汽車齒輪畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)壽命除設(shè)計(jì)因素外，潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)汽車的正常工作起著舉足輕重的作用。潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由油池、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器、閥門裝置及鑄于發(fā)動(dòng)機(jī)體的油道組成。潤(rùn)滑系統(tǒng)具有潤(rùn)滑清潔、散熱和密封四大功用。當(dāng)然，機(jī)油系統(tǒng)必須有了機(jī)油才能發(fā)揮四大作用，因此，機(jī)油是潤(rùn)滑系統(tǒng)中的主角。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作需要機(jī)油在運(yùn)動(dòng)機(jī)件之間產(chǎn)生油膜，減少摩擦阻力和動(dòng)力消耗

2、，并減小機(jī)件磨損；循環(huán)流動(dòng)的機(jī)油將摩擦脫落的金屬細(xì)屑帶走，使之不能加劇磨損，同時(shí)，流動(dòng)的機(jī)油將摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，使運(yùn)動(dòng)機(jī)件不因溫度過(guò)高而燒損；粘性的機(jī)油還能在活塞環(huán)與汽缸壁之間構(gòu)成油膜，起到密封作用，增強(qiáng)汽缸壓力。</p><p>　　關(guān)鍵字：潤(rùn)滑系，常見(jiàn)故障部位，常見(jiàn)故障診斷方法，常見(jiàn)故障維修案例</p><p><b>　　Abstract</b></p&

3、gt;<p>　　Engine life except the design factors, lubricating system for vehicle's normal work play a decisive role. Lubrication system mainly consists of oil pool, oil pump, the oil filter, valve device and cas

4、t in the way of oil launched. Lubrication system, cooling and lubrication clean with sealing four functions. Of course, the oil system must have a role to play four big oil, therefore, oil is the protagonist in the lubri

5、cating system. Automobile engine oil in the normal work of the moving parts is g</p><p>　　Keywords: lubrication system, fault location, fault diagnosis method, fault repair case</p><p><b>

6、　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)總則1</b></p><p>　　1.1 課題的來(lái)源1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)背景1</p

7、><p>　　1.2.1 齒輪工業(yè)介紹1</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況1</p><p>　　1.3 綜合分析以及設(shè)計(jì)目的3</p><p>　　2 汽車齒輪方案分析6</p><p>　　2.1 建立汽車齒輪庫(kù)的方案6</p><p>　　2.2 汽車齒輪

8、分類方案比較7</p><p>　　2.2.1 按照齒輪傳動(dòng)類型對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類7</p><p>　　2.2.2 按制造方法對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類9</p><p>　　2.2.3 按照齒輪所在的汽車總成對(duì)汽車齒輪分類9</p><p>　　2.3 汽車齒輪分類方案分析與確定：10</p><p>　

9、　2.3.1 第一級(jí)按照汽車總成分類10</p><p>　　2.3.2 第二級(jí)按照汽車車型分類10</p><p>　　2.3.3 第三級(jí)按照齒輪傳動(dòng)類型分類13</p><p>　　2.3.4 第四級(jí)按照齒輪的基本參數(shù)分類13</p><p>　　3 汽車齒輪三維參數(shù)化建模18</p><p>

10、　　3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的介紹18</p><p>　　3.2 汽車基準(zhǔn)齒輪的建模簡(jiǎn)介19</p><p>　　3.3 直齒輪的參數(shù)化建模19</p><p>　　3.3.1 直齒輪幾何特征19</p><p>　　3.3.2 漸開(kāi)線直齒輪參數(shù)化建模過(guò)程20</p><p>　　3.4 斜齒輪的參數(shù)

11、化建模23</p><p>　　3.4.1 斜齒輪的幾何特征23</p><p>　　3.4.2 斜齒輪建模的基本思路24</p><p>　　3.4.3 斜齒輪參數(shù)化建模過(guò)程24</p><p>　　3.5 直齒錐齒輪的參數(shù)化建模25</p><p>　　3.51 直齒錐齒輪幾何特征26<

12、/p><p>　　3.52 直齒錐齒輪建模的基本思路26</p><p>　　3.6 蝸桿的參數(shù)化建模27</p><p>　　3.61 蝸輪的幾何特征27</p><p>　　3.62 蝸桿建模的基本思路27</p><p>　　4 建立汽車齒輪零件庫(kù)28</p><p>　　

13、4.1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)的介紹28</p><p>　　4.2 汽車齒輪命名方法30</p><p>　　4.3 汽車齒輪設(shè)計(jì)表的建立31</p><p>　　4.4 汽車齒輪Catalog的目錄建立33</p><p>　　4.4.1 Catalog的建立33</p><p>　　4.4.2 章節(jié)(Ch

14、apters)的建立33</p><p>　　4.4.3 類(family)的建立34</p><p>　　4.4.4 關(guān)鍵字(keywords)的建立35</p><p>　　4.4.5 添加齒輪到Catalog36</p><p>　　4.5 汽車齒輪庫(kù)的使用方法37</p><p>　　4.6

15、 汽車齒輪庫(kù)的管理40</p><p>　　5 結(jié)論與展望41</p><p>　　5.1 結(jié)論41</p><p>　　5.2 存在的不足41</p><p>　　5.3 展望42</p><p><b>　　致謝43</b></p><p><

16、b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　附錄一46</b></p><p><b>　　附錄二46</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)總則</b></p><p>　　1.1 課題的來(lái)源</p><p&

17、gt;　　本課題《基于 CATIA 的汽車齒輪庫(kù)建模方法研究》來(lái)源于湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系汽車教研室。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　1.2.1 齒輪工業(yè)介紹</p><p>　　齒輪常見(jiàn)于現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，它甚至通過(guò)家用車輛和家用器械滲入到尋常百姓的日常生活中。因此，齒輪作為工業(yè)的象征，被畫在

18、我國(guó)莊嚴(yán)的國(guó)徽上。50年代我國(guó)齒輪工業(yè)幾乎從零起步，第一個(gè)五年計(jì)劃期間我國(guó)開(kāi)始發(fā)展齒輪制造業(yè)，至60年代中期奠定了初步基礎(chǔ)，在不同行業(yè)中建立了若干具有代表性的齒輪制造車間。70、80年代后，通過(guò)國(guó)家重點(diǎn)投入和數(shù)量可觀的技術(shù)引進(jìn)，以及改革開(kāi)放政策的深入貫徹，我國(guó)齒輪工業(yè)又有了新的發(fā)展，形成了一個(gè)門類齊全，頗具規(guī)模的工業(yè)。</p><p>　　本世紀(jì)20、30年代后汽車工業(yè)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)的日益規(guī)?；蛊圐X輪成為

19、大批量生產(chǎn)的典型[1]。汽車齒輪一般采用中模數(shù)，高效節(jié)材制齒和滲透淬火工藝，制造精度一般為6~8級(jí)；轎車及客車用的齒輪精度為5~7級(jí)。而且對(duì)組件運(yùn)轉(zhuǎn)性能要求較高，我國(guó)汽車齒輪的產(chǎn)量約占全國(guó)齒輪總產(chǎn)量的1/2左右。</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況</p><p>　　二十一世紀(jì)是一個(gè)高速發(fā)展的世紀(jì)，我國(guó)的各行各業(yè)正以驚人的速度向世界看齊，特別是機(jī)械制造業(yè)正以一個(gè)前所未有

