1、 任务要求参照如图4-2-1所示一级圆柱斜齿齿轮减速器齿轮轴的尺寸和表4-2-1所示的技术要求，选择合适的比例、图幅和图框与图纸型式绘制其零件图。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制图图4-2-1 任务要求任务2减速器齿轮轴零件图的绘制表表4-2-1齿轮轴的技术要求齿轮轴的技术要求 表面技术要求中心孔20圆柱34齿顶圆柱面键槽两侧面其它面表面结构Ra0.8圆柱面0.81.63.26.3尺寸公差无20k634h7N9图4-2-1几何公差轴线为基准A轴线相对A的同轴度公差为0.01相对A的圆跳动公差为0.01相对A的对称度公差为0.01无文字说明详见图4-2-1任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务目标
2、通过绘制如图4-2-1所示的一级圆柱斜齿齿轮减速器齿轮轴的零件图，让学习者掌握轴类零件的结构特点及表达方案，尺寸分析及标注方法，断面图的画法和标注方法，局部放大图的画法及标注方法，有关的规定画法和简化画法及标注方法，局部剖视图的画法及标注方法，齿轮的画法及标注方法，外螺纹的画法及标注方法，正确、规范地标注尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等技术要求的方法，轴类零件图的绘制方法及步骤，按时完成率90%以上，正确率达到80%以上。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务重点 断面图的画法和标注方法，局部剖视图的画法及标注方法，齿轮的画法及标注方法，外螺纹的画法及标注方法，正确、规范地标注尺寸公差、几何公差
3、、表面粗糙度等技术要求的方法，轴类零件图的绘制方法及步骤。任务难点 正确、规范地标注尺寸、尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等技术要求的方法。计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）作为流体力学的一个分支，是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的边缘学科。它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。CFD属于现代模拟仿真技术，其基本特征是数值模拟和计算机设计与实验，即利用计算机来模拟仿真实际的流体流动，通过拟实验来得出相应理论，并将理论运用于实际的
4、工程领域中。第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用 CFD从基本物理定理出发，在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，已在科学研究和工程技术中产生了巨大的影响，是目前国际上一个热门的研究领域，是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学、化工处理、涡轮机设计、半导体设计、板矧式换热器设计等诸多工程领域。其中，空调系统设计就是CFD技术应用的重要领域之一。第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用概述第一节CFD在汽车工程领域的应用始于20世纪60 年代，当时主要用于发动机进气及缸内混合气流动的数值模拟、汽
5、车制动等液力系统数值计算及汽车空气动力学数值模拟仿真等。随着计算机技术的发展和数值计算方法的成熟，CFD在汽车工业得到了广泛应用，各大汽车制造厂商无不借助CFD软件所具有的成本低、速度快、资料完备、具有模拟真实条件和理想条件的能力，且不受气候条件和地区因素等影响的优点，来加快新产品的开发速度，降低开发成本。CFD在汽车领域的应用空气动力学性能研究车内空调气流组织分析车内热环境分析风窗玻璃除霜性能研究发动机燃烧过程分 析进排气歧管气流模 拟油泵内部流场模拟燃料电池内部流场模拟发动机舱热环境分 析发动机冷却系统模拟第一节影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法一、客车空调系统数值模拟仿
6、真的意义客车车室内部的空气品质是衡量乘坐舒适性的一个重要指标。车内空气质量的优劣和热舒适性的好坏，不仅直接影响乘客的乘坐感受，还影响乘员的身体健康。车内空气环境研究的重点是对空气分布的研究，只有掌握了车内空气流速、温度、湿度、洁净度等的时空分布，才能准确地对车内空气品质进行预测和评价。传统的汽车空调系统试验（主要指轿车）利用样机或实车在风洞或环境模拟实验室内完成，既费时又耗资巨大，且对不同方案试验很不方便，极大影响了新产品的开发周期。第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用第一节影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法一、客车空调系统数值模拟仿真的意义利用数值方法可以基本解
7、决设计阶段方案对比问题。模拟车内空气的时空分布的优点是 (1)成本低，投入人力、物力少 (2)速度快 可以在较短的时间内研究多种不同方案，并选出最优方案，节约时间；(3)数据完整 能够提供整个计算域内所有的相关变量，而采用试验方法要想获得完 整的结果几乎不可能;(4)可以模拟真实条件 避免了模型试验只能采取相似模型试验的不足，具有全尺寸模拟等。与轿车相比，客车载客量大，车室空间狭小，在舒适性评价方面对车内空 气质量优劣和热舒适性的好坏要求更高。因此，进行空调客车的车内空气分布 和空气品质的数值模拟研究，进而指导产品设计就具有十分重要的意义。第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用第一节
