轿车手动变速器换挡舒适性优化研究

摘要

随着生活水平的提高，人们对汽车换挡舒适性的要求越来越苛刻。换挡系统作为手动挡轿车实现换挡功能的核心组成部分，其性能很大程度上决定了整车的换挡舒适感。本文在深入分析换挡系统工作过程及原理的基础上，利用虚拟样机仿真试验技术，找出了影响换挡舒适性的主要因素，总结了换挡系统参数对舒适性影响的规律。根据研究结论，为优化换挡舒适性提供了理论支持。
　　首先分析了换挡舒适性主客观评价体系及相应评价指标，并在此基础上提出适用于本文的舒适性优化研究对象。
　　本文以选挡和换挡两个过程为基础，分别研究了现代轿车手动变速器换挡系统的结构、原理及功能，建立起相关机构的数学理论模型，找出了其中影响换挡舒适性的主要参数。采用UG NX建模软件构建了换挡系统精确三维模型，并对导入动力学仿真软件ADAMS中的模型进行了仿真前处理，建立了换挡系统动力学仿真模型。
　　利用虚拟样机仿真技术研究换挡系统外操纵机构、内选换挡机构和同步器总成结构与性能等参数对换挡舒适性的影响规律。仿真试验结果表明：在软轴布置半径不变的前提下，软轴行程效率和负载效率均随索芯与轴套间摩擦系数的增大而减小；软轴索芯刚度越大其行程效率也越大，但对负载效率没有影响。选挡力的大小受回位销弹簧力、选挡型线和套筒自重三者之间的匹配关系影响；一般弹簧力越大、锥面斜率越大则相应的选挡力也就越大。换挡力随着定排销弹簧力的增大而增大；换挡型线不仅影响换挡力的大小，而且还会影响换挡平顺性。同步器锥面摩擦系数越大，最大换挡力及换挡时间越小，但对二次冲击力无影响；预同步滑块弹簧力对最大换挡力没有影响，但会对同步器的锁止时刻产生影响。
　　结合实践经验与研究成果总结了换挡舒适性的优化流程，为以后优化、改进换挡系统提供了一条参考途径。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 课题研究意义

1.3 手动变速器换挡仿真国内外研究概况

1.4 本文研究内容

第二章 换挡舒适性评价方法研究

2.1 换挡舒适性概念

2.2 传统换挡舒适性评价体系

2.3 本文采用的评价方法

2.4 本章小结

第三章 换挡舒适性影响因素研究

3.1 换挡机构工作过程

3.2 换挡外操纵机构

3.3 内选换挡机构

3.4 同步器总成

3.5 本章小结

第四章 换挡机构虚拟样机模型的建立

4.1 模型建立方法与流程

4.2 换挡系统三维模型的建立

4.3 换挡系统动力学模型的建立

4.4 模型数据转换

4.5 换挡系统虚拟模型参数设置

4.6 本章小结

第五章 换挡机构仿真研究

5.1 软轴参数仿真分析

5.2 选挡参数仿真分析

5.3 换挡参数仿真分析

5.4 同步器参数仿真分析

5.5 本章小结

第六章 换挡舒适性优化流程

6.1 优化设计方法

6.2 优化方法总结

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