20、的速度在向前發(fā)展。在面向裝配設(shè)計(jì)過(guò)程中，為提高設(shè)計(jì)效率，減少重復(fù)勞動(dòng)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，建立三維零件庫(kù)是必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[2]。在基于 CATIA V5、PRO/E、UG 為平臺(tái)的三維參數(shù)化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，標(biāo)準(zhǔn)件、常用件，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)、尺寸方面都已標(biāo)準(zhǔn)化或部分重要參數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化了，為了避免設(shè)計(jì)人員花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)進(jìn)行這些重復(fù)性的工作，提高設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本，并實(shí)現(xiàn)組件快速、準(zhǔn)確的裝配，按我國(guó)的有關(guān)設(shè)計(jì)

21、標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)利用 CATIA V5 中的 Catalog、PRO/E 中的族表、UG中的 Part families 等開(kāi)發(fā)工具來(lái)建立標(biāo)準(zhǔn)件、常用件的三維參數(shù)化圖庫(kù)尤為重要和必要。</p><p>　　為此，許多企業(yè)經(jīng)常自己建立一些小型的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)或?qū)I(yè)零件庫(kù)。從制造業(yè)全行業(yè)的角度來(lái)看，這樣做不僅導(dǎo)致大量人力、物力和時(shí)間被耗費(fèi)在重復(fù)的工作中，而且由于各單位條件限制及使用目的不同，很難建立一個(gè)完整、通用的零件庫(kù)，對(duì)于因

22、標(biāo)準(zhǔn)改變等情況引起的零件庫(kù)更新也無(wú)法很好地解決。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及其開(kāi)發(fā)技術(shù)的飛速發(fā)展為企業(yè)共享零件庫(kù)服務(wù)提供了手段，在開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下 ASP.NET 技術(shù)與 Web 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的虛擬零件庫(kù)及相應(yīng)的 ASP 服務(wù)平臺(tái)，將能夠使企業(yè)以較少的資金得到范圍更加廣泛、分類更加精細(xì)的零件庫(kù)服務(wù)，達(dá)到支持網(wǎng)絡(luò)化設(shè)制</p><p>　　造和企業(yè)件技術(shù)協(xié)作，提高企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新能力和開(kāi)發(fā)效率的目的。例如，杭州新迪</p>

23、<p>　　數(shù)字工程系統(tǒng)有限公司開(kāi)發(fā)的：三維資源在線網(wǎng)http://www.3dsource.cn/index.html 。在這個(gè)平臺(tái)上，設(shè)計(jì)人員可以輕松找到我們國(guó)家現(xiàn)有的各類標(biāo)準(zhǔn)件、行業(yè)常用件以及供應(yīng)商產(chǎn)品目錄，動(dòng)態(tài)配置、預(yù)覽、并最終下載這些三維產(chǎn)品實(shí)體模型。</p><p>　　齒輪是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機(jī)械零件。齒輪通過(guò)與其它齒狀機(jī)械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭

24、矩、改變運(yùn)動(dòng)方向和改變運(yùn)動(dòng)形式等功能[3]。由于傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)，齒輪機(jī)構(gòu)在汽車工業(yè)產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，其設(shè)計(jì)與制造水平直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在汽車設(shè)計(jì)中齒輪是最常用的零件，但是齒輪的曲線形狀復(fù)雜在很多軟件中是不能直接生成的，需要設(shè)計(jì)人員一步一步地操作，過(guò)程極其繁瑣，設(shè)計(jì)的效率很低，因此對(duì)于汽車齒輪庫(kù)的建模提出了要求。</p><p>　　本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外在這方面的研究情況作了簡(jiǎn)單

25、的調(diào)研，并查閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)二維圖形參數(shù)化和簡(jiǎn)單三維實(shí)體的參數(shù)化的研究較為成熟。對(duì)復(fù)雜的三維實(shí)體的參數(shù)化的造型研究還不多見(jiàn)，特別是像汽車齒輪這類形狀復(fù)雜、精確齒形的三維實(shí)體的參數(shù)化的造型設(shè)計(jì)更為少見(jiàn)。其原因，一是齒輪二維圖形參數(shù)化設(shè)計(jì)能夠滿足傳統(tǒng)的齒輪加工要求，另一方面是運(yùn)用低檔 CAD 軟件對(duì)復(fù)雜的三維實(shí)體很難實(shí)現(xiàn)參數(shù)化虛擬造型設(shè)計(jì)。隨著虛擬制造技術(shù)的迅速發(fā)展，用大型通用的CAD軟件對(duì)汽車齒輪的三維實(shí)體進(jìn)行參數(shù)化虛擬造

26、型設(shè)計(jì)已成為設(shè)計(jì)者的迫切需要[4]。 CATIA V5、PRO/E、UG 等提供的二次開(kāi)發(fā)工具給三維實(shí)體造型提供了極大的方便，它可以避免對(duì)三維實(shí)體的重復(fù)造型，極大地提高設(shè)計(jì)效率。在《計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)》2005年8月第17卷第8期李原《基于 CATIA V5 的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》對(duì)基于 CATIA V5 軟件的航空產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行研究，提出一種基于 CATIA V5 的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)基于CAA-API

27、 的標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)體建模、零件參數(shù)表設(shè)計(jì)、基于Catalog 的標(biāo)準(zhǔn)件層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，</p><p>　　綜上所述，基于 CATIA V5 的汽車齒輪庫(kù)建模有重大的理論和實(shí)際意義。</p><p>　　1.3 綜合分析以及設(shè)計(jì)目的</p><p>　　CAD 是目前世界上最流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，它以功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便、支持多平臺(tái)以及體系結(jié)構(gòu)開(kāi)放等優(yōu)點(diǎn)得到了工程界

28、的廣泛應(yīng)用特別是 CATIA V5 允許用戶對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充和修改即二次開(kāi)發(fā)極大限度地滿足了用戶的特殊要求[4]。 CATIA V5 是法國(guó)達(dá)索公司的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從項(xiàng)目前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。模塊化的 CATIA V5 系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、設(shè)備與系

29、統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。CATIA V5 產(chǎn)品基于開(kāi)放式可擴(kuò)展的 V5 架構(gòu)。通過(guò)使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)，縮短開(kāi)發(fā)周期，CATIA V5 解決方案加快企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的需求的反應(yīng)[5]。自1999年以來(lái)，市場(chǎng)上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。CATIA V5 系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首選的 3D 設(shè)計(jì)和仿真解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計(jì)、電力與電子、消費(fèi)品和通用機(jī)械制

30、</p><p>　　1) CATIA V5 先進(jìn)的混合建模技術(shù)。設(shè)計(jì)對(duì)象的混合建模：在 CATIA V5 的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無(wú)論是實(shí)體還是曲面，做到了真正的互操作；變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，CATIA V5 提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力；幾何和智能工程混合建模：對(duì)于一個(gè)企業(yè)，可以將企業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)積累到 CATIA V5 的知識(shí)庫(kù)中，用于指導(dǎo)本企業(yè)新手，或指導(dǎo)新車型的開(kāi)發(fā)，加速

