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拖拉机全自动无级变速箱箱体设计
9:29:37 文章来源: 文章作者: 点击数:1844
本科生毕业论文（设计）
&拖拉机全自动无级变速箱箱体设计 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&& &工学院&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&& 机械设计制造及其自动化 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&& &&&&&&&&&&职称:&& 教授&&&&&& &&&&&&
2010 &年& 5月& 11日
摘要…………………………………………………………………………………………2
关键词…………………………………………………………………………………………2
Abstract…………………………………………………………………………………2
Key words……………………………………………………………………………………2
前言……………………………………………………………………………2
1研究方法………………………………………………………………………2
1.1产品三维设计……………………………………………………………………………2
1.2有限单元法……………………………………………………………………………3
1.3 Pro/E简介……………………………………………………………………3
2变速箱箱体的设计……………………………………………………………………3
2.1 设计的主要问题和设计要求……………………………………………………………3
2.2 全自动变速箱方案设计…………………………………………………………………4
2.3全自动变速箱结构设计………………………………………………………………4
2.4& 基于Pro/E的变速箱箱体的三维建模…………………………………………………6
2.5本章总结………………………………………………………………………10
3 基于ANSYS变速箱箱体的静力学分析……………………………………………………11
3.1当前常用的有限元分析软件及其特点…………………………………………………11
3.2变速箱箱体有限元模型的建立及计算…………………………………………………12
3.3变速箱箱体静力分析结果分析…………………………………………………………15
3.4优化设计……………………………………………………………………………16
4装配设计及工程图…………………………………………………………………………17
4．1装配设计…………………………………………………………………………………17
4.2创建工程图…………………………………………………………………22
5总结………………………………………………………………………………………24
致谢………………………………………………………………………………………25
参考文献……………………………………………………………………………………25
拖拉机全自动无级变速箱箱体设计
机械设计制造及其自动化专业学生& &
指导教师&&& &
摘要：箱体的设计是整个拖拉机全自动无级变速箱设计中非常重要的部分。论文以变速箱的总体传动方案为基础，进行了箱体的结构设计，在Pro/E上完成了箱体的三维建模。使用有限元分析软件对箱体进行了强度分析，并且在分析的基础上进行了结构优化。完成了主要零件的装配并导出二维工程图。
关键词：三维建模，变速箱，拖拉机，有限元分析
The case design of full automatic continuously variable transmission
Student majoring in Machine Design & Manufacturing and Their Automation
Abstract：The case design is a very important part of the design of full automatic continuously variable transmission. Based on the overall transmission scheme, this paper made a physical design of the case, and established&the 3D modeling of the case on Pro/E. The case was made a strength analysis by using finite element analysis software. The assembly of main components was finished and the two-dimensional drawings were exported.
