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微车同步器三维设计与运动分析

作　者: 袁英平
导　师: 华林；禇东宁
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 同步器参数化运动学仿真多体动力学优化设计
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

变速器是汽车传动系的重要组成部分,其工作特性关系到变速器本身乃至整车性能的发挥,而同步器作为手动变速器的一个核心部件,它的运动学和动力学特性直接影响变速器的性能。虚拟样机技术在系统动力学仿真中的成功应用不仅可以提高仿真精度,而且可以缩短产品设计周期,对于工程实际具有重要的应用价值。本文以上汽通用五菱公司的SC63型变速器为研究对象,从多方面开展了基于UG三维建模软件和虚拟样机技术的同步器动力学仿真研究。建立了各档位同步器零件的三维参数化实体模型,进行了同步器的运动学仿真。探讨了同步器中同步环和结合齿圈的刚体动力学仿真的研究方法,对同步器工作过程的仿真方法做了深入的研究,并利用数学计算软件MATLAB针对同步器主要参数进行了多约束优化。本文主要内容如下：首先探讨了理论条件下同步器设计参数的计算方法,分析了同步器工作过程中同步性能和锁止性能的关键影响因素。利用UG建立了同步器零件的三维实体模型,并根据参数化建模理论对模型参数化设计提出了分析,接着采用自底向上的方法对其进行装配建模。利用UG和ADAMS的数据接口将同步器简化的仿真模型用parasolid格式导入。利用试验和理论研究拟合所得的数据编制换挡力样条函数,并在此基础上变换同步器其他参数。针对同步器的工作过程进行了基于多体动力学分析软件MSC-ADAMS平台的仿真分析,寻求出影响换挡时间的主要因素。最后利用数学计算软件MATLAB对同步时间进行了多约束优化分析,寻找出了一组最优解来指导同步器的设计,并且提出了一种能够进行更深入研究的优化方法。本文研究结果表明,建立同步器的虚拟样机模型可以得到比较准确的结果,优化处理后的结果能够进一步反馈给设计改良的过程。更重要的是,在物理样机制造出来之前就可以对同步器的工作过程进行仿真研究及设计改进。CAD与CAE技术的有效结合完整地展示了复杂机构的运动学计算机仿真分析过程,对于工程实际有直接的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 同步器概况  9-12
    1.2.1 同步器的结构形式  10-11
    1.2.2 同步器的基本性能要求  11-12
  1.3 同步器研究概况  12-13
    1.3.1 国外情况  12
    1.3.2 国内情况  12-13
  1.4 本研究的课题背景、意义、内容和目标  13-15
    1.4.1 本研究的课题背景和意义  13-14
    1.4.2 本课题的研究内容  14
    1.4.3 本课题的研究目标  14-15
第2章同步器的性能分析与设计  15-33
  2.1 惯性同步器  15-17
  2.2 同步器参数分析  17-27
    2.2.1 同步器的同步过程的数学模拟  17-20
    2.2.2 同步器同步过程的参数计算  20-27
  2.3 同步器参数对性能的影响  27-30
    2.3.1 换档冲量对于同步性能影响  27-28
    2.3.2 锁止角对于锁止性能的影响  28-29
    2.3.3 其他因素的影响  29-30
  2.4 同步器的设计  30-32
  2.5 本章小结  32-33
第3章同步器三维模型建立  33-44
  3.1 三维设计软件的选择  33
  3.2 参数化的模型设计  33-34
  3.3 参数化模型设计的方法  34-35
  3.4 同步器零件模型的建立  35-41
    3.4.1 啮合齿座花键模型的建立方法  36-37
    3.4.2 啮合齿座的外花键齿模型的建立  37-39
    3.4.3 同步环模型的建立  39-40
    3.4.4 同步器三维实体造型的难点分析  40-41
  3.5 其它关键件的三维实体造型和整体装配  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章同步器模型工作仿真  44-59
  4.1 ADAMS软件的应用  44
  4.2 同步器仿真模型的建立  44-46
  4.3 同步器同步过程仿真  46-50
  4.4 同步过程的仿真分析  50-54
    4.4.1 摩擦锥面锥角的变化  50-52
    4.4.2 摩擦系数的变化  52-53
    4.4.3 换挡力的变化  53-54
  4.5 结果优化  54-58
    4.5.1 设计变量  54-55
    4.5.2 目标函数  55
    4.5.3 约束条件  55-56
    4.5.4 优化程序的设计  56-58
  4.6 本章小结  58-59
第5章结论与展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 工作展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64

微车同步器三维设计与运动分析

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