31、新型號(hào)推向市場(chǎng)的時(shí)間。</p><p>　　2) CATIA V5 具有在整個(gè)產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改功能，尤其是后期修改性。無(wú)論是實(shí)體建模還是曲面造型，由于 CATIA V5 提供了智能化的樹(shù)結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改，即使是在設(shè)計(jì)的最后階段需要做重大的修改，或者是對(duì)原有方案的更新?lián)Q代，對(duì)于 CATIA V5 來(lái)說(shuō)，都是非常容易的事。</p><p>　　3) CATIA V

32、5 所有模塊具有全相關(guān)性。 CATIA V5 的各個(gè)模塊基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)，因此 CATIA V5 的各個(gè)模塊存在著真正的全相關(guān)性，三維模型的修改，能完全體現(xiàn)在二維，以及有限元分析，模具和數(shù)控加工的程序中。</p><p>　　4)并行工程的設(shè)計(jì)環(huán)境使得設(shè)計(jì)周期大大縮短。CATIA V5 提供的多模型鏈接的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式已不再是新鮮的概念，總體設(shè)計(jì)部門只要將基本的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)放出去，各

33、分系統(tǒng)的人員便可開(kāi)始工作，既可協(xié)同工作，又不互相牽連；由于模型之間的互相聯(lián)結(jié)性，使得上游設(shè)計(jì)結(jié)果可作為下游的參考；同時(shí)，上游對(duì)設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的刷新，實(shí)現(xiàn)真正的并行工程設(shè)計(jì)環(huán)境。</p><p>　　5) CATIA V5 覆蓋了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程。 CATIA V5 提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的 2D、3D 參數(shù)化混合建模及數(shù)據(jù)管理手段

34、，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA V5 將機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析及仿真、數(shù)控加工和 CATWeb 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無(wú)紙工作環(huán)境，特別是 CATIA V5 中的針對(duì)汽車、摩托車業(yè)的專用模塊，使 CATIA V5 擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。</p><p>　　CATIA

35、 V5 軟件以其強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)功能在飛機(jī)、汽車等設(shè)計(jì)領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)[20]。與 PRO/E、UG 相比，CATIA V5 提供了更加豐富的建庫(kù)工具以滿足用戶的需求。CATIA V5 采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，集三維實(shí)體、曲面造型、裝配造型、三維工程圖、數(shù)控加工、有限元分析等，特別是其全參數(shù)化和相關(guān)功能強(qiáng)大的實(shí)體造型技術(shù)為一體，為設(shè)計(jì)提供了很大的方便。</p><p>　　因此，本課題選擇 CATIA V5 為操作平臺(tái)

36、，使用方便、操作簡(jiǎn)單。只要通過(guò)鼠標(biāo)拖曳懸著的齒輪即可獲得汽車齒輪的實(shí)體，也可通過(guò)簡(jiǎn)單的復(fù)制得到。齒輪一旦復(fù)制到設(shè)計(jì)環(huán)境中，就形成獨(dú)立的實(shí)體，與齒輪庫(kù)脫離關(guān)系，因此可以利用該齒輪實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　本課題研究的重點(diǎn)是對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類，并完成汽車齒輪庫(kù)的建立。</p><p>　　2 汽車齒輪方案分析</p><p>　　2.1 建立汽車齒輪庫(kù)的方

37、案</p><p>　　在 CATIA V5 下建立三維零件庫(kù)有以下兩種方案：</p><p>　　1) 通過(guò)研究 CATIA V5 內(nèi)置的三維標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的構(gòu)成，摸索出一套利用 Catalog 功能構(gòu)造三維零件庫(kù)的方法。即使用 CATIA V5 軟件提供的 Design Table 功能和 Catalog 功能建立汽車齒輪庫(kù)；</p><p>　　2)使用 Visua

38、l Basic 提供的引用對(duì)象庫(kù)將 CATIA V5 的庫(kù)文件加入程序框架，引用 CATIA V5 的類對(duì)象和函數(shù)等進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)基本上都使用 Visual Basic 開(kāi)發(fā)基于 CATIA V5 的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)，然而所開(kāi)發(fā)的零件庫(kù)系統(tǒng)使用靈活性較差，不能滿足汽車、飛機(jī)等設(shè)計(jì)中頻繁交互的要求。建庫(kù)的整個(gè)過(guò)程工作量大、耗費(fèi)時(shí)間多，容易出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，導(dǎo)致生成的零件誤差相當(dāng)大。因此大

39、大降低了工作效率，而且使用 Visual Basic 開(kāi)發(fā)的零件庫(kù)系統(tǒng)只能在 CATIA V5 的特定模塊下使用交互性太差。</p><p>　　圖2.1 零件庫(kù)建立一般流程</p><p>　　方案二使用 Visual Basic 開(kāi)發(fā)基于 CATIA V5 的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)系統(tǒng)需要對(duì) CATIA V5 進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，必須有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，且需掌握 CATIA V5 接口技術(shù)，使用相對(duì)復(fù)雜

40、。方案一利用Excel表導(dǎo)入一系列的參數(shù)，可自動(dòng)生成一系列的新的齒輪三維模型，達(dá)到三維齒輪模型的設(shè)計(jì)自動(dòng)化?；?Catalog 開(kāi)發(fā)汽車齒輪庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了與 CATIA V5 版本的無(wú)縫連接，直接集成到 CATIA V5 上，系統(tǒng)具有開(kāi)放性的接口，易于擴(kuò)展。</p><p>　　因此，本文采用方案一，即通過(guò)Catalog添加類的功能，將齒輪三維模型導(dǎo)入Catalog中，最終完成汽車齒輪庫(kù)的建立。</p&g

41、t;<p>　　2.2 汽車齒輪分類方案比較</p><p>　　選擇合適的齒輪分類方法，對(duì)于在以后汽車設(shè)計(jì)中，齒輪能否更加方便、迅速調(diào)用起著決定性的作用。因此，選擇最佳的齒輪分類方法具有重要意義。汽車齒輪的分類方法有很多，齒輪按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制

42、齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等[7]。由于汽車齒輪分類方法較多，在本文中選擇了以下三種分類方案：</p><p>　　1)按照齒輪傳動(dòng)類型對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類；</p><p>　　2)按照制造方法對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類；</p><p>　　3)按照齒輪所在的汽車總成對(duì)汽車齒輪分類。</p><p>　　2.2.1 按照齒輪傳動(dòng)類型對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分

43、類</p><p>　　因?yàn)楝F(xiàn)代汽車使用的齒輪中，圓柱直齒輪、斜齒輪、內(nèi)齒輪、標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪、蝸桿這五類齒輪應(yīng)用最為廣泛，其他齒輪應(yīng)用較少，故選擇這五種齒輪作為研究對(duì)象。此種分類方法建立的齒輪庫(kù)齒輪種類齊全，通用性強(qiáng)，還可以在運(yùn)用于其他的機(jī)械設(shè)計(jì)中。但是此種分類方法所需工作量太大，針對(duì)性不強(qiáng)，沒(méi)有針對(duì)汽車特點(diǎn)對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類，而且在實(shí)際設(shè)計(jì)中查詢過(guò)于復(fù)雜，不利于齒輪的快速調(diào)用。</p><

