汽车起动机虚拟仿真实验开发
伴随生产与全球的汽车销售,汽车零部件产业逐渐发展蓬勃，中国的零部件产业，无论是规模或水平垂直技术升级有着广阔的发展空间。虽然中国的起动机行业市场庞大，但是规模效应不足，而且关键部件几乎全被外资占领，产业竞争力主要体现在廉价劳动力和资源成本上。本课题通过虚拟仿真实验，在实验教学的基础上掌握汽车起动机的结构原理与作用，对汽车起动机进行改进，在运用Pro/ Engineer三维软件进行汽车起动机绘图，并利用PRO/E实现装配，完成动画仿真，使汽车起动机的实验简单化、智能化。关键词 起动机 ，PRO/E ，绘图 ，虚拟仿真
目 录
1 绪论1
1.1 引言1
1.2 国内外发展现状1
2 汽车起动机的构成2
2.1汽车起动机的作用2
2.2汽车起动机的组成3
2.3汽车起动机的原理3
3 Pro/E的介绍3
3.1 Pro/E的软件简介3
3.2 Pro/E的特点4
3.3 Pro/E软件功能 6
4 起动机模型的建立 13
4.1传动机构的三维建模14
4.2直流电动机的三维建模15
4.3电磁开关的三维建模16
5 起动机的模型装配20
6 起动机分解与组合的虚拟仿真20
结论22
致谢23
参考文献24
1 绪论
1．1 引言
中国汽车工业自从创立以来,汽车产业成为了国民经济行业的主要形式之一。随着生产与全球的汽车销售,汽车零部件产业逐渐发展迅速，中国的零部件产业有着广阔的发展空间无论是规模还是水平垂直技术升级上。但是当地零部件行业格局薄弱，分散，虽然工业规模大，但是规模效应不足，而且关键部件几乎全被外资占领，产业竞争力主要体现在廉价劳动力和资源成本上。中国强大企业的基本战略是提高研发水平和技术水平，提升产业链地位，有效突破产业瓶颈，实现快速发展。设备制造商必须加强新产品的研发和生产管理能力，增加计算机技术，智能控制技术和电子技术的应用，以满足新车的品种需求。
本课题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
通过虚拟仿真实验，在实验教学的基础上掌握汽车起动机的结构原理，对汽车起动机进行改进，在运用Pro/ Engineer三维软件进行汽车起动机绘图，使汽车起动机的实验简单化、智能化。通过对起动机的实验系统的开发，熟悉汽车的配件乃至整车的设计略图、分析方法，进而为汽车CAD发展奠定一定的基础。
1．2 国内外研究现状
在结构上，国外目前正逐步发展为减速式或永磁减速式起动机，功率从0.7KW到8KW以上，电压有12V和24V等。这些品种可满足3缸到12缸，排量从0.7L到12L各种柴油机和汽油机的需要。现代汽车普遍采用大功率的汽油发动机，超过2.5L排量，在起动性能、重量和体积上都有了更高的要求。美、德、法、日等国的汽车电机制造公司均制造了性能先进的产品。表1列出不同国家相同规格的汽车起动机的质量。
表1 不同国家相同规格的汽车起动机的质量
国家
公司
规格
质量
德国
Bosch
12V、1.1KW
3.4Kg
法国
VALCO
12V、1.1Kw
3.4Kg
日本
三菱
12V、1.1Kw
2.6Kg
起动机的体积小、质量轻，易于实现起动的自动化，美国“通用”公司也有相应的产品。功率大于1.4kw规格以上的起动机，每个国家的产品结构是不同的，但日本 的减速起动机更受欢迎，如“三菱”这个产品的生产占整个产品的58%。
中国的汽车起动机大部分的厂家在产品的设计上，设计水平方面不能做到完全独立，不完全理解各种参数从而导致影响其产品的性能；在材料、制造工艺上依靠经验和测试，质量提升方面与当代计算机辅助技术的结合较少，所以成品质量优化周期较长；有的起动机性能测试还相当落后，在手动或是半自动检测水平。从整体水平上看，我国与国外的差距主要表现在：减速式起动机基本上无多大发展，相当数量产品的可靠性较差，装车一次合格率不高，在产品结构上还存在着密封性差和表观质量不高等问题。
