三维CAD在重型汽车变速箱的应用

1、三维CAD在重型汽车变速箱的应用曹永利 李海峰摘要 阐述了大齿集团应用三维CAD，在企业主导产品重型汽车变速箱的应用。关键词 CAD 变速箱 应用 1、概述：大齿集团应用三维CAD 进行产品设计是从1999年底开始，当时购买了一套三维设计软件，两台图形工作站，2000年上半年又购买了一台服务器、两台图形工作站，形成了工作小组的工作模式。技术人员逐步认识到了使用计算机进行三维设计的好处，2000年底在公司领导的大力支持下，在技术中心全面实施三维CAD、CAE。投资200万元，其中：软件115万元，硬件：85万元。可以达到技术人员每两人用一台三维图形工作站进行设计，并可以进行二维绘图和CAE。2、

2、目前形成的配置：2.1、软件配置：采用I-deas三维CAD软件，由于该软件是世界一流的三维设计软件，价格昂贵，使技术人员即能使用又不浪费资金投入，而且还要考虑到CAE，最终我们决定购买的软件如：表1。2.2、硬件配置：硬件配置我们采用需要才购买的原则，并按I-deas软件对硬件系统的要求，配置了2台服务器、11台三维图形工作站、5台微机。网络拓扑图如：图1。3、在重型汽车变速箱设计中的应用：经过两年多的应用和摸索，技术中心的设计人员已掌握了该软件的功能，并充分发挥了其在产品开发中的重要作用。3.1、DC10J130T变速箱的设计应用：DC10J130T变速箱是我公司根据市场需求在时间紧，任务

3、急又无任何参考资料的情况下开发出来的全新产品，该产品采用了附箱带形星齿轮的传动结构，为了确保该产品在试制和装配时不出问题，设计人员加班加点，用I-DEAS软件对该产品的200多个零件进行了三维实体建模，并模拟实际情况进行了装配及干涉检查，机构运动分析等，对有问题的零件及时进行了修改，确保了该产品的试制成功。3.2、在MPS62B中的应用：MPS62B是我公司引进日产柴的新产品，要真正将其转化为我公司的主导产品占领国内市场，就必须进行图纸转化及二次开发。面对困难，设计人员在图纸转化过程中，利用I-DEAS软件的强大功能，准确快捷地完成了图纸的国产化，使该产品及时进入了市场。并在MPS62B的基础

4、上一次性开发了DC6J90TA、DC6J90TB、DC6J90TC、DC6J90TD和DC6J90TE五种产品。DC6J90TE是在DC6J90TA产品的基础上加前置附箱而成，高、低档采用气动换档，结构较为复杂，靠传统的二维设计很难保证操纵系统的准确性，及避免发生干涉现象。为了确保设计万无一失，我们对该产品的前置附箱部分采用了三维设计的方法，即先三维实体建模，再用I-DEAS软件将三维图转化为二维工程图，这样既保证了设计的准确性，又加快了设计速度，从而使该产品能够早日投放市场。3.3、4205A取力箱和4210N气动助力器上的应用：4205A取力箱在日产柴MPS62B的基础上国产化而成的，我们

5、对取力箱的所有零件进行了三维实体建模及装配分析，为以后取力箱产品的系列化打下了基础。4210N气动助力器是我公司新的开发项目，在该产品的开发程中，设计人员一面测绘日产柴零件，一面对零件进行三维建模分析比较，从而加快了我公司气动助力器的国产化进程。3.4、在DC7J100T变速箱操纵设计中的应用：在研制多档箱的过程中，我公司决定开发DC7J100T变速箱，为加快该产品进入市场的周期，准备借用DC6J100T-215（上盖），这加大了DC7J100T变速箱操纵系统的设计难度，如果用传统的二维设计思路，是无法解决干涉问题的。我们运用了I-DEAS软件的三维设计思路，先绘制了DC6J100T-215（

6、上盖）的三维实体图，然后按照装配位置依次绘制出操纵轴及拨叉的实体图，在实际位置根据需要进行三维修改， 在一、倒档转换用普通二维方法无法解决的情况下，利用上盖中有限的空间成功地解决了一、倒档的转换问题。之后又将各零件的三维图转化为二维工程图，加快了设计进度。3.5、零部件物理特性的测量：复杂零部件的物理特性，用普通的计算方法很难精确算出，利用I-DEAS软件提供的测量工具，可准确而快速地计算出如：重量、重心、转动惯量等物理特性，这大大提高了工作效率。在公司实施ERP工作中，要求设计部门提供各种零部件的重量，这在以前是不可能实现的。现在，我们用现有的工具便迅速地算出了所需数据。3.6、爆炸图的应用

7、：以前，我公司销售部门所需备件目录的编制是外委的，这一方面延误了产品投放市场的速度，又耗用了大量资金，得不偿失。现在，我们将现有产品建模后，可轻而易举地做出爆炸图，编制出备件目录。3.7、软件的二次开发：在MPS62B变速箱的引用过程中，设计计算部分是此次引进的核心和精华，我们将日产柴的四个程序，即：齿轮的参数及强度计算、滚子轴承的强度计算、滚针轴承的强度计算及轴的刚度和强度计算进行了二次开发，使之为我们以后的产品设计服务，以快速可靠地设计出适合市场的新产品。另外，对I-DEAS软件的二次开发也在进行之中，只有这样才能使该软件更适用于我公司的产品，充分发挥软件功能。4、对进一步应用的考虑：4.

8、1需加快产品的系列化和参数化的进程，不断地完善产品数据库：我公司的汽车变速箱产品结构相似但种类繁多，目前已有近三百种型号，这不便于管理，而且给产品的装配带来许多不便。以后，我们将在产品中经常更改的零部件的关键尺寸及有关数据参数化，使之更清晰。4.2、加速有限元分析的应用步伐：虽然我们在产品的建模、装配及干涉检查方面取得了一些成绩，但在产品的强度分析方面做得还不够，大多数产品的强度计算仍采用旧的类比法，这使得我们的设计不够精确和科学，安全系数经常偏大或偏小，下一步我们要将有限元分析技术应用于复杂零件(如：壳体、同步器、齿轮、花键轴)的设计中，使设计更准确合理。4.3、将仿真技术应用到产品设计中，

9、缩短产品投放市场的周期：目前，我公司的新产品投放市场一般要经过从试制到实验，再到小批量生产和大批量生产的过程，这使产品投放市场的周期很长。我们要把仿真技术应用到产品设计中，以仿真代实验，不断提高产品的设计水平，缩短设计周期。4.4、加强产品数据管理，增加PDM模块：目前我公司正在实施ERP，而产品的数据管理是ERP工作的基础，增加适合我公司产品的PDM模块，加强产品数据管理势在必行。4.5、CAD和CAM有机结合，产品与工艺并驾齐驱： 现在我公司的CAD和CAM使用的是不同的系统，如何将CAD与CAM统一起来是我们面临的新课题。 产品名称主要内容数量核心主模型主模型、3D IGES、绘图10二维设计核心二维绘图、2D IGES、接口5曲面设计应用集曲面设计2装配设计应用集装配设计、2D公差分析2仿真造型应用集有限元建模、高级建模1仿真解算应用集线性解算器、优化器