Key words: 3D Modeling；transmission；tractor；Finite element analysis
在拖拉机传动系统中,变速箱包含了大部分重要零部件,是拖拉机产品设计中最受重视及新技术、新工艺采用最多的部分。
全自动无级变速器是未来变速器的发展趋势。自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。换挡和起步控制是自动变速器控制功能的关键。其中换挡规律是自动变速器的核心问题, 它将直接影响车辆的动力性、燃油经济性、通过性及对环境的适应能力
无级变速传动是车辆理想的传动方式, 装备无级变速器的车辆比装备多档变速器的车辆具有更优的动力性和经济性, 然而车辆的动力性和经济性在某种意义上是相互矛盾的, 需要依据人们的实际要求采用有效的方法来寻求两者之间的平衡, 国内外相关机构都对此进行了大量研究。
变速箱箱体是变速箱的重要部件之一，起着支承并包容传动零件的作用。变速箱箱体向着体积越来越小，重量越来越轻的方向发展，而对精度的要求也越来越高。
1.１产品三维设计
“产品设计从三维开始”具有 “二维图纸设计”不可替代的深远意义,人们的最原始的设计的冲动都是从三维形象开始的,设计制造的结果也是三维的实体。但是这之间传递的信息却是二维图形,这是一种不得已的颠倒。在计算机上直接用三维图形表达设计意图、直观地观察设计结果、自动生成二维工程图纸，应该说这是设计史上认识规律的大变革。三维设计的软件具有参数化的功能，用尺寸驱动三维实体模型，修改设计极其方便。可以从三维的装配设计入手修改，修改的结果自动影响三维的零件。三维实体的修改，也会直接引起二维工程图的改变。二维设计难以表达清楚的复杂产品结构和自由曲线面外型，装配干涉以及产品的质量、形心、体积等物性信息，用三维设计软件可轻松解决。三维的设计模型可以直接供给后续的分析系统（如运动力学仿真、有限元分析、数控加工与仿真等）有效的设计数据。
1.2有限单元法
有限元单元法,又称有限元法,有限单元法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，是20世纪50年代首先在连续力学领域――飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快就广泛地用于求解热传导、磁场、流体力学等连续性问题。
近年来，CAD技术的发展使得工程师们在设计时，生成的设计方案为产品的三维电子模型。这些三维电子模型一般都可以直接转换成有限元分析模型。这样，工程师们可以边设计边利用有限元法对自己设计的方案进行各种性能和安全性的分析，随时修改设计方案使其达到优化。从而大大提高了产品的研制速度和质量，降低了产品的研制成本和开发周期。有限元法技术的发展和完善以及应用的普及，使得其已在许多领域内取代了一些过去必不可少的，费时且昂贵的模型试验。随着有限元技术的日益发展和完善以及人们对各种自然现象认识的越来越深刻，有限元法将逐步在越来越多领域内取代各种实样试验和模型试验。从而进一步在幅度降低产品的研制开发周期和研制成本，提高产品在市场上的竞争力。
1.３Pro/E简介
Pro/ENGINEER是美国PTC公司研制的一套由设计到制造的自动化软件,是基于特征的参数化实体造型系统。该公司最新推出的Pro/ENGINEER Wildfire版,功能更加强大,将三维设计软件无论从易用性、设计的高效率,还是功能的实用性等方面都推向了一个新的高度,为工业产品设计提供了完整的解决方案。
Pro/Engineer软件不仅提供了参数化、特征化定义实体造型的功能,使设计变得更加简易和灵活。而且它提供了强大的装配功能,包括定义不同零部件之间的位置约束关系,生成爆炸视图,进行零部件之间的干涉检查。
2& 变速箱箱体的设计
2．1& 设计的主要问题和设计要求
箱体设计首先要考虑箱体内零件的布置及与箱体外部零件的关系, 确定箱体的形状和尺寸，此外还应考虑以下问题：
1)应具有足够的静态刚度和较高的动态刚度；