44、p>　　圖2.2 齒輪傳動(dòng)類型</p><p>　　圖2.2 按照方案一選擇的齒輪</p><p>　　2.2.2 按制造方法對(duì)汽車齒輪進(jìn)行分類</p><p>　　按制造方法齒輪分類可將汽車齒輪分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等[8]。汽車齒輪按此方案分類，可以通過(guò)齒輪加工方法、齒輪的材料以及齒輪熱處理方法，搜尋到目標(biāo)齒輪。此方案在齒輪生產(chǎn)加工中

45、非常有幫助，但是在汽車設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪的選用十分不便。</p><p>　　圖2.3 按照方案二選擇的齒輪</p><p>　　2.2.3 按照齒輪所在的汽車總成對(duì)汽車齒輪分類</p><p>　　在汽車上，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、汽車同步器、差速器等總成中齒輪的應(yīng)用最多，因此按照此種方案進(jìn)行汽車齒輪分類，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)設(shè)計(jì)齒輪所屬的汽車總成方便、快速的通過(guò)索引或樹(shù)狀結(jié)構(gòu)對(duì)

46、齒輪庫(kù)進(jìn)行檢索、調(diào)用齒輪。此方案針對(duì)性強(qiáng)，著眼于汽車的設(shè)計(jì)，為設(shè)計(jì)人員提供良好的調(diào)用環(huán)境。在 CATIA V5 的平臺(tái)上，設(shè)計(jì)人員可以輕松找到國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的各類常用汽車齒輪，在設(shè)計(jì)中節(jié)約大量的時(shí)間。</p><p>　　圖2.4 按照方案三選擇的齒輪</p><p>　　2.3 汽車齒輪分類方案分析與確定：</p><p>　　本文對(duì)汽車齒輪第一級(jí)分類，進(jìn)行了詳細(xì)得方

47、案比較與分析，汽車齒輪第二級(jí)、第三級(jí)、第四級(jí)分類只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單得敘述。</p><p>　　2.3.1 第一級(jí)按照汽車總成分類</p><p>　　方案三建立的汽車齒輪庫(kù)是從汽車本身的總成出發(fā)，設(shè)計(jì)人員只需知道設(shè)計(jì)的齒輪屬于汽車哪一個(gè)總成，即可迅速、方便得從齒輪庫(kù)中查詢并調(diào)用所需的齒輪。而其他的方案著眼點(diǎn)并不是汽車，雖然也可以查詢、調(diào)用到所需的齒輪，但是查詢的工作量大、費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，不利于

48、設(shè)計(jì)中成本的節(jié)約。因此，本文采用方案三建立汽車齒輪庫(kù)的第一級(jí)分類方案。</p><p>　　圖2.5汽車齒輪第一級(jí)分類</p><p>　　2.3.2 第二級(jí)按照汽車車型分類</p><p>　　中國(guó)汽車分類標(biāo)準(zhǔn)(GB9417-89)將汽車分類為8類：</p><p>　　1)載貨汽車：微型貨車、輕型貨車、中型貨車、重型貨車；</p&

49、gt;<p>　　2)越野汽車：輕型越野汽車、中型越野汽車、重型越野汽車、超重型越野汽車；</p><p>　　3)自卸汽車：輕型自卸汽車、中型自卸汽車、重型自卸汽車、礦用自卸汽車；</p><p>　　4)牽引車：半掛牽引汽車、全掛牽引汽車；</p><p>　　5)專用汽車：箱式汽車罐式汽車、起重舉升汽車、倉(cāng)柵式汽車、特種結(jié)構(gòu)汽車、專用自卸汽車；&

50、lt;/p><p>　　6)客車：微型客車、輕型客車、中型客車、大型客車、特大型客車；</p><p>　　7)轎車：微型轎車、普通級(jí)轎車、中級(jí)轎車、中高級(jí)轎車、高級(jí)轎車；</p><p><b>　　8)備用分類號(hào)</b></p><p>　　9)半掛車：輕型半掛車、中型半掛車、重型半掛車、超重型半掛車。</p>

51、;<p>　　轎車、客車和貨車都是最普遍最常用的汽車，而越野車、專用車、自卸車和牽引車則具有專門的用途，適宜使用在特殊的環(huán)境和場(chǎng)合中。越野車主要用于壞路或無(wú)路地區(qū)的全輪驅(qū)動(dòng)的汽車，但現(xiàn)在用途已經(jīng)擴(kuò)展為一般商用車；專用車又稱特種車，是一種不同于上述任何類型汽車并具有特種結(jié)構(gòu)，主要用于特殊用途的汽車，例如救護(hù)車、消防車、押鈔車、灑水車、郵政車、電視轉(zhuǎn)播車、油罐運(yùn)輸車、水泥攪拌車等等；自卸車是工礦企業(yè)和建筑工地用于裝載散裝原料、

52、砂土并能使貨箱自動(dòng)傾翻卸貨的汽車；牽引車專門用于牽引掛車的汽車，例如專門牽引集裝箱掛車[10]。</p><p>　　按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)劃分的汽車車型分類太多，而且許多車型的齒輪都是重復(fù)的，對(duì)于齒輪這種通用性強(qiáng)的零件，如果每一類車型的齒輪都設(shè)計(jì)，將大大增加工作量，造成不必要的時(shí)間浪費(fèi)。例如越野車變速器齒輪與許多轎車的齒輪是通用的，一些微型的客車與轎車的齒輪也是通用的。而且在工廠實(shí)際開(kāi)發(fā)中，也是按照微型車變速器、輕型車變

53、速器、中型車變速器、重型車變速器等開(kāi)發(fā)的。如重型變速器開(kāi)發(fā)，有陜西法士特齒輪有限公司、綦江齒輪廠、中國(guó)第一汽車集團(tuán)哈爾濱變速箱廠；輕型車變速器開(kāi)發(fā)，有長(zhǎng)春齒輪廠、唐山愛(ài)信齒輪有限責(zé)任公司；微型車變速器開(kāi)發(fā)，有重慶青山有限公司與哈爾濱東安汽車動(dòng)力股份公司。</p><p>　　因此，將第一級(jí)齒輪中的發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪、變速器齒輪、汽車差速器直齒錐齒輪、汽車同步器齒環(huán)下面按照車型進(jìn)行分類：微型車、輕型車、中型車、重型車。&l

54、t;/p><p>　　將轎車、越野汽車、載貨汽車中微型貨車、客車中微型客車劃分在微型車。自卸汽車中的輕型自卸汽車、半掛車中的輕型半掛車、客車中的輕型客車、載貨汽車輕型貨車劃分在輕型車。自卸汽車中的中型自卸汽車、半掛車中的中型半掛車、客車中的中型客車、載貨汽車中型貨車劃分在中型車。自卸汽車中的重型自卸汽車與礦用自卸汽車、半掛車中的重型半掛車、客車中的大型客車與超大型客車、載貨汽車中的重型貨車和超重型貨車劃分在重型車。&

55、lt;/p><p>　　圖2.6 汽車齒輪第二級(jí)分類</p><p>　　圖2.7 汽車齒輪第三級(jí)分類部分圖</p><p>　　特殊齒輪中主要選用的車型是專用汽車中的起重舉升汽車、輪胎式液壓挖掘汽車以及叉車。</p><p>　　具體方案即第二級(jí)分類方案如圖2.6</p><p>　　2.3.3 第三級(jí)按照齒輪傳動(dòng)類型

