设计试制试验，需要经过多轮的样品试制与反复试验，不仅花费大量人力、经费，延长了产品开发周期，而且，有些试验因具有危险性难以进行，尤其是无法形成产品结构对性能影响的规律性认识，难以用于指导精确的设计。而采用虚拟样机技术，形成新的研发流程为设计分析试制试验的过程，在实物样机试制前就能对其用虚拟样机技术进行产品性能分析，有效的规避了这些问题，所构建的模型可以应用于产品设计下游活动，实现产品无纸化、集成化设计。

本课题运用虚拟样机技术，具体表现为：先对奥拓汽车变速器进行设计及计算；再用catia三维建模软件对各零件进行建模与装配；最后运用adams软件进行动力学分析后进行优化设计。将理论与实际相结合，对变速器进行设计与优化，深入地研究影响它的性能的各种因素。

2. 国内外研究现状分析

1.虚拟样机技术

虚拟样机是指产品的计算机仿真，类似于物理样机，可以对产品全生命周期不同阶段（概念设计、详细设计、生产装配、维护检测）进行分析和测试。机械工程中的虚拟样机技术即为机械系统动态仿真技术，于20世纪80年代在机械工程领域出现，并在90年代末得到推广应用。

mitchell等回顾20世纪90年代以来虚拟样机的发展，并总结了发展特点；gibson等在产品设计过程中，对物理样机的缺陷进行了研究分析，为虚拟样机的正式提出奠定了基础；jacobs等利用快速成型系统对三维实体cad模型进行了后处理，获得了合适的样机，成为了虚拟样机研究应用的雏形；jacobs等针对产品虚拟设计、功能验证、迭代开发以及优化测试等阶段，对快速成型系统进行了深入研究和应用；burdea等基于计算机图形图像、仿真技术以及虚拟现实技术等领域研究成果，提出将计算机仿真技术应用于三维实体模型表达的虚拟样机中；dani等针对产品数据模型的虚拟样机替代物理样机进行研究，构建了产品建模方法与几何结构、功能等方面的关联关系。美国航空航天局（nasa）的喷气推进实验室（jpl）采用虚拟样机技术成功实现了火星探测器探路号在火星上软着陆， 并应用虚拟样机技术分析得出由于制动火箭与火星风的相互作用导致探测器可能在着陆时翻滚并最终六轮朝上的结论，该结论成为虚拟样机的虚拟现实、仿真分析以及建模等技术取得巨大突破的标志。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

首先利用游标卡尺、螺旋测微仪、量角器等工具，完成变速器传动部分零部件的测绘；其次，运用catia完成各零部件的数字建模，并实现数字模型的装配与碰撞检测（根据各约束（如过盈配合）的要求进行检查）；最后，基于cad/cae软件对其运动学进行分析。

研究计划：

4. 研究创新点

与传统的研制技术要比，基于CAD/CAE技术对变速器进行建模和运动学分析，具有设计周期短、研发成本低、分析与计算能力强、研发效率高等优点。