2)应具有较好的动态特性。这包括较大的动刚度；与其他部件相配合，避免整机的各阶固有频率与激振频率相重合而产生共振；避免发生薄壁振动而产生噪声等；
3)变速箱的设计应使得整个设备的热变形较小；
4)具有良好的工艺性以便于制造和装配；
5)安全保护和密封作用，使箱体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔热和隔音作用；
6) 改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。
2．2& 变速箱箱体方案设计
本课题所要研究的是拖拉机全自动无级变速箱箱体，目前所使用的变速箱箱体种类很多，但基本上都要求箱体体积小，重量轻，具备足够的静态刚度和较高的动态刚度，并且使装配简单并且精度高。
2．1．1& 壳体方案的选择
根据目前的箱体种类，可以将箱体分为上下壳体，也可以从箱体的侧面开槽，端面开孔。将箱体分为上下壳体会方便加工，但在装配时难以保证装配精度。选择侧面开槽，端面开孔的方案，不仅能够满足装配要求，使得结构紧凑，设计方便，同时也利于建立三维模型和有限元分析。因此选择后一种方案，即从侧面开槽，端面开孔，然后在侧面分别装上油泵和油路板。在设计箱体的时候首要考虑的是变速箱的传动方案，因为箱体的功能主要是支承并包容各种传动零件。
图2-1是变速箱的总体设计方案。
图2-1拖拉机全自动无极变速箱总体设计方案
在箱体的端面上需要开两个个孔，因为有两根轴需要支撑。其中，输入轴用于传递动力， II轴是齿轮传动的支撑轴。在箱体的底面有制动器K1、K2和制动器KV需要支撑。
2．1．2& 主要部件的布置方案
选择了侧面开槽，端面开孔的壳体方案之后，我们将油泵和油路板布置在槽的盖板上，通气孔、润滑油孔等部分布置在箱体的上方，油面指示器和放油孔布置在箱体的另一侧面上。
2.3&&&&&&& 变速箱箱体结构设计
箱体的形状和尺寸常由箱体内部零件及内部零件间的相互关系来决定，决定箱体结构尺寸和外观造型的这一设计方法称为结构包容法，当然还应考虑外部有关零件对箱体形状和尺寸的要求。
2．3．1& 箱体的毛坯、材料及热处理
1）箱体的毛坯。选用铸造毛坯，因为铸造容易铸造出结构复杂的箱体毛坯， 并且铸造箱体的热影响变形小，吸振能力较强，也容易获得较好的结构刚度。
2）箱体的材料和热处理。选择铸铁，因为铸铁流动性好，收缩较小，容易获得形状和结构复杂的箱体。铸铁的阻尼作用强，动态刚性和机加工性能好，价格适度。并且它的抗压强度大，为本身抗拉强度的3～4倍，消震能力强，比钢大10倍。
3）箱体的热处理。铸造毛坯中的剩余应力使箱体产生变形，为了保证箱体加工后精度的稳定性，对箱体毛坯或粗加工后要用热处理方法消除剩余应力，减少变形。常用的热处理措施有以下三类：
&&& A)热时效。铸件在500～600℃下退火，可以大幅度地降低或消除铸造箱体中的剩余应力。
B)热冲击时效。将铸件快速加热，利用其产生的热应力与铸造剩余应力叠加，使原有剩余应力松弛。
C)自然时效。自然时效和振动时效可以提高铸件的松弛刚性，使铸件的尺寸精度稳定。
选择箱体的材料为灰铸铁HT200，其密度为7340kg/m3,弹性模量为1.3ellpa，泊松比为0.25。
2．3．2& 箱体结构参数的选择
1）壁厚。箱体的材料为灰铸铁，长度为L=1928.8mm，高度为H=1080mm，宽度为B=847mm，查《机械设计课程设计手册》表1-36，最小壁厚为15～20mm，取壁厚t为20mm。
2）加强筋。为改善箱体的刚度，尤其是箱体壁厚的刚度，常在箱壁上增设加强筋，若箱体中有中间短轴或中间支承时，一般设置横向筋板。筋板高度H不应超过壁厚t的（3～4）倍，超过此值对提高刚度无明显效果，外表面筋厚一般为0.8t,内腔筋厚一般为（0.6～0.7）t，筋的高度小于或等于5t。
在箱体支撑轴承的凸台周围需增设加强筋。筋厚为0.8×20=16mm，筋的高度H=60mm,箱体内腔的筋厚为0.65×20=13mm。
3)孔和凸台。
箱体内壁和外壁上位于同一轴线上的孔，从机加工角度要求，单件小批量生产时，应尽可能使孔的质量相等；成批大量生产时，外壁上的孔应大于内壁上的孔径，这有利于刀具的进入和退出。箱体壁上的开孔会降低箱体的刚度，实验证明，刚度的降低程度与孔的面积大小成正比。在箱壁上与孔中心线垂直的端面处附加凸台，可以增加箱体局部的刚度；同时可以减少加工面。当凸台直径D与孔径d的比值D/d≤2和凸台高度h与壁厚t的比值t/h≤2时，刚度增加较大；比值大于2以后，效果不明显。如因设计需要，凸台高度加大时，为了改善凸台的局部刚度，可在适当位置增设局部加强筋。见图2-2。
图2-2 孔和凸台
4)连接和固定