56、分類</p><p>　　在發(fā)動(dòng)機(jī)上主要應(yīng)用直齒輪和斜齒輪兩種齒輪，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)下面再分為直齒輪和斜齒輪兩類。變速器齒輪的四種車型可以劃分為直齒輪和斜齒輪，裝載機(jī)的齒輪泵分為直齒輪和直齒錐齒輪。</p><p>　　第三級(jí)分類如圖2.7。</p><p>　　2.3.4 第四級(jí)按照齒輪的基本參數(shù)分類</p><p>　　1)發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪主要包

57、括噴油泵傳動(dòng)齒輪、空壓機(jī)齒輪、機(jī)油泵傳動(dòng)齒輪、機(jī)油泵主動(dòng)齒輪、機(jī)油泵從動(dòng)齒輪、噴油泵傳動(dòng)齒套、曲軸正時(shí)齒輪、凸輪軸正時(shí)齒輪、中間齒輪等等[12]。</p><p>　　根據(jù)興化齒輪廠生產(chǎn)的玉林發(fā)動(dòng)機(jī)SL100、SL300齒輪，湖北齒輪廠生產(chǎn)的康明斯6BT發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪，河北保定齒輪廠生產(chǎn)的4JB1發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪等等，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)通用齒輪。</p><p>　　選擇發(fā)動(dòng)機(jī)通用微型直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m

58、=1、1.5，壓力角a=20°、25°，齒數(shù)20～40。選擇通用的微型斜齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=1.75、2.5，壓力角a=20°，分度圓螺旋角β=29.68°，齒數(shù)20～40。如表2.1、2.2所示。</p><p>　　表2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)微型車直齒輪</p><p>　　表2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)微型車斜齒輪</p><p>　　選擇發(fā)

59、動(dòng)機(jī)通用的輕型直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=2.5，壓力角a=20°、30°，齒數(shù)20～40。選擇通用的輕型斜齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=1.5、2.5、2.75，壓力角</p><p>　　a=20°，分度圓螺旋角β=16°，齒數(shù)20～50。</p><p>　　選擇發(fā)動(dòng)機(jī)通用的中型直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=2、2.5，壓力角a=20°、</p&

60、gt;<p>　　25°，齒數(shù)20～40。選擇通用的中型斜齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=3.75，壓力角</p><p>　　a=20°、22.5°，分度圓螺旋角β=23、24.2°，齒數(shù)20～50。</p><p>　　選擇發(fā)動(dòng)機(jī)通用的重型直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=3.2，壓力角a=15°、20°、</p>&

61、lt;p>　　25°，齒數(shù)20～50。選擇通用的重型斜齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=4.5、5.5，壓力角</p><p>　　a=20°，分度圓螺旋角β=20.65°、26.18°，齒數(shù)20～40。</p><p>　　2)變速器齒輪主要包括倒檔齒輪、一檔齒輪、二擋齒輪、三檔齒輪、倒檔齒套、中間軸、倒車惰輪等等。根據(jù)桂林白城齒輪廠CA141變速器、蘭

62、州汽車齒輪廠LC35-20B1變速器、興化齒輪廠的EQ141變速器、以及其他廠家生產(chǎn)的CASS-20變速器、G601Y 變速器等，選擇變速器通用的齒輪。</p><p>　　選擇微型變速器通用的直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=1、2、2.5，壓力角a=20°，齒數(shù)Z=20～40，微型變速器通用的斜齒輪基本參數(shù)為m=1.75、2、2.5，壓力角</p><p>　　a=20°，螺

63、旋角β為17.5°、29.68°，齒數(shù)Z=20～40。如表2.3、2.4所示。</p><p>　　表2.3 微型車變速器直齒輪</p><p>　　表2.4 微型車變速器斜齒輪</p><p>　　選擇輕型變速器通用的直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=2.5、3、4，壓力角a=20°、30°，齒數(shù)Z=20～50，輕型變速器通用的斜齒輪

64、基本參數(shù)為m=1.5、2.5，壓力角a=15°、20°，螺旋角β=16、17.5°，齒數(shù)Z=20～50。如表2.5、2.6所示。</p><p>　　表2.5 輕型車變速器直齒輪</p><p>　　選擇中型變速器通用的直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=2、2.5、4、4.5，壓力角a=</p><p>　　20°，齒數(shù)Z=20～50，

65、中型變速器通用的斜齒輪為m=3.5、3.75，壓力角a=20°、22.5°，螺旋角β=23°、24.2°，齒數(shù)Z=20～50。</p><p>　　表2.6 輕型車變速器斜齒輪</p><p>　　選擇重型變速器通用的直齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=6.25、8，壓力角a=20°、</p><p>　　30°，齒數(shù)

66、Z=20～45，重型變速器通用的斜齒輪為m=4、4.5、5.5、9、5，壓角</p><p>　　a=20°螺旋角β=20.65°、26.18°，齒數(shù)Z=20～50。</p><p>　　3)汽車同步器用齒環(huán)主要包括一檔從動(dòng)齒環(huán)、二檔齒環(huán)、二檔從動(dòng)齒環(huán)、三檔齒環(huán)、四檔齒環(huán)、中間檔常嚙合齒輪、倒檔從動(dòng)齒環(huán)等。根據(jù)武漢汽車同步器齒環(huán)有限公司生產(chǎn)的長(zhǎng)安 SC1101

67、/2 檔與 SC1101/4 檔齒環(huán)、天津市汽車公司生產(chǎn)的 CA1415/6 檔齒環(huán)以及其他公司生產(chǎn)的CAS520、Q140、IVECO-14/5、CA7220-1同步器齒環(huán)等等。選擇微型車通用的同步器齒環(huán)基本參數(shù)為模數(shù)m=2、2.5，壓力角</p><p>　　a=20°、25°、30°，齒數(shù)Z=20～40。</p><p>　　表2.7 微型車通用的同步器

68、齒環(huán)</p><p>　　選擇輕型車通用的同步器齒環(huán)基本參數(shù)為模數(shù)m=2、2.5，壓力角a=20°、</p><p>　　30°、35°，齒數(shù)Z=30～50。如表2.8所示。</p><p>　　表2.8 輕型車通用的同步器齒環(huán)</p><p>　　選擇中型車通用的同步器齒環(huán)為模數(shù)m=2.5，壓力角a=25

69、76;、30°，齒數(shù)Z=30～50。如表2.9所示。</p><p>　　表2.9 中型車通用的同步器齒環(huán)</p><p>　　選擇重型車通用的同步器齒環(huán)基本參數(shù)為模數(shù)m=2.9、3、3.5，壓力角a=20°，齒數(shù)Z=30～60。如表2.10所示。</p><p>　　表2.10 重型車通用的同步器齒環(huán)</p><p>　

70、　4)汽車差速器直齒錐齒輪主要包括行星齒輪和半軸齒輪。根據(jù)一汽集團(tuán)哈爾汽車齒輪廠生產(chǎn)的捷達(dá)差速器齒輪、天津汽車齒輪廠TJ1010差速器齒輪、四川雅安通工齒輪廠生產(chǎn)的昌河SK410差速器齒輪等，選擇微型車通用的差速器直齒錐齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=2.35、3.816、4.5537、5.3475，壓力角a=14.5°、23.5°，齒數(shù)Z=10～25。選擇輕型車通用的差速器直齒錐齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=4.8、5、5.4，壓力