8、影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法二、CFD的研究进展及CFD软件20世纪 80年代初，英国 CHAM公司首先推出了以 SIMPLE算法为基础的商业化 CFD软件PHOENICS，随后更多的商业化 CFD软件被不断推出。在航空、航天、汽车等工业领域，利用 CFD 进行的反复设计、分析、优化已成为标准步骤和重要手段。1933 年，英国人Thom首次用手摇计算机数值求解了二维黏性流体偏微分方程，CFD由此诞生。CFD的发展始于20世纪50年代，最初主要应用于航天和汽车工业，并带动了所有与流体力学有关的其他行业蓬勃发展。自20 世纪 60年代以来，CFD在紊流模型、网格技术、数值算
9、法、可视化和并行计算等方面取得飞速发展，并给工业界带来革命性变化。目前，国际上常见的商业化 CFD 通用软件有：FLOTRAN、CFX、FLUENT、NUMECA、PHOENICS、STAR-CD 等。第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用第一节影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法二、CFD的研究进展及CFD软件第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用 1.FLUENTFLUENT 是当前国际上较流行且市场占有率较高的商用 CFD 软件包。由于具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等凡是与流体、热
10、传递及化学反应等有关的工业领域均可使用。FLUENT的软件设计基于 CFD 软件群的思想，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效解决各领域的复杂流动计算问题。开发了适用于各领域能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其他复杂物理现象的流动模拟软件。为方便使用，软件之间采用了统一的网格生成技术及共同的图形界面，而各软件之间的区别仅在于应用的工业背景不同。第一节影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法二、CFD的研究进展及CFD软件第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用 1.FLUENT作
11、为通用的 CFD软件包，FLUENT 可模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，而与之配合最好的标准网格软件是 ICEM。FLUENT 系列软件除通用的 CFD 软件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP外，还包括工程设计软件和教学软件，以及面向特定专业应用的 ICE-PAK、AIRPAK 等软件。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而 FLUENT 能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，可以模拟高超声速流场、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。第一节影响客车空
12、调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法二、CFD的研究进展及CFD软件第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用 2.CFXCFX 由英国 AEA公司开发，是一种实用的流体工程分析工具，用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应 和 燃烧 等问题。优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题，适用于直角/柱面/旋转坐标系、稳态/非稳态流动、瞬态/滑移网格、不可压缩/弱可压缩/可压缩流体、浮力流、多相流、非牛顿流体、化学反应、燃烧、NOx 生成、辐射、多孔介质及混合传热过程。CFX 采用有限元法，自动时间步长控制，SIMPLE 算法，代数多网格、ICCG、Line、Stone 和 B
13、lock 等。其中，Stone解法能有效、精确地表达复杂几何形状，任意连接模块即可构造所需的几何图形。在每一个模块内，网格的生成可以确保迅速、可靠地进行，这种多块式网格允许扩展和变形。CFX 引进了各种公认的湍流模型，如 k-模型，低雷诺数 k-模型，以及代数雷诺、微分雷诺和微分雷诺通量模型等。CFX 的多相流模型可用于分析工业生产中出现的各种流动，包括单体颗粒运动模型，连续相及分散相的多相流模型和自由表面的流动模型等。目前，CFX 和 FLUENT 都被 ANSYS 公司收购，成为其 ANSYS 系列产品的流体模块。第一节影响客车空调系统噪声的主要因素及其噪声控制的基本方法三、汽车空调系统数