箱体连接处的刚度主要是结合面的变形和位移，它包括结合面的接触变形，连接螺钉的变形和连接部位的局部变形。为了保证连接刚度，应注意以下几个方面的问题：
重要结合面表面粗糙度值Ra应不大于3.2um，接触表面粗糙度值越小，则接触刚度越好。
合理选择联结螺钉的直径和数量，保证结合面的预紧力。为了保证结合面之间的压强，又不使螺钉直径太大，结合面的实际接触面积在允许范围内尽可能减小。
查《机械设计手册-联接与紧固（单行本）》选择端盖上的螺栓螺纹规格为M10，公称长度为L=34mm、性能等级为8.8级、表面氧化、A级的六角头螺栓全螺纹。
查《机械设计课程设计手册》选择油路板的螺钉规格为 M10、公称长度 mm、性能等级为4.8级、不经表面处理的开槽沉头螺钉，检查孔盖上的螺钉规格为 M8， 。
2.4&&&&&&& 基于Pro/E的变速箱箱体的三维建模
变速箱箱体是变速器重要组成部分，它起着支撑和包容各种传动零件的作用，使它们能够保持正常的运动关系和运动精度。箱体还可以储存润滑剂，实现各种运动零件的润滑。同时它还具有安全保护和密封作用，使箱体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人生安全，并有一定的隔振、隔热和隔音作用。
下面详细介绍变速箱箱体主要结构的设计：
1）润滑油孔。如图2-3变速箱箱体设计有一个润滑油孔，以提供润滑油，起到润滑降温的作用。
图2-3 润滑油孔
2）轴位置设计。在端面上主要有两根轴需要支撑，两根轴成竖直线布置，在端面上开两个孔用于支撑，孔的位置如图2-4所示。
图2-4 端面上支撑轴的孔
3）结构圆角设计。如图2-5所示,圆角半径为15mm。由于变速箱毛坯是铸件，铸件壁的连接处应该有圆角，不允许转角久无圆角，否则会产生金属积聚的热节，导致铸件产生缩孔、缩松等缺陷，产生应力集中。铸件结构圆角的大小必须与壁厚想适应，根据《材料成形工艺基础》表5.2[11]，取R为15mm。
图2-5 结构圆角
4）侧面两矩形槽的设计。侧面开两槽由于转配油泵和油路板，同时也用于装配齿轮等零部件，如图2-6所示。
图2-6 侧面矩形槽
&5）通风装置。如图2-7所示，变速器在工作过程中会使温度升高，在箱体上方设计通风装置，方便及时散热。
图2-7 通风装置
6）轴承凸台设计。如图2-8箱体端面是用以放置各轴支承件处，设计有安装轴承的轴承凸台。并在各轴轴承凸台出设计加强筋来提高变速箱的局部强度。
图2-8 轴承凸台
7）换挡轴的设计，如图2-9所示是换挡时用到的高档轴和低档轴。
图2-9 换挡轴
8)检查孔及其盖板。为检查传动零件的啮合情况，应在箱体的适当位置设置检查孔，如图2-10所示，检查孔的盖板平时用螺钉固定在箱体上。盖板上设置4个螺钉孔，螺钉直径为M11。
图2-10 检查孔及其盖板
9)油面指示器和放油孔的设计。检查变速器内油面的高度，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器。换油时，排放污油和清洗剂，应在油箱座、油池的最低位置出开设放油孔。油面指示器和放油孔如图2-11所示。
图2-11 油面指示器和放油孔
2.5&&&&&&& 箱体的受力分析
2．5. 1 传动系主要基础数据
该行星齿轮传动的输入功率为180马力（132.39kw），输入转速 =2200r/min，轮边减速比 ，轮胎的半径 mm，拖拉机最终转速范围为 kw/h。
2．5. 2 箱体支撑孔的受力计算
根据变速箱齿轮传动系中的受力分析，可得到箱体端面内孔的受力如表2-1所示。
表2-1 箱体端面内孔的受力
&& &&&&&II轴
&&& &1618.8N
&& &&&384.6N
由表2-1,可知箱体左端支撑输入轴的圆孔受力最大，应进行有限元分析。
2.6&&&&&&& 本章总结
变速箱箱体采用三维造型设计具有如下优点：工程设计人员只需要在机械设计、材料、结构、制造等必要的理论支持下，即可进行产品设计，不必要具有同类产品的设计经验。设计者可以非常方便地增减所设计产品的结构来满足产品功能需求，在二维产品开发中，这种改动是非常困难、繁琐的过程。可见，产品基于三维设计可以极大地释放设计人员的创造性。
三维产品设计不仅在产品结构设计方面显示了巨大的优点，在产品后续优化设计方面也表现出二维设计无法望其项背的优势。二维设计结束后，一般需要制作产品样机来检测产品在设计上是否存在结构、强度等方面的缺陷，一旦发现有重大缺陷，必需重复前面的庞大的工作量。而三维产品设计可以直接通过商用机构仿真、有限元分析软件，发现产品可能会出现的缺陷，及时修改，为制作出符合设计要求的样机提供了可靠的保障。