71、角a=20°、22.5°、23.5°，齒數(shù)Z=10～25。選擇中型車通用的差速器直齒錐齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=6.5，壓力角a=22.5°，齒數(shù)Z=10～25。選擇重型車通用的差速器直齒錐齒輪基本參數(shù)為模數(shù)m=6.5、8、9，壓力角a=20°、22.5°、25°，齒數(shù)Z=10～25。</p><p>　　5)裝載機(jī)齒輪泵主要包括輸出齒輪、中間軸輸

72、出齒輪等等，根據(jù)安陽(yáng)齒輪廠生產(chǎn)的ZL30輪胎式裝載機(jī)齒輪泵等，選擇裝載機(jī)齒輪泵通用的直齒齒輪為模數(shù)m=4、5，壓力角a=20°，齒數(shù)Z=40～65。選擇裝載機(jī)齒輪泵通用的差速器直齒錐齒輪為模數(shù)m=4.8、5、5.4，壓力角a=20°、22.5°、23.5°，齒數(shù)Z=10～25。起重機(jī)齒輪泵主要包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪等等，根據(jù)徐州盛泰吊車配件廠生產(chǎn)SQ4ZB2、SQ3SB2齒輪泵等，選擇起重機(jī)齒輪泵

73、通用的直齒輪為模數(shù)m=3，a=20°，Z=40～85。叉車蝸桿減速器主要包括差動(dòng)小齒輪、半軸齒輪、行星齒輪等等，根據(jù)河南長(zhǎng)葛市金霸建筑機(jī)械廠生產(chǎn)的NY-08叉車，NY-10叉車，NY-15叉車，NY-20叉車，NY-25叉車等，選擇叉車蝸桿減速器通用的蝸桿為模數(shù)m=1.5，a=20°，蝸桿直徑D=20mm，N=4～8。</p><p>　　3 汽車齒輪三維參數(shù)化建模</p>&

74、lt;p>　　3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的介紹</p><p>　　參數(shù)化設(shè)計(jì)是 Refit Building 的一個(gè)重要思想，它分為兩個(gè)部分：參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎。Refit Building 中的圖元都是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是通過(guò)參數(shù)的調(diào)整反映出來(lái)的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建筑構(gòu)件的所有信息[13]。參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使用戶對(duì)建筑設(shè)計(jì)或文檔部分作的任何改動(dòng)都可以自動(dòng)的在

75、其它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來(lái)，采用智能建筑構(gòu)件、視圖和注釋符號(hào)，使每一個(gè)構(gòu)件都通過(guò)一個(gè)變更傳播引擎互相關(guān)聯(lián)。構(gòu)件的移動(dòng)、刪除和尺寸的改動(dòng)所引起的參數(shù)變化會(huì)引起相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的變化，任一視圖下所發(fā)生的變更都能參數(shù)化的、雙向的傳播到所有視圖，以保證所有圖紙的一致性，毋須逐一對(duì)所有視圖進(jìn)行修改。從而提高了工作效率和工作質(zhì)量。用CAD方法開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，零件設(shè)計(jì)模型的建立速度是決定整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率的關(guān)鍵。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性

76、，要在裝配驗(yàn)證、性能分析和數(shù)控編程之后才能確定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。對(duì)于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同大小和形狀的零件模型</p><p>　　在CAD中要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵[13]。參數(shù)化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結(jié)構(gòu)約束和尺寸約束。結(jié)構(gòu)約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平

77、行、垂直、相切、對(duì)稱等；尺寸約束則是通過(guò)尺寸標(biāo)注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間的約束關(guān)系，通過(guò)定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)表示。在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來(lái)指定設(shè)計(jì)要求。要滿足這些設(shè)計(jì)要求，不僅需要考慮尺寸或工程參數(shù)的初值，而且要在每次改變這些設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)來(lái)維護(hù)這些基本關(guān)系，即將參數(shù)分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數(shù)；其二為幾何元素間的各種連續(xù)幾何信息，稱

78、為不變參數(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有的不變參數(shù)。因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖。</p><p>　　參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專用CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。目前，參數(shù)化設(shè)計(jì)中的參數(shù)化建模方法主要有變量幾何法和基于結(jié)構(gòu)生成歷程的方法，前者主要用于平面模型的建立，而后者更適合于三維實(shí)體

79、或曲面模型。</p><p>　　3.2 汽車基準(zhǔn)齒輪的建模簡(jiǎn)介</p><p>　　所謂“汽車基準(zhǔn)齒輪”，就是一系列汽車齒輪之中的代表齒輪。汽車基準(zhǔn)齒輪包含這個(gè)系列汽車齒輪的所有參數(shù)和特征。在建模時(shí)，要求把模型相關(guān)的所有特征用參數(shù)體現(xiàn)出來(lái)，參數(shù)的名稱要求有意義，方便后續(xù)使用；為了避免出現(xiàn)不必要的麻煩，模型草圖要求“全約束”，草圖上的約束尺寸要和已經(jīng)定義的那些參數(shù)相關(guān)聯(lián)。</p&g

80、t;<p>　　3.3 直齒輪的參數(shù)化建模</p><p>　　3.3.1 直齒輪幾何特征</p><p>　　漸開(kāi)線外嚙合齒輪一個(gè)齒的基本齒廓（GB1356-1987）性狀由5段曲線組成，其中兩段對(duì)稱的漸開(kāi)線，一段齒頂圓弧曲線和兩段齒根圓弧曲線[14]。見(jiàn)表3.1所示。</p><p>　　表3.1 直齒輪主要參數(shù)</p><

81、p>　　漸開(kāi)線曲線的參數(shù)方程：</p><p><b>　　其中</b></p><p>　　3.3.2 漸開(kāi)線直齒輪參數(shù)化建模過(guò)程</p><p>　　1)打開(kāi) CATIA V5 進(jìn)入工具—〉選項(xiàng)—〉顯示，選擇在規(guī)格樹(shù)中顯示參數(shù)、關(guān)系。</p><p>　　圖3.1 特征樹(shù)上的參數(shù)</p><

82、;p>　　2) 進(jìn)入創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)，按下 ，增加上述參數(shù)和公式。如圖3.1特征樹(shù)上的參數(shù)。</p><p>　　3)按下圖標(biāo)，設(shè)置規(guī)則（law）。增加規(guī)則 x 并輸入漸開(kāi)線 x 的方程，增</p><p>　　加規(guī)則 y 并輸入漸開(kāi)線y的方程。</p><p>　　4)增加6個(gè)點(diǎn)，類型為在“平面上”。 如圖3.2點(diǎn)定義對(duì)話框。選擇 xy 平面，然后在“H”后的

83、編輯框中按鼠標(biāo)右鍵，選擇編輯公式，輸入`關(guān)系\x`.Evaluate( 0 ) 同樣在“V”后輸入`關(guān)系\y`.Evaluate( 0 )；其他點(diǎn)分別為 `關(guān)系\x`.Evaluate( 0.1 )….`關(guān)系\x`.Evaluate( 0.5 )。</p><p>　　圖3.2點(diǎn)定義對(duì)話框 圖3.3 加入六點(diǎn)的曲線</p><p>　　5)選擇創(chuàng)建樣條曲線命令，分別加入