14、值模拟的一般步骤第十章 计算流体动力学在客车空调系统设计中的应用 对汽车空调系统进行数值模拟，一般分为如图 10-1 所示的几个步骤。图 10-1 CFD 分析流程 导学问题1.简述轴类零件的结构特点及表达方案2.简述断面图的画法和标注方法3.简述外螺纹的画法及标注方法4.简述齿轮轮齿的画法及标注方法5.简述锥度的画法及标注方法6.写出图中尺寸公差所代表的含义7.写出图中几何公差代号所代表的含义8.写出图中表面结构代号所代表的含义。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点 齿轮轴的各组成部分都是同轴线的回转体，且轴向尺寸大于径向尺寸，根据安
15、装与加工的要求，轴上有螺纹退刀槽和退刀槽、倒角和倒圆以及中心孔等工艺结构，还有键槽、与轴制成一体齿轮、锥度和螺纹等结构，如图4-2-1所示。工艺结构与键槽已经在任务1中作了介绍，这里介绍齿轮、锥度和螺纹等结构。任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（一）圆柱齿轮（a）直齿 （b）斜齿 （c）人字齿 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（一）圆柱齿轮1.齿数（z）2.齿顶圆直径（da）3.齿根圆直径（df）4.分度圆直径（d）5.齿高（h）hahf6.齿距（p）齿厚齿槽宽8.中心距（a）9.压力角（）7.模数（m）mp/直齿圆柱齿轮各部分名称及代
16、号 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（一）圆柱齿轮 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（二）锥度1.锥度的定义:D/L=(D-d)/l=1:n2.锥度的标注 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（三）螺纹（a）外螺纹 （b）内螺纹 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（三）螺纹（a）牙型 （b）三角形螺纹 （c）梯形螺纹 （d）锯齿形螺纹1.螺纹牙型 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（三）螺纹内外螺纹直径2.螺纹直径螺纹直径有大径、小径、中径三种，如图所示
17、 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（三）螺纹3.螺纹线数（又称头数）4.螺距（P）和导程（Ph）单线螺纹：P=Ph多线螺纹：Ph=nP 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制一、分析齿轮轴的结构特点（三）螺纹螺纹旋向5.旋向 任务指导任务2减速器齿轮轴零件图的绘制二、确定零件的表达方法轴线水平放置投射方向垂直于轴线采用局部剖视图(一)主视图的选择(二)其他视图的选择键槽结构可用移出断面图和局部视图退刀槽结构可用局部放大图对中心孔可用标注的方法表达 采用1：1的比例和留装订边的A3横放图幅，选择齿轮轴的轴线为径向主要基准，轮齿所在圆柱的右端面为轴向主要基准，齿轮轴最
18、左最右端面及有键槽轴段的右端面为辅助基准，绘制作图基准线或中心线。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导三、确定比例和图幅并绘制图框与作图基准线或中心线任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导四、运用形体分析法和投影关系绘制图形将齿轮轴分解为如图所示的10个形体，每个形体的画法如下：任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导（一）形体3的绘制方法及步骤四、运用形体分析法和投影关系绘制图形(a)绘制主视图 (b)绘制轮齿部分的局部剖视图任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导（二）形体7的绘制方法及步骤四、运用形体分析法和投影关系绘制图形(a)方法与步骤一 (b)方法与步骤二任务2减速器齿轮轴零
19、件图的绘制 任务指导（三）形体8的绘制方法及步骤四、运用形体分析法和投影关系绘制图形（a）画局部剖视图 （b）画局部视图 （C）画断面图任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导（四）形体10的绘制方法及步骤四、运用形体分析法和投影关系绘制图形任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导（五）其它形体的绘制方法及步骤四、运用形体分析法和投影关系绘制图形任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导五、标注尺寸 根据尺寸标注应遵循“正确、完整、清晰、合理”的基本要求和形体分析的方法，齿轮轴零件图的尺寸标注按形体分析、选择尺寸基准、标注定位尺寸、标注定形尺寸、标注总体尺寸、依次检查三类尺寸的步骤进行。对螺纹的