3& 基于ANSYS变速箱箱体的静力学分析
传统变速箱等箱体零件的设计，缺少轴类零件设计的成熟的理论支持，大多数设计经验公式不能够保证精确地设计。设计者往往通过类比同类产品进行设计，仅依据经验增加箱体的壁厚来提高箱体刚度，这样做的结果，只会增加生产材料的使用量，最终产品变重、成本变高。现代设计方法中的有限元法可以极大地改善如此局面，有限元法可以计算出在给定工作条件下零件的应力、应变分布情况，各阶振型的固有频率，这些计算结果为分析所设计的零件是否合理、是否具有足够的强度，进一步改进设计提供了可靠的理论依据。
3.1当前常用的有限元分析软件及其特点
目前对机械零件进行有限元分析一般采用通用有限元分析软件,如ANSYS、I-DEAS、MARC和SAP等。它们拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器,并且具有相对独立前、后处理模块,可以独立完成多学科、多领域的工程分析问题。其缺点是前处理模块中的几何建模功能不强,无法完成复杂模型的建模,因此降低了结构分析结果的可信度,影响工作效率。一些流行的三维设计软件却具有极强的几何模型的建模功能,例如,Pro/ENGINEER、UG等等。这些三维设计软件可以完成一些复杂的几何模型的建模工作。为了解决通用有限元分析软件建模功能较弱的缺点,当前普遍采用软件间的数据转换,即采用三维设计软件进行精确的三维建模,通过标准数据接口将模型以IGES、DXF或STEP格式读入到通用有限元分析软件中,然后通过该软件进行精确计算。在模型转换过程中常常会出现一些问题,特别是一些复杂模型转换到有限元软件后会出现一些面和线的丢失、无法对模型中的一些特征进行网格划分等等问题。所以通常需要对这些复杂的模型进行简化。
ANSYS公司的ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，该软件可浮动运行于从PC机、NT工作站、UNIX工作站直至巨型机的各类计算机及操作系统，数据文件在所有的产品系列和工作平台上均兼容，这样就保证了所有ANSYS用户的多领域多变工程问题的求解。基于Motif的菜单系统使用户能够通过对话框、下拉式菜单和子菜单进行数据输入和功能选择，方便用户操作。在产品设计中，用户可以使用ANSYS有限元软件对产品性能进行仿真分析，发现产品问题，降低设计成本，缩短设计周期，提高设计的成功率。ANSYS软件能与大多数CAD软件实现数据共享与交换，如Pro-E、NASTRAN、UG、I-DEAs、AutoCAD等，它是现代产品设计中高级的CAD/CAE软件之一。
3.2 变速箱箱体有限元模型的建立及计算
3．2．1 几何模型的建立
本章用于静力分析的模型,是第二章在Pro/E设计建模完成的变速箱箱体(见图2-5～图2-11)。当建模完成后，单击ansys10.0，进入有限元分析模式。
1)&&&&& 选择单元类型
执行Main Menu&Preprocessor&Element type&Add/Edit/Delete命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮，弹出Library of Element Types对话框，如图3-1所示，在左面滚动栏中选择Structural及其下的Solid，在右面的滚动栏中选择10node 92，单击OK按钮。
图3-1 选择单元类型
2)&&&&& 定义材料属性
执行Main Menu&Preprocessor&Material Props&Material Model 命令，弹出Define Material Model Behavior对话框，如图3-2所示，在其右边的菜单中，连续双击Structural&Linear&Elastic&Isotropic后又弹出一个Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框，如图3-3所示，在EX后面的文本框中输入“2.1E+011”，在PRXY文本框中输入0.25，单击OK按钮，关闭该对话框。
图3-2 材料属性列表
图3-3 材料属性定义对话框
3)&&&&& 网格划分
执行Main Menu&Preprocessor&Meshing&Mesh&Volumes&Free命令，生成的网格如图3-4所示。
图3-4 FREE划分后的网络模型
4)&&&&& 定义载荷
支撑轴承的内孔表面所受压力最大，所以主要分析内孔表面的受力，如图3-5所示
图3-5 施加载荷后的模型