综上所述，汽车起动机向着设计信息化、轻量化、小型化以及性能测试自动化方向发展。计算机辅助技术可以大幅度的增强产品的开发和优化周期，降低盲目性，并明显的降低产品的试制、试验和节约测试费用。所以，这是一种必然的发展方向通过计算机辅助技术来提高我们的产品质量的大规模使用起动机。
2 汽车起动机的构成
2.1 汽车起动机的作用
起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发动机，使发动机起动工作[1]。
2.2 汽车起动机的构成
汽车的起动机由控制开关、传动机构以及直流电动机构成。[2]
图1 起动机示意图
(1)直流电动机用于将蓄电池输入的电能转换为机械运动[1]。
(2)传动机构。其作用是发动机起动时，起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，利用起动机转矩拖动曲轴，而发动机发动后，使起动机驱动齿轮在起动机电枢轴上打滑，发动机飞轮不能带着起动机电枢转动[3]。
（3）操纵装置的作用是用来接通与截断起动机与蓄电池之间的电路[4]。
2.3 汽车起动机的原理
当驾驶员接通汽车的点火开关时，起动机电磁开关通电并且产生电磁吸力.活动铁心向右移动，促使拨叉向左运动，使驱动齿轮与飞轮的齿轮啮合。电流经过电枢绕组和励磁绕组时，电枢轴转动，产生电磁转矩从而驱动飞轮旋转，转速大到一定值时，发动机便被起动。断开起动开关时，吸拉线圈和保持线圈的磁场方向相反，活动铁心在复位弹簧的作用下回位，使驱动齿轮和飞轮脱离啮合，起动机停止工作。
3 Pro/E介绍
3.1 Pro/E的软件简介
Pro/E是美国PTC公司开发的一款3D高级建模软件。Pro/E拥有非常强大的功能，它是一种集CAE/CAD/CAM功能一体化的三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要的地位，并得到了业界的认可与推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。可以用于工业造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析以及数据管理等多个领域。
目 录
1 绪论1
1.1 引言1
1.2 国内外发展现状1
2 汽车起动机的构成2
2.1汽车起动机的作用2
2.2汽车起动机的组成3
2.3汽车起动机的原理3
3 Pro/E的介绍3
3.1 Pro/E的软件简介3
3.2 Pro/E的特点4
3.3 Pro/E软件功能 6
4 起动机模型的建立 13
4.1传动机构的三维建模14
4.2直流电动机的三维建模15
4.3电磁开关的三维建模16
5 起动机的模型装配20
6 起动机分解与组合的虚拟仿真20
结论22
致谢23
参考文献24
1 绪论
1．1 引言
中国汽车工业自从创立以来,汽车产业成为了国民经济行业的主要形式之一。随着生产与全球的汽车销售,汽车零部件产业逐渐发展迅速，中国的零部件产业有着广阔的发展空间无论是规模还是水平垂直技术升级上。但是当地零部件行业格局薄弱，分散，虽然工业规模大，但是规模效应不足，而且关键部件几乎全被外资占领，产业竞争力主要体现在廉价劳动力和资源成本上。中国强大企业的基本战略是提高研发水平和技术水平，提升产业链地位，有效突破产业瓶颈，实现快速发展。设备制造商必须加强新产品的研发和生产管理能力，增加计算机技术，智能控制技术和电子技术的应用，以满足新车的品种需求。
本课题 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
通过虚拟仿真实验，在实验教学的基础上掌握汽车起动机的结构原理，对汽车起动机进行改进，在运用Pro/ Engineer三维软件进行汽车起动机绘图，使汽车起动机的实验简单化、智能化。通过对起动机的实验系统的开发，熟悉汽车的配件乃至整车的设计略图、分析方法，进而为汽车CAD发展奠定一定的基础。
