基于PRO/E和ADAMS的变速器动力学仿真

摘要

变速器是汽车传动系的重要组成部分，其运动学和动力学特性关系到变速器本身乃至整车性能的发挥。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。本文以一台变速器为研究对象，从多方面开展了基于虚拟样机技术的变速器动力学仿真研究。建立了变速器零件的三维实体模型，进行了变速器传动系统的运动学仿真。探讨了变速器中齿轮-转子-轴承系统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。主要内容如下： 利用Pro/ENGINEER建立了变速器零件的三维实体模型，采用自底向上的方法对变速器进行装配建模。在变速器装配主模型的基础上，进行了变速器传动系统的运动学仿真。采用的分析流程：零件三维建模-子装配建模-总装配建模-运动仿真分析。将CAD与CAE技术有效结合，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。 在总装配主模型的基础上，利用Pro/ENGINEER与ADAMS的接口软件MECHANISM/Pro将五档的部分传动零件导入到ADAMS中，并添加相应的约束及驱动，基于多体动力学分析软件MSC-ADAMS对传动系统进行多体动力学仿真分析。基于Hertz静力弹性接触理论推导出直齿轮及斜齿轮的接触力仿真参数计算公式。仿真得到的传动齿轮的啮合力的大小及频率都和理论计算结果一致。 同步器是汽车变速器的重要部件。本文首先建立了同步器简化的仿真模型，然后利用试验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。本文研究表明，建立同步器的虚拟样机模型可以得到比较准确的结果，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。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2虚拟样机技术的起源、发展及现状

1.2.1虚拟样机技术的起源及发展

1.2.2虚拟样机技术的应用

1.2.3虚拟样机技术与中国制造业

1.3本文研究意义及主要内容

2基于Pro/ENGINEER的变速器建模及运动学仿真

2.1 Pro/ENGINEER运动仿真的特点

2.2装配模型的建立及表达

2.3变速器的建模

2.3.1传动机构的建模

2.3.2传动机构的换档形式

2.3.3操纵机构的建模

2.3.4总装配

2.4变速器运动学仿真

2.5本章小结

3变速器传动系统动力学仿真分析

3.1变速器仿真模型的建立

3.1.1 ADAMS简介

3.1.2 ADAMS和Pro/ENGINEER间数据转换

3.1.3拓扑结构及运行参数建模

3.2齿轮碰撞参数选取

3.3动力学仿真分析

3.4本章小结

4同步器接合过程仿真

4.1同步器原理简介

4.2同步器工作过程理论计算

4.2.1摩擦力矩计算

4.2.2转动惯量计算

4.2.3同步力矩与同步时间的关系

4.2.4数据计算：

4.3同步器工作过程仿真

4.3.1同步器仿真模型的建立

4.3.2同步过程仿真

4.3.3同步器结合过程仿真分析

4.4本章小结

5结束语

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