5)&&&&& 施加约束
执行Main Menu&Solution&Loads-Apply&Structural-Displacement&On Areas命令，对箱体的底面A6添加约束，在Lab2项中选择ALL DOF，单击OK按钮。
执行Main Menu& Solution&Define Loads&Operate&Transfer to FE&Constraints命令，弹出转换实体模型的位移约束对话框，单击OK按钮，将实体模型上的位移约束转换到有限元模型上，载荷示意如图3-6所示。
图3-6 施加位移约束后的有限元模型
6)&&&&& 求解计算
执行Main Menu& Solution&Solve命令，弹出一个求解计算对话框，再单击OK按钮。求解当前载荷步开始，直到弹出一个Solution is done对话框，单击Close按钮，求解过程结束。
3.3变速箱箱体静力分析结果分析
3．3．1 位移结果分析
从图中可以看出，工作时变速箱箱体的最大位移量为0.270E-09mm，如图3-7所示。
图3-7 模型变形图
3．3．2应力结果分析
在课题给定的工作条件下，变速箱箱体在工作时的应力分布情况见图3-8,可以看出变速箱箱体的最大应力值为0.73981Mpa,分布在变速箱支撑轴承座的孔的内表面,而绝大多数地方的应力值都不大。变速箱的工作材料是HT200,其强度极限为200Mpa,所以设计的变速箱箱体远远满足强度要求。
图3-8 模型应力图
3.4优化设计
由上节变速箱静力分析结果可知，变速箱的应力、应变都远低于其强度极限。说明变速箱在设计过程中可能存在箱壁设计过厚、用于提高强度的加强筋设计过多等问题，存在进一步优化的可能。
3．4．1结构优化
1)&&&&& 减小壁厚。将变速箱的壁厚统一下调2mm，
2)&&&&& 去掉端面下面凸台的加强筋。由于上面凸台的高度较大，需要保留加强筋以提高刚度。
因为本文在对变速箱箱体结构优化的依据只是它的静力分析结果，没有考虑它的模态、动态等特性，为了保证变速箱箱体在其它方面的分析也能达到强度要求，所以没有对变速箱箱体进行大幅度的调整。以上两种做法都可以减少生产变速轴箱时材料用量、节约成本，同时不会增加其生产工艺难度、不会影响其功能结构，也不会使变速箱的刚度下降很多。
3．4．2优化前后结果对比
从图3-9可以看出,优化后的变速箱箱体的应力与应变还是远低于其极限强度。优化后变速箱的最大应力值为1.111 Mpa,比优化前少多了不到0.4Mpa；在应变方面，优化后的最大变为0.474E-09mm,比优化前多了0.204E-09mm。优化后变速箱箱体的应力与应变还是远低于其极限强度，该优化结果可行。
图3-9 优化后的应力图
4装配设计与工程图
4．1装配设计
虚拟装配是产品数字化定义中的一个重要环节,在对部件或整体进行有限元分析或动态分析之前要先将它们装配起来。其内涵就是在计算机上完成产品零部件的实体造型、装配、干涉分析等设计过程,并通过统一的产品数据管理实现三维设计过程与产品零部件制造、装配过程的高度统一。基于Pro/ENGINEER平台的虚拟装配模块很好地解决了这一问题,只须定义出各零件之间的关系,系统就会根据给出的约束函数,实现零件自动装配。如果改变原设计,与其相关的零件位置就会自动改变。
在本节中需要将箱体部分与端盖装配在一起，步骤如下：
1)&&&&& 插入元件1，如图4-1所示，是箱体主体部分。
图4-1 箱体主体部分
2)&&&&& 插入元件2，如图4-2所示，是端盖部分。
图4-2 端盖
3)&&&&& 在Pro/ENGINEER平台中将两部分装配在一起，如图4-3所示。
图4-3 箱体主体部分与端盖的装配结果
4)&&&&& 插入元件3，如图4-4所示，是油路板部分。
图4-4 油路板
5)&&&&& 在Pro/ENGINEER平台中将两部分装配在一起，如图4-5所示。
图4-5 箱体主体部分与油路板的装配结果
6)&&&&& 插入元件4，如图4-6所示，是视孔盖板部分。
图4-6 视孔盖板
7)&&&&& 在Pro/ENGINEER平台中将两部分装配在一起，如图4-7所示。
图4-7 视孔盖板的装配结果
8)&&&&& 插入元件5，如图4-8所示，是油标尺部分。
图4-8 油标尺
9)&&&&& 在Pro/ENGINEER平台中将两部分装配在一起，如图4-9所示。
图4-9 油标尺的装配结果
图4-9也是所设计的变速箱箱体。
4.2创建工程图