1．2 国内外研究现状
在结构上，国外目前正逐步发展为减速式或永磁减速式起动机，功率从0.7KW到8KW以上，电压有12V和24V等。这些品种可满足3缸到12缸，排量从0.7L到12L各种柴油机和汽油机的需要。现代汽车普遍采用大功率的汽油发动机，超过2.5L排量，在起动性能、重量和体积上都有了更高的要求。美、德、法、日等国的汽车电机制造公司均制造了性能先进的产品。表1列出不同国家相同规格的汽车起动机的质量。
表1 不同国家相同规格的汽车起动机的质量
国家
公司
规格
质量
德国
Bosch
12V、1.1KW
3.4Kg
法国
VALCO
12V、1.1Kw
3.4Kg
日本
三菱
12V、1.1Kw
2.6Kg
起动机的体积小、质量轻，易于实现起动的自动化，美国“通用”公司也有相应的产品。功率大于1.4kw规格以上的起动机，每个国家的产品结构是不同的，但日本 的减速起动机更受欢迎，如“三菱”这个产品的生产占整个产品的58%。
中国的汽车起动机大部分的厂家在产品的设计上，设计水平方面不能做到完全独立，不完全理解各种参数从而导致影响其产品的性能；在材料、制造工艺上依靠经验和测试，质量提升方面与当代计算机辅助技术的结合较少，所以成品质量优化周期较长；有的起动机性能测试还相当落后，在手动或是半自动检测水平。从整体水平上看，我国与国外的差距主要表现在：减速式起动机基本上无多大发展，相当数量产品的可靠性较差，装车一次合格率不高，在产品结构上还存在着密封性差和表观质量不高等问题。
综上所述，汽车起动机向着设计信息化、轻量化、小型化以及性能测试自动化方向发展。计算机辅助技术可以大幅度的增强产品的开发和优化周期，降低盲目性，并明显的降低产品的试制、试验和节约测试费用。所以，这是一种必然的发展方向通过计算机辅助技术来提高我们的产品质量的大规模使用起动机。
2 汽车起动机的构成
2.1 汽车起动机的作用
起动机的作用是将蓄电池的电能转变成机械运动，驱动发动机，使发动机起动工作[1]。
2.2 汽车起动机的构成
汽车的起动机由控制开关、传动机构以及直流电动机构成。[2]
图1 起动机示意图
(1)直流电动机用于将蓄电池输入的电能转换为机械运动[1]。
(2)传动机构。其作用是发动机起动时，起动机驱动齿轮啮入飞轮齿环，利用起动机转矩拖动曲轴，而发动机发动后，使起动机驱动齿轮在起动机电枢轴上打滑，发动机飞轮不能带着起动机电枢转动[3]。
（3）操纵装置的作用是用来接通与截断起动机与蓄电池之间的电路[4]。
2.3 汽车起动机的原理
当驾驶员接通汽车的点火开关时，起动机电磁开关通电并且产生电磁吸力.活动铁心向右移动，促使拨叉向左运动，使驱动齿轮与飞轮的齿轮啮合。电流经过电枢绕组和励磁绕组时，电枢轴转动，产生电磁转矩从而驱动飞轮旋转，转速大到一定值时，发动机便被起动。断开起动开关时，吸拉线圈和保持线圈的磁场方向相反，活动铁心在复位弹簧的作用下回位，使驱动齿轮和飞轮脱离啮合，起动机停止工作。
3 Pro/E介绍
3.1 Pro/E的软件简介
Pro/E是美国PTC公司开发的一款3D高级建模软件。Pro/E拥有非常强大的功能，它是一种集CAE/CAD/CAM功能一体化的三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要的地位，并得到了业界的认可与推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。可以用于工业造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构分析、有限元分析以及数据管理等多个领域。
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