轿车换挡拨叉加工变形检测矫正一体机研究与设计

摘要

换挡拨叉属于小型薄壁类零件，是轿车变速箱的关键零部件之一，起着变换速度、改变运动方向的重要作用，而且换挡拨叉是在冲击及磨损的条件下工作，因此，对其加工精度提出了更高的要求。但由于当前加工技术的限制，换挡拨叉在加工过程中易产生变形，且主要依靠人工经验锤击法检测矫正其变形量，使换挡拨叉在加工过程中存在效率低、精度差、成本高等缺点，还会影响其使用性能和使用寿命。针对换挡拨叉加工变形检测矫正存在的上述问题，本文根据换挡拨叉的加工工艺特点、加工变形原因以及弹塑性矫形机理，研究设计了一套检测与矫正装置，实现了换挡拨叉矫形的自动化。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了机械零件弹塑性变形理论，并基于弹塑性变形理论，结合有限元研究了换挡拨叉在不同方向的变形规律，得出其变形规律图；利用二分法对换挡拨叉变形矫正载荷进行分析计算，并通过有限元分析求出了拨叉初始变形量与矫正行程的规律性曲线，建立了不同方向加工变形的矫正力数学模型。⑵基于前文对换挡拨叉变形类型以及变形规律的分析，并依据其变形矫正机理，通过功能分析法确定了检测矫形系统的总体方案。⑶依据总体方案，利用模块化思想，对换挡拨叉变形检测系统的工作台、工装夹具、支撑平台以及数显测量仪进行了创新设计；采用解析法对超声振动矫形系统的换能器、变幅杆和工具头进行了结构设计，构建了检测矫形一体机的三维模型；利用有限元软件ANSYS Workbench对超声振动矫形系统进行了动力学分析，得出振动矫形系统最佳工作频率为20kHz，并对振动矫形系统的矫形效果进行仿真分析，换挡拨叉初始变形最大值为1.953mm，残余变形为0.188mm，矫形率达到90.37%，验证了检测矫形系统设计的合理性。⑷对换挡拨叉加工变形检测矫正一体机的工作过程进行了分析，确定了其控制系统的功能需求。依据系统功能需求分析，选取西门子S7-200系列PLC作为系统的控制器，对检测矫正一体机控制系统的硬件和软件进行了设计，并采用EasyBuider8000设计了系统的人机界面，完成了整个检测矫形一体机的系统设计。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 换挡拨叉加工变形原因分析

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容和结构安排

第二章 换挡拨叉弹塑性变形分析及矫正机理研究

2.1 弹塑性理论简介

2.2 换挡拨叉弹塑性变形分析

2.3 换挡拨叉弹塑性变形矫正参数计算

2.4 换挡拨叉弹塑性变形矫形规律的分析

2.5 换挡拨叉弹塑性变形矫正力数学模型的建立

2.6 本章小结

第三章 换挡拨叉加工变形检测矫正系统总体方案研究

3.1 换挡拨叉加工变形检测矫正系统设计要求

3.2 换挡拨叉加工变形检测矫正系统功能分析

3.3 检测矫正系统总体方案确定

3.4 本章小结

第四章 换挡拨叉加工变形检测矫正机构设计与分析

4.1 换挡拨叉加工变形检测矫正系统工作原理

4.2 换挡拨叉加工变形检测装置机械结构设计

4.3 换挡拨叉加工变形超声振动矫形机构设计

4.4 换挡拨叉加工变形检测矫形装置传动系统设计

4.5 振动矫形系统动力学分析及矫形效果研究

4.6 本章小结

第五章 换挡拨叉加工变形检测矫正一体机控制系统设计

5.1 检测矫形一体机控制系统功能需求分析

5.2 检测矫形一体机控制系统硬件设计

5.3 检测矫正一体机控制系统软件设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果