目前一般制造工厂在制造生产某种零件时，其习惯依据依然是二维图，将变速箱箱体的二维图绘出是非常必要的。Pro/E的制图功能非常强大，完成零件和装配设计后，可以将其模型输出二维零件图和装配图，也可根据需要建立三视图、剖视图以及局部视图，图纸中的视图都是相关的。当修改了某一视图的一个尺寸后，系统会自动更新其他相关的视图。而且修改图纸中的任何尺寸，都会在模型中自动更新。反之，在模型中做出其不意的修改，也会在二维图工程图中得到反映。另外，可以通过软件提供的数据接口，方便的转化为其他软件（例如AutoCAD）可以识别的格式。
4．2．1新建工程图
在工具栏中单击新建文件的按钮 。选取文件类型，输入文件名，取消使用默认模板。在弹出的文件“新建”对话框中，进行下列操作：选择类型选项组中的绘图图单选按钮。在名称文本框中输入工程图的文件名biansux_drw。取消“使用缺省模板”中的勾号，不使用默认的模板。单击“确定”按钮。
选取适当的工程图模板或图框模式。在“新制图”对话框中进行如下操作：单击“浏览”按钮，选取模型文件。在“指定模板”选取其中的“空”按钮，“方向”当中选择“横向”，“大小”中选取“A0”。
4．2．2创建主视图
在绘图区中右击，在系统弹出的快捷菜单中选择“插入普通视图”，在操作界面的下方提示 ，在屏幕图形区选择一点。系统弹出的“绘图视图”对话框。
在“绘图视图”对话框中，选择“类别”下的“视图类型”；在对话框右面的“视图方向”的选项组中，选中“选取定向方法”中的“几何参照”单选按钮。单击对话框中“参照1”旁的箭头，在弹出的的方位列表中，选择“前面”选项，再选择图4-5中的模型表面，这一步的操作意义是将所选的模型表面放置在前面，即与屏幕平行的位置。对“参照2”进行同样的操作,最后按“确定”即可创建主视图(图4-6)。
图4-5 变速箱轴测图 &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&图4-6 变速箱主视图
4．2．3创建投影图
选择如图已创建成功的主视图，然后右击，在系统弹出的快捷菜单中选择的“插入投影视图”命令。在系统 的提示下，在图形的左边任意选择一点（因为PTC是美国开发的软件，按照其国内习惯认采用第三视角，不符合国内的习惯，如果投影图先创建在主视的图的左边，然后移动至右边，即可生成符合国内习惯的第一视角），即可成功创建左视图(图4-7)。
4．2．3创建剖视图
选择如图已创建成功的主视图，然后右击，在系统弹出的快捷菜单中选的“插入投影视图”命令，在系统 的提示下，在图形上边任意选择一点（理由见上），成功创建俯视图；双击上一步创建完成的俯视图，系统弹出“绘图视图”对话框。在“绘图视图”对话框中，选择“类别”选项组中的“剖面”，将“剖面选项”设置“2D截面”，然后单击“+”按钮，将“模型边可见性”设置为“全部”，在“名称”下拉表框中选取剖截面“基准面”，在“剖切区域”下拉表框中选择“完全”，单击对话框中的“确定”按钮，关闭对话框，可以成功创建剖视图（图4-8）。
图4-7 变速箱左视图&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&图4-8 变速箱剖视图
4．2．5格式转换
通常我们已经习惯于AutoCAD制图的各项功能，所以在这里将在Pro/E里的工程图格式转换为可以在AutoCAD打开、修改的格式。在完成其他辅助视图和尺寸标注后，单击工具栏“文件”，选择“保存副本”命令，将保存格式设为“*.dwg”，单击“确定”系统会自动转换格式。
本文在应用三维产品设计和有限单元法基础上，设计了拖拉机全自动无级变速器的箱体并对其做了静力分析。所做的主要工作及结论如下：
1)&&&&& 根据题目所给的条件及同组同学所提供的设计方案，以传动系统为基础,完成了箱体的方案设计，根据传统箱体类零件设计的要求,利用Pro/E设计并建立了变速箱箱体的三维模型。
2)&&&&& 利用Ansys软件对建模变速箱箱体做了静力分析，并根据分析结果对箱体进行了优化。
3)&&&&& 完成了主要零件的装配，并由变速箱的三维模型导出了二维工程图。
在我论文完成之际，首先要向我的导师朱思洪表示衷心感谢，他广泛的知识面、对
问题的独特见解，给予了我很大的启迪、让我在研究中理清了思路。
同时我感谢同组的王宝梁、安曙光、王志成同学，他们在我完成论文期间给了我很大的帮助，给我指出了许多不足，使我及时地发现了问题。
最后要感谢我的班主任刘学军和所有给我授过课的老师，你们教的知识我会一辈子受用。
参考文献：
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[5] 周纪良.拖拉机变速箱的结构型式和结构谱[J].农业机械学报,): 47-63.
