学院 | 专业 | ||
学生姓名 | 学号 | ||
指导教师 | 职称 | ||
合作导师 | 职称 | ||
论文题目 | 二轴式手动变速器传动系统建模与运动仿真 | ||
文献综述： 变速器是一个能靠变换挡位来改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动比装置，它又被称为变速箱。变速器由变速传动机构和操纵机构组成，有的汽车还有动力输出机构。传动机构使用的是齿轮传动和行星齿轮传动。 变速器的基本作用主要有三点。第一点是改变输出轴和输入轴的传动比，满足汽车在不同的行驶条件下对牵引力的需要，如起步时需要大的牵引力，所以需要低挡位。第二点是实现倒车行驶，来满足汽车倒退行驶的需要。第三点是中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换挡或者需要停车进行动力输出时，中断发动机向驱动轮传递动力。 变速器按照传动比的变化方式分类，可分为有级式、无级式和综合式三种。有级式变速器采用的是齿轮传动，它只有固定的几个定值传动比。无级式变速器传动比可在一定范围内连续变化，常见的包括电力式、液力式和机械式等等。综合式变速器是由有级式变速器和无级式变速器一起组成的，它的传动比可以在最大值和最小值之间几个分段的范围内无极变化。 变速器按照操纵方式分为手动变速器、自动变速器和半自动操纵式变速器。 手动变速器只能靠驾驶员操纵变速杆进行换挡来改变输出轴和输入轴的传动比。自动变速器的换挡和传动比的选择是自动进行的，驾驶员只需要控制加速踏板，变速器就会根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现挡位的切换。半自动操纵式变速器可以分为两种，第一种是部分挡位使用自动换挡，部分挡位使用手动换挡；另一种是预先用按钮来选定一个挡位，当驾驶员踩下离合器踏板或者松开加速踏板时执行机构会自动进行换挡。 手动变速器按照工作轴的数量还分为两轴式变速器和三轴式变速器。两轴式变速器与三轴式变速器相比相比较，它的结构比较简单，轮廓比较小，各个中间挡位因为只有一对齿轮进行动力传递，所以它的传动效率高而且噪声低。大多数轿车采用发动机前置前轮驱动的布置方式，因为这种布置方式使得汽车的动力传动系统紧凑，操纵性好。两轴式变速器正好方便于这种布置方式而且传动系的结构简单。 两轴式变速器变速传动机构主要由第一轴（即动力输入轴）、第二轴（即动力输出轴）、倒挡轴、各挡齿轮及变速器壳体所构成。两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。两轴式变速器的传动方向是输入轴动力传递到输入轴齿轮，再到输出轴齿轮，最后到输出轴输出动力，变速器通过改变不同输入轴齿轮和输出轴齿轮啮合，实现不同的挡位。它的支撑方式是：圆柱滚子轴承、滚针轴承、向心球轴承作为支撑。滚针轴承可承受较大的径向力，径向刚度大；径向尺寸小，可以不安装内圈和外圈，因此便于安装在狭小空间内。它的换挡是通过各挡拨叉，推动同步器（或者结合套）实现的。它的润滑方式与密封：变速箱壳体内注入齿轮油，采用飞溅方式润滑齿轮副、轴、轴承等，同时也通过在齿轮上钻径向孔，或者在齿轮轮毂上开径向油槽的方式，来润滑所在部位的轴承。变速器的润滑油应避免流入到前端的离合器和后端的万向节。两轴变速器的特点是无中间轴，输入轴和输出轴平行；没有直接挡，因此高速挡的效率比三轴变速器低；在传动线路中只有一对齿轮啮合，机械效率高，噪音小；输入轴和输出轴旋转方向相反；结构简单，紧凑、容易布置；在FF或者RR布置的汽车上广泛采用，一般将主减速器和差速器也集成在变速箱内。 三轴式变速器的动力传动方向是：输入轴动力传递到输入轴齿轮和中间轴齿轮，再到中间轴齿轮和输出轴齿轮，最后到输出轴输出动力。它是通过改变不同的中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合，实现挡位的变换。它的支撑方式也是圆柱滚子轴承、滚针轴承、向心球轴承作为支撑。它的换挡方式是通过各挡拨叉，推动同步器（或者结合套）实现的。它的润滑方式与密封：变速箱壳体内注入齿轮油，采用飞溅方式润滑齿轮副、轴、轴承等，同时也通过在齿轮上钻径向孔，或者在齿轮轮毂上开径向油槽的方式，来润滑所在部位的轴承。三轴式变速器的传动特点是变速器的第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数三轴式变速器的第二轴前端经轴支撑在第一轴的后端的孔内,并且保持两轴轴线在同一直线上,经啮合套将它们连接后可得到直接挡。使用直接挡,变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载,发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出,此时变速器的传动效率高,可达到90%以上,噪声低,齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率要高于其它挡位,因而提高了变速器的使用寿命;在其它前进挡位工作时,变速器传递的动力需要经过设置在第一轴,中间轴和第二轴上的两对齿轮传递,因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下,一挡仍然有较大的传动比;档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动,挡位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动,多数传动方案中除一挡以外的其它挡位的换档机构,均采用同步器或啮合套换挡,少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡,还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。 变速器是汽车一个非常重要的配置，它对汽车的舒适性、操控性和燃油经济性都起着很大的作用，它约占汽车制造成本的7%。随着汽车消费者对汽车的认识不断提升，变速器已经在潜移默化的影响着消费者的行为。在过去的10年时间里，我国主要是在开发研究发动机技术，而未来的10年，变速器很可能是研究热点，所以变速器的发展趋势也随之成为了人们的关注热点。 变速器是汽车一个重要的组成部分，也是汽车节能最核心的部件之一，它对汽车的燃油经济性有着重要的影响。变速器的挡位越多，不单单汽车的换挡会平顺，而且使发动机增加了在经济工况下运行的机会，有利于提高燃油经济性，从而减少了废气的排放。因此，现在的汽车都趋向5挡或者以上的变速器，或者采用无级变速，保证了汽车在任何条件下都具有使发动机在最经济工况下工作的可能性。在速度不变的情况下，接合高速挡时，传动比小，发动机转速低；接合低速挡时，传动比大，发动机转速高。