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三维CAD在重型汽车变速箱的应用

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、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

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（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：

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：

4.1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，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、3DIGES、绘图

10

二维

设计核心

二维绘