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[7] 蔡学熙. 现代机械设计设计方法实用手册[M].北京:化学工业出版社, 9.
[8]李军辉,谭建平,熊勇刚等. 基于ANSYS 的可转位刀片有限元分析[J]. 机械设计与研究，)：38～40.
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[15] Shim，Velusamy，Pradheep C.Suspension design and dynamic analysis of a lightweight vehicle[J]. International Journal of Vehicle Design，Volume 43，.
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[17]N.D.Manring, G.R.Luecke. Modeling and designing a hydrostatic transmission with a fixed-displacement motor［J］.Dyn.Syst. Measure.Control, C49.
本科生毕业论文（设计）成绩评定表
（由指导教师填写）
机械设计制造及其自动化
拖拉机全自动无级变速箱箱体设计
一、对待毕业实习的态度及实习期间遵守纪律情况
优良（15―11分）
一般（10―6分）
较差（5―0）
二、观察、收集、整理、查阅资料及运用数据的水平
优良（30―21分）
一般（20―11分）
较差（10―0分）
三、学生的独立工作能力和动手能力
优良（20―16分）
一般（15―11分）
较差（10―0分）
四、毕业论文写作的规范化程度
优良（15―11分）
一般（10―6分）
较差（5―0分）
五、毕业论文（设计）总体评价
优良（20―16分）
一般（15―6分）
较差（5―0分）
评定意见、成绩及能否提交答辩：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
指导教师签名：&&&&&&&&& &单位公章：&& &&&&&&&年&& 月&& 日
本科生毕业论文（设计）成绩评阅表
（由评阅教师填写）
机械设计制造及其自动化
拖拉机全自动无级变速箱箱体设计
一、论文选题的价值与合理性
优秀（15―11分）
一般（10―6分）
较差（5―0）
二、论文的难度、工作量大小和创新性
优秀（30―21分）
一般（20―11分）
较差（10―0分）
三、数据资料分析、归纳、概括及运算的能力
优秀（20―16分）
一般（15―11分）
较差（10―0分）
四、文字表达水平、文章的逻辑性
优秀（15―11分）
一般（10―6分）
较差（5―0分）
五、论文写作的规范化程度
优秀（20―16分）
一般（15―6分）
较差（5―0分）
评阅意见、成绩及能否提交答辩：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
评阅教师签名：&&&&&&&&&&&& &&&&&&&年&& 月&& 日
本科生毕业论文（设计）答辩及综合评分表
（由答辩小组填写）
机械设计制造及其自动化
拖拉机全自动无级变速箱箱体设计
一、内容的科学性、应用性和创新性
优秀（30―21分）
一般（20―11分）
较差（10―0）
二、论文写作水平及知识面掌握程度
优秀（30―21分）
一般（20―11分）
较差（10―0分）
三、语言表达能力、逻辑思维能力、回答问题的正确性
优秀（40―31分）
一般（30―11分）
较差（10―0分）
论文答辩成绩：
答辩小组负责人（签名）：&&&&&&&&&& &&&&&&年&& 月&& 日
本科生毕业论文（设计）综合评定成绩
（由答辩委员会填写）
开题报告成绩10%
中期检查成绩10%
指导教师评定成绩30%
毕业论文（设计）评阅成绩30%
毕业论文（设计）答辩成绩20%
综合评定成绩100%
注：综合评定成绩等级：优秀（90-100），良好（80-89），中等（70-79），及格（60-69），不及格（60分以下）。
答辩委员会负责人（签名）：&&&&&&&&&& &&&&&&年&& 月&& 日
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