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汽车手动变速器同步器的建模与仿真研究

周帅  
【摘要】:同步器是手动变速器中的重要组成部分,它对于变速器换档过程中的换档轻便性、平顺性等主要技术指标都有很重要的影响,能够减轻换档手柄上换档力,减小换档冲击和驾驶员的疲劳。理想的同步器应该具有良好的同步性能和锁止性能,既能用较小的换档力得到尽量小的同步时间,而且要保证同步器的输入输出端角速度未达到一致时接合套与锁环不会进入接合。 目前,变速器的专业设计软件应用的比较广泛,世界上应用比较多的主要是ROMAX和MASTA,变速器的齿轮、齿轮齿廓、轴和轴承等都可以在这两款软件中方便的设计和校核。虽然这两款软件都可以添加同步器,但它们所建立的同步器模型只是代表一个换档装置,而不能表达出同步器工作性能,如同步时间、换档力等。本文将主要采用UG和ADAMS软件建立锁环式同步器的虚拟样机模型,分析主要参数对同步器性能的影响,并依此给出提高其工作性能的措施。 本文在深刻理解同步器工作过程的基础上,将同步器的工作过程分为两个过程,分别为同步过程和锁止过程,并对这两个过程详细分析,建立它们的工作过程数学模型,进而推导出这两个过程的数学表达式和影响同步器同步性能和锁止性能的主要因素,为同步器虚拟样机模型的建立打好基础。建立同步器虚拟样机模型时采用先在UG中建立各个部件的模型并将其装配后导入ADAMS中,再将实际计算的同步器输入端输出端初始条件赋予同步器模型的方法。对同步器虚拟样机模型仿真分析时主要观察同步器同步时间及二次冲击力的变化,并比较同步器在不同摩擦锥面半锥角和花键齿锁止角时同步器虚拟样机模型的仿真结果,得出同步时间与二次冲击力同摩擦锥面半锥角与锁止角的关系及与理论计算结果有差异的原因,并给出缩短同步时间和减小二次冲击力的有效措施。利用虚拟样机技术可以实际的同步器物理样机制造出来之前就可以预测其性能,提高了设计效率、缩短了开发周期,降低了开发成本,具有良好的经济和社会效益。


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