汽车电动助力转向产品计算机辅助设计系统的研究与实现

摘要

市场经济下的激烈竞争，要求企业以最短的周期为客户提供需要的产品，开发能适应企业个性化需求的产品CAD系统已经成为越来越多企业的选择。 本文工作以浙江省重大科技攻关项目(项目编号：2004C11025)“汽车电动助力转向器开发及关键技术研究”为应用背景，在对汽车电动助力转向产品深入研究的基础上，以UG NX3.0为软件开发平台，以Visual C++6.0为编程开发环境，利用UG OPEN/API等程序编程接口，结合参数化、模块化、自动装配等快速设计技术，进行产品CAD系统的研究与开发，并最终形成EPSCAD系统。利用MATLAB实现传动机构(蜗轮蜗杆等)的优化设计。 在总结前人的研究经验基础上，本文在以下方面做了一些新的尝试，并获得了预期的结果。 设计实现了一套具有通用性和高适应性的参数化设计工具。利用UG提供的特征选择对话框和选择草图对话框等函数，直接获取加载在CAD软件环境下的模型草图和特征，与草图或特征对应的参数在模型中自动显示出来，解决了很难用语言清楚描述非标准件参数的意义，以及需要制作大量二维图表示零件结构的难题。利用遍历零部件和遍历表达式等函数，完成目标零件的自动切换，以及参数关联关系在装配体中传递，比单纯使用CAD软件，或二维图加数据表格的形式更灵活、功能更强大，不受产品具体结构的限制，具有广泛的通用性。 提出了一套简单、有效、快速的自动装配技术。该技术引入了装配接口的概念，从装配关系出发，将产品自动装配模型划分为装配接口模型、定位关系模型和产品装配关系模型三个层次，主要解决了装配信息的提取和独立于产品模型进行表达的问题。具有实现简单，不受零件结构限制，无需编程的特点，并且将参数化技术运用到自动装配和装配干涉检查之中，提高了装配灵活性。 提出了一种蜗杆建模的新方法。由于渐开线蜗杆轴截面齿廓形状的非线性，给渐开线蜗杆的精确建模造成极大的困难。通过研究发现，渐开线蜗杆，其端面齿廓为渐开线，基于此本文提出了全新的建模思路，采用端面齿廓沿螺旋线扫描的方式生成蜗杆三维模型。与已有的渐开线蜗杆建模方法相比，此法建模精确，模型的参数驱动具有很好的稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2电动助力转向系统简介

1.2.1 EPS的基本构造和工作原理

1.2.2 EPS的分类

1.2.3 EPS的技术优势

1.2.4 C-EPS的组成及结构

1.3相关技术国内外研究现状

1.3.1参数化设计技术

1.3.2模块化设计技术

1.3.3产品装配建模技术

1.4课题来源及任务分析

1.4.1课题来源及意义

1.4.2主要研究工作

1.5 EPSCAD系统的总体设计

1.5.1 EPSCAD系统开发平台的选取

1.5.2基于UG的二次开发方法及开发工具

1.5.3 EPSCAD系统开发框架及技术路线

1.6小结

第二章EPS产品模块化设计

2.1引言

2.2 EPS产品的模块化设计

2.2.1 EPS产品模块化设计思想

2.2.2 EPS产品模块化设计体系结构

2.3 EPS产品功能模块的划分

2.3.1模块划分技术

2.3.2模块划分原则

2.3.3 EPS的功能模块

2.3.4 EPS模块模型的建立

2.4基于模块的EPS产品设计

2.5小结

第三章EPS产品参数化设计

3.1引言

3.2产品相关性的参数化表达

3.3划分参数级别

3.4设计信息的传递与控制

3.5 EPS产品参数化设计实例

3.5.1零部件间的参数化设计

3.5.2单个零件的参数化设计

3.6参数化设计工具

3.6.1设计参数选取功能

3.6.2参数化设计工具小结

3.7小结

第四章EPS产品自动装配

4.1引言

4.1基于分离预制思想的自动装配

4.1.1基于分离预制思想的自动装配策略

4.1.2产品装配模型的构建

4.1.3产品详细模型的构建

4.1.4自动装配设计的实现流程

4.1.5自动装配过程参数化

4.1.6自动装配实例与讨论

4.2装配干涉检查

4.3小结

第五章EPS产品优化设计

5.1蜗轮蜗杆机构概述

5.2优化设计概述

5.3蜗杆传动的优化设计

5.3.1设计任务

5.3.2目标函数和设计变量的确定

5.3.3约束条件的确定

5.3.4蜗杆传动优化设计数学模型

5.4蜗杆传动优化设计的MATLAB实现

5.4.1 MATLAB优化工具箱简介

5.4.2利用MATLAB求解蜗杆传动优化设计问题

5.4.3用户界面的编制

5.5优化实例和结果分析

5.6小结

第六章EPSCAD系统的应用

6.1平台的软、硬件环境

6.2产品设计模块的应用

6.2.1启动UG进入辅助设计系统

6.2.2创建新产品

6.2.3产品方案设计

6.2.4功能模块主性能参数设置

6.2.5功能模块设计主界面

6.2.6产品设计进程检查

6.3优化设计模块的应用

6.3.1系统说明

6.3.2启动优化设计模块

6.3.3优化设计模块运行实例

6.3.4优化结果输出

6.4 小结

第七章总结与展望

7.1本文工作总结

7.2本文创新点

7.3进一步研究工作

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