20、标注，国家标准（GB/T4459.11995）规定，对标准螺纹应在表示公称直径的尺寸线或其引出线上注出相应的螺纹标记。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导五、标注尺寸完整的普通螺纹标记（GB/T 1972003）由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号、旋合长度代号和旋向代号等五部分组成，尺寸代号、公差带代号、旋合长度代号、左旋代号之间用横线“”隔开，格式如下：任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导五、标注尺寸 本任务给出的螺纹标记“M12-6h”为公称直径为12的粗牙普通外螺纹，中径和顶径公差带代号均为6h。因为是中等旋合长度的右旋粗牙普通外螺纹，所以螺距与旋合长度及旋向代号都可省略，只将
21、螺纹标记“M12-6h”标注在表示公称直径的尺寸线或其引出线上，如图所示。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导五、标注尺寸(一)标注表面结构要求任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求1.1.表面结构图形符号画法表面结构图形符号画法2.2.表面结构要求在图样表面结构要求在图样中的标注方法中的标注方法（1 1）标注总则）标注总则表面结构图形符号的相关尺寸表面结构代号的注写方向(一)标注表面结构要求任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求2.2.表面结构要求在图样表面结构要求在图样中的标注方法中的标注方法轮廓线或其延长线上（2 2）标注位置）标注位置尺寸线或尺寸
22、界线上指引线上几何公差框格上(一)标注表面结构要求任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求2.2.表面结构要求在图样表面结构要求在图样中的标注方法中的标注方法（3 3）简化标注）简化标注多个表面具有相同的表面结构要求的简化注法大多数表面有相同表面结构要求的简化注法(二)标注尺寸公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求1.相关的几个概念公称尺寸公称尺寸极限尺寸极限尺寸实际尺寸实际尺寸极限偏差极限偏差尺寸公差尺寸公差下极限尺寸下极限尺寸上极限尺寸上极限尺寸上极限偏差上极限偏差下极限偏差下极限偏差2.标注尺寸公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术
23、要求(2)只标注公差带代号(1)只标注上下极限偏差数值(3)同时标注公差带代号和上下极限偏差数值(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求1.几何公差的概念2.几何公差代号与基准代号(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求3.几何特征符号(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求4.几何公差的标注方法(1)几何公差代号的标注方法被测要素为轮廓线或表面的标注方法被测要素为轴线或对称面的标注方法(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求4.几何公差的标注方法(1)几何公
24、差代号的标注方法几个不同被测要素具有相同几何公差要求的标注方法同一个被测要素具有不同的几何公差要求的标注方法(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求4.几何公差的标注方法(2)基准代号的标注方法基准要素为轮廓线或表面的标注方法基准要素是轴线或对称面的标注方法(三)标注几何公差任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求4.几何公差的标注方法(2)基准代号的标注方法公共基准的标注方法基准三角形代替尺寸线的一个箭头的标注方法(四)文字书写的技术要求任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导六、标注技术要求1.当45倒角尺寸较小时，在图样中可不画出，但必须
25、注明尺寸或在技术要求中加以说明2.一般公差的标注方法GB/T1804-2000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级：精密级、中等级、粗糙级和最粗级，分别用字母f、m、c和v表示。在图样上只注公称尺寸，不注极限偏差，而用标准号和公差等级代号作出总的表示。如“GB/T1804-m”。任务2减速器齿轮轴零件图的绘制 任务指导七、检查与描深并绘制填写标题栏1.简述轴类零件的结构特点及表达方案2.简述断面图的画法和标注方法3.简述外螺纹的画法及标注方法4.简述齿轮轮齿的画法及标注方法5.简述锥度的画法及标注方法6.写出图中尺寸公差所代表的含义7.写出图中几何公差代号所代表的含义8.写出图中表面结构代号所代表的含义任务2减速器齿轮轴零件图的绘制任务检测 举一反三 参照如图4-2-32所示从动轴立体图上的尺寸和课本表4-2-4所示的技术要求绘制其零件图。通过绘制一级圆柱斜齿齿轮减速器齿轮轴的零件图，让学习者掌握轴类零件的结构特点及表达方案，尺寸分析及标注方法，断面图的画法和标注方法，局部放大图的画法及标注方法，有关的规定画法和简化画法及标注方法，局部剖视图的画法及标注方法，齿轮的画法及标注方法，外螺纹的画法及标注方法，正确、规范地标注尺寸公差、几何公差、表面粗糙度等技术要求的方法，轴类零件图的绘制方法及步骤。本节小结本节小结