84、這六個(gè)點(diǎn)，如圖3.3加入六點(diǎn)的曲線。</p><p>　　6)在xy平面上創(chuàng)建一個(gè) 半徑為 r 的圓。</p><p>　　7)在6點(diǎn)形成的曲線延伸，boundary 取端點(diǎn)。如圖3.4 Extrapolate 定義對(duì)話框。作導(dǎo)圓，如圖3.5完成后的導(dǎo)圓。</p><p>　　圖3.4 Extrapolate定義對(duì)話框 </p><p>　　

85、8)建立一個(gè)平面，新平面與yz平面成一夾角，如圖所示，夾角用公式 -360deg/4/Z</p><p>　　給出。如圖3.6平面定義的對(duì)話框。</p><p>　　圖3.5 完成后的導(dǎo)圓</p><p>　　圖3.6 平面定義的對(duì)話框</p><p>　　9)將輪廓線關(guān)于新建的平面做鏡像。</p><p>　　10)

86、用 split 工具將輪廓線剪裁出來(lái)，然后用 join 將這些線條連接起來(lái)，得到了一個(gè)完整的齒形輪廓線。</p><p>　　圖3.7 完整的齒廓線</p><p>　　11)做出另一端面的輪廓線：先用平移工具，創(chuàng)建輪廓線。如圖3.8平移定義的對(duì)話框。然后用rotate工具修改輪廓線，將它旋轉(zhuǎn)合適的角度，如圖3.9 Rotate定義的對(duì)話框。</p><p>　　1

87、2)先前做的齒根圓被切成齒廓線的一部分了，現(xiàn)在還要重新做一個(gè)齒根圓，用extrude工具做出毛坯。</p><p>　　圖3.8 平移定義對(duì)話框</p><p>　　圖3.9 Rotate定義的對(duì)話框</p><p>　　14) 用多截面曲面Multi-sections繪制齒曲面，環(huán)形陣列得出齒輪，然后進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊，用close surface命令分別將兩個(gè)曲面

88、閉合成實(shí)體。</p><p>　　15)用環(huán)形陣列將齒輪的所有輪齒陣列出來(lái)。如圖3.10陣列的定義對(duì)話框。</p><p>　　圖3.10 陣列的定義對(duì)話框</p><p>　　16)至此，整個(gè)齒輪參數(shù)化建模完成。如圖3.11參數(shù)化建立好的直齒輪模型。</p><p>　　圖3.11 參數(shù)化建立好的直齒輪模型</p><p

89、>　　3.4 斜齒輪的參數(shù)化建模</p><p>　　3.4.1 斜齒輪的幾何特征</p><p>　　斜齒輪齒廓在嚙合過(guò)程中，齒廓接觸線的長(zhǎng)度由零逐漸增長(zhǎng)，從某一個(gè)位置開(kāi)始又逐漸縮短，直至脫離接觸，這種逐漸進(jìn)入逐漸脫離的嚙合過(guò)程減少了傳動(dòng)時(shí)的沖擊、振動(dòng)和噪聲，從而提高了傳動(dòng)的穩(wěn)定性，故在高速大功率的傳動(dòng)中，斜齒輪傳動(dòng)獲得了較為廣泛的應(yīng)用。</p><p>

90、;　　由于斜齒輪的齒面為漸開(kāi)螺旋面，故其端面的齒形和垂直于螺旋線方向的法面齒形是不相同的，因此法面參數(shù)和端面參數(shù)也不相同[15]。由于加工的原因法面的參數(shù)都為標(biāo)準(zhǔn)值，但是考慮斜齒輪的幾何尺寸和傳動(dòng)關(guān)系卻是按端面的參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算，所以應(yīng)考慮法面參數(shù)和端面參數(shù)的換算關(guān)系，不涉及法向參數(shù)時(shí)，斜齒齒輪中有如表3.2所示參數(shù)及參數(shù)關(guān)系：</p><p>　　3.4.2 斜齒輪建模的基本思路</p><

91、p>　　斜齒輪與直齒輪相比，就是斜齒輪兩端端面旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，如果旋轉(zhuǎn)角度為零，那這個(gè)斜齒輪就是一個(gè)直齒輪了，因而直齒輪就是螺旋角為零的特殊斜齒輪。因此，我們可以將直齒輪和斜齒輪用同一個(gè)畫法畫出來(lái)，只改變一下參數(shù)（為端面的參數(shù)）就可以輸出不同的直齒或者斜齒的齒輪，大思路如下：</p><p>　　表3.2 斜齒輪主要參數(shù)</p><p>　　1)首先用formula定義齒輪各參數(shù)的關(guān)

92、系；</p><p>　　2)畫出齒輪齒根圓柱坯子；</p><p>　　3)通過(guò)輸入的公式得出一個(gè)齒的齒廓；</p><p>　　4)在曲面設(shè)計(jì)模塊下將齒廓平移到坯子的另一端面（通過(guò)平移復(fù)制一個(gè)新的齒廓到另一端面）；</p><p>　　5)將新的齒廓旋轉(zhuǎn)到特定角度；</p><p>　　6)多截面拉伸成形一個(gè)輪齒；

93、</p><p>　　7)環(huán)形陣列這個(gè)輪齒。</p><p>　　3.4.3 斜齒輪參數(shù)化建模過(guò)程</p><p>　　1)進(jìn)入創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)，選擇 f (x) 功能鍵，增加上述的參數(shù)和公式。</p><p>　　2)參照直齒參數(shù)化建模3~10步驟，創(chuàng)建出一個(gè)漸開(kāi)線。如圖3.12 繪制完成</p><p><b

94、>　　漸開(kāi)線。</b></p><p>　　圖3.12 完成的漸開(kāi)線</p><p>　　3)做出另一端面的輪廓線：用平移工具，創(chuàng)建輪廓線。用rotate工具修改輪廓線，將它旋轉(zhuǎn)合適的角度，角度公式為：depth*tan(beta)/rk*57.3deg。</p><p>　　4)先前做的齒根圓被切成齒廓線的一部分了，現(xiàn)在還要重新做一個(gè)齒根圓，然

95、后用extrude工具做出坯子。</p><p>　　5)用多截面曲面multi-sections做出齒曲面。如圖3.19 multi-sections的定義對(duì)話框。</p><p>　　6)環(huán)形陣列得出齒輪進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模塊，用close surface命令分別將兩個(gè)曲面合</p><p>　　成實(shí)體。如圖3.13工具欄中的close surface功能鍵。<

96、/p><p>　　圖3.13 工具欄中的close surface</p><p>　　圖3.14 參數(shù)化建立的斜齒輪</p><p>　　7)用環(huán)形陣列將齒輪的所有輪齒陣列出來(lái)，至此斜齒輪參數(shù)化建模完成。如圖3.14 參數(shù)化建立的斜齒輪。</p><p>　　3.5 直齒錐齒輪的參數(shù)化建模</p><p>　　3.5.