根据发动机的负荷特性可以知道，当发动机负荷相同时，低转速比高转速燃油消耗率小。在一定的行驶条件下，传动系的速比越小，汽车的燃油经济性越高，因此汽车的经济行驶都在高挡位。为了在良好的路面条件下也能以较高的车速行驶，轿车在变速器内装了速比小于1的超速挡，在车速相同的情况下，挂上超速挡可以使发动机的转速比较低，也就是降低了燃油消耗，从而减少了汽车尾气的排放量，减小了对环境的污染。 根据轿车的外形、轴距、轮距、最小离地间隙、车辆重量、最小转弯半径、装载重量以及最高车速等参数，结合发动机型号，可以得到发动机的最大扭矩、最大功率、排量等重要的参数。然后由某些轿车的基本参数，选择合适的主减速比。根据上述的参数，再运用汽车理论、汽车设计、机械设计等相关知识，计算出有关的变速器参数并且论证设计的合理性。理想的变速器应该能够使汽车在给定发动机的情况下, 达到理想的动力性能, 并且满足在可靠的工作条件下节省材料、体积最小、降低成本， 这也是未来变速器的改进方向。在变速器小型化和实现变速器的功能的同时，实现变速器的节能与环境保护的有机结合，应用新材料，制造出低成本、高性能、智能化、微型化、集成化的新型变速器是当前的主要趋势。 UG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。UG同时也是用户指南（userguide）和普遍语法（UniversalGrammer）的缩写。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。UG的开发始于1969年，它是基于C语言开发实现的。UGNX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。 UG的主要功能有： 工业设计： NX 为那些培养创造性和产品技术革新的 工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状， 并且使用先进的渲染和 可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。 产品设计： NX 包括了世界上最强大、最广泛的 产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专业的 管路和线路设计系统、 钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业 应用程序。 仿真、确认和优化： NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。 NC加工： UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、 界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可 用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。 UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于世界上主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于2～5轴或更多轴的铣削加工、2～4轴的车削加工和电火花线切割。 模具设计： UG是当今较为 流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能 强大。 模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的命令，即模具导向。 自动分模的过程： MoldWizard（注塑模向导）是基于NX开发的，针对注塑模具设计的专业模块，模块中配有常用的模架库和标准件，用户可以根据自己的需要方便的进行调整用，还可以进行标准件的自我开发，很大程度上提高了模具设计效率。 MoldWizard（注塑模向导）模块提供了整个模具设计流程，包括产品装载、排位布局、分型、模架加载、浇注系统、冷却系统以及工程制图等。整个设计过程非常直观、快捷，它的应用设计让普通设计者也能完成一些中、高难度的模具设计。 开发解决方案： NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于 CAD 、 CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、 产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。 参考文献： [1] ]张艳芝.基于UG的机械零件设计[J].机械工程与自动化，2011，（01）. [2]吴林.基于PRO/ENGINEER的汽车手动变速器虚拟装配仿真技术及在教学中的应用与研究[D] .合肥工业大学，2010. [3]张家启,郑泉,王钰明,鲁磊,黄民峰.基于UG与ADAMS的汽车差速器联合仿真方法研究 [J].湖北汽车工业学院学报，2011，（01）. [4]王铁.手动变速器建模实例教程[M].机械工业出版社，2013. [5]钱斌,高洪,胡开明.汽车差速器结构设计、三维建模与虚拟装配研究[J].机械工程师，2009，（02）. [6] 吴利霞.基于UG的齿轮参数化设计及运动仿真分析研究 [D].北京邮电大学, 2009 [7]刘晓超, 栗振.基于UG减速器虚拟设计、装配与Solidworks的仿真运动 [J].机电工程技术，2011，（03）. [8]Manish Kullkarni,Tsehyun Shim, Yi Zhang.Shift dynamics andcontrol of dual-clutch transmissions [J].Mechanism and Machine Theory,2007,42:168-182 . [9]ZhangY,ZouZ,ChenX,etal.Simulaton and analysis of transmission shift dynamics [J].International Journal of Vehicle Design,2003,32:273-289 . [10] LiWei. Application of Lost Foam Casting to Art Casting . Technical Quality Center of Machinery Plant.2006年第3期. | |||
本文发布于:2023-05-05 00:06:43，感谢您对本站的认可！
本文链接：https://patent.en369.cn/patent/1/88173.html
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系，我们将在24小时内删除。
| 留言与评论（共有 0 条评论） |