97、1 直齒錐齒輪幾何特征</p><p>　　直齒錐齒輪在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相交軸之間的傳動(dòng)，兩軸的相交一般采用90°。直齒的輪齒排列在截圓錐體上，輪齒由齒輪的大端到小端逐漸收縮變小。錐齒輪的參數(shù)化建模過(guò)程比較復(fù)雜，參數(shù)化設(shè)計(jì)直齒錐齒輪的過(guò)程中應(yīng)用了大量的參數(shù)與公式。錐齒輪的基本參數(shù)如表所示：</p><p>　　表3.3 直齒錐齒輪的基本參數(shù)</p&

98、gt;<p>　　3.5.2 直齒錐齒輪建模的基本思路</p><p>　　1)在中輸入基本參數(shù)和關(guān)系式。</p><p>　　2)在草繪環(huán)境下創(chuàng)建出基本曲線。</p><p>　　3)創(chuàng)建大端齒輪的基本圓。</p><p>　　4)創(chuàng)建小端齒輪的基本圓。</p><p><b>　　5)創(chuàng)建

99、漸開(kāi)線。</b></p><p><b>　　6)鏡像漸開(kāi)線。</b></p><p>　　7)創(chuàng)建齒根圓特征。</p><p>　　8)創(chuàng)建第一個(gè)輪齒。</p><p><b>　　9)陣列輪齒。</b></p><p>　　3.6 蝸桿的參數(shù)化建模</

100、p><p>　　3.6.1 蝸輪的幾何特征</p><p>　　蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。這種傳動(dòng)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)以及在一定的條件下具有可靠的自鎖性等優(yōu)點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中。</p><p>　　3.6.2 蝸桿建

101、模的基本思路</p><p>　　1)在草繪環(huán)境下，描繪出基本草圖。</p><p><b>　　2)創(chuàng)建出階梯軸。</b></p><p>　　3)螺旋掃描，創(chuàng)建輪齒。</p><p>　　4 建立汽車齒輪零件庫(kù)</p><p>　　4.1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)的介紹</p><p&

102、gt;　　圖4.1 特征樹(shù)上的參數(shù)與設(shè)計(jì)表</p><p>　　參數(shù)（Parameter）在CATIA V5文檔中被作為一個(gè)特征，參數(shù)有自己的“值”，可以用“關(guān)系（Relation）”來(lái)進(jìn)行約束。</p><p>　　關(guān)系（Relation）是知識(shí)工程特征（公式、設(shè)計(jì)表等）的集合。</p><p>　　公式（Formula）定義了一個(gè)參數(shù)是怎樣和其他參數(shù)發(fā)生關(guān)聯(lián)的。

103、</p><p>　　設(shè)計(jì)表（Design Table）是一個(gè)包含一系列參數(shù)的 Excel 或純文本的表格，這個(gè)表格里面的每一列定義了一個(gè)對(duì)應(yīng)參數(shù)的“值”，參數(shù)的名字位于列的第1位；表格中的每一行包含著這些參數(shù)的一個(gè)“系列值”。</p><p>　　Catalog 是一個(gè)供用戶快速調(diào)用CATIA V5模型文件或特征的一個(gè)庫(kù)文件，在Catalog中，用章節(jié)（Chapters）、類(Famil

104、y)、關(guān)鍵字（keywords）等來(lái)管理數(shù)據(jù)</p><p>　　Catalog結(jié)構(gòu)樹(shù)包括：</p><p><b>　　1)Catalog</b></p><p><b>　　2)chapter</b></p><p><b>　　3)family </b></p>

105、;<p>　　4)從其他Catalog中引入的特征</p><p>　　圖4.2 Catalog的主要結(jié)構(gòu)</p><p>　　Catalog 的主要結(jié)構(gòu)：</p><p>　　1)Catalog；</p><p>　　2)章節(jié)Chapter；</p><p>　　3)類Family；</p>

106、<p>　　4)關(guān)鍵字Keyword；</p><p>　　5)零件Component：部件是對(duì)應(yīng)于實(shí)體（entity）的引用（Reference），它帶</p><p><b>　　著關(guān)鍵字顯示。</b></p><p>　　實(shí)體Entities：CATIA V5 模型文檔(CATPart 或 CATProduct...)的引用

107、。</p><p>　　4.2 汽車齒輪命名方法</p><p>　　目前，齒輪只是部分參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。例如：模數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，表4.1，GB/T 1357-87所規(guī)定的模數(shù)系列。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356-88）中規(guī)定，分度圓的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，a=20°。在某些場(chǎng)合，a也有采用其他值的情況[6]。</p><p>　　表4.1 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表（GB/T 1

108、357-87）</p><p>　　注：選用模數(shù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用第一系列，其次是第二系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。</p><p>　　因?yàn)辇X輪參數(shù)沒(méi)有完全標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際上沒(méi)有一個(gè)齒輪命名的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)齒輪廠都有自己的一套命名方式，例如，東風(fēng)變速器廠是按照與齒輪配合的軸的名稱作為齒輪的基準(zhǔn)名稱，輔以數(shù)字進(jìn)行命名。</p><p>　　本文中齒輪命名方法為：</p

109、><p>　　1)直齒輪、內(nèi)齒輪命名： 取直齒輪、內(nèi)齒輪的模數(shù)、壓力角、齒數(shù)作為基本名稱，用所屬的總成、車型、齒輪的傳動(dòng)類型作為輔助說(shuō)明。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)微型車中的直齒輪m=1.5，a=15°，Z=25命名為：m_1.5a_15Z_25_Engine_mini\spur_gear。</p><p>　　2)斜齒輪命名：取斜齒輪的模數(shù)、壓力角、螺旋角、齒數(shù)作為基本名稱，用所屬的總成、車型、

110、齒輪的傳動(dòng)類型輔助說(shuō)明。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)微型車中的斜齒輪m=1.75，a=20°，β=29.68°，Z=25命名為：</p><p>　　m_1.75a_20β_29.68Z_25_Engine_mini\helical_gear。</p><p>　　3)蝸桿命名：取蝸桿的模數(shù)、壓力角、齒數(shù)作為基本名稱，用所屬的總成、車型、齒輪的傳動(dòng)類型輔助說(shuō)明。例如，叉車蝸桿減速器m=

111、1.5，a=20，Z=20命名為：m_1.75a_20β_29.68Z_25_others_fork lift worm retarder\worm。</p><p>　　4)直齒錐齒輪命名：取直齒錐齒輪的模數(shù)、壓力角、小端齒數(shù)、大端齒數(shù)作為基本名稱，用所屬的總成、車型、齒輪的傳動(dòng)類型輔助說(shuō)明。例如，差速器微型車的直齒錐齒輪m=2.35、a=14.5°、Z1=10、Z2=10，命名為：m_2.35a_1

112、4.5Z1_10Z2_10_differential mechanism_mini\bevel gear。</p><p>　　4.3 汽車齒輪設(shè)計(jì)表的建立</p><p>　　1)打開(kāi)一個(gè)已經(jīng)利用參數(shù)化建立好的直齒輪，以此直齒輪作為基準(zhǔn)齒輪。</p><p>　　圖4.3 創(chuàng)建設(shè)計(jì)表對(duì)話框</p><p>　　2)打開(kāi)工具欄設(shè)計(jì)表圖標(biāo)。在