【正文】 、聽覺及觸覺等多種感官與虛擬世界進行直接的交互， 用戶直接參與在這個虛擬的世界中，與實時仿真對象 進行交互 ，身臨其境，體驗虛擬仿真技術帶來的美 ，圖 為各種硬件關系與虛擬現(xiàn)實之間的一種交互關系，展現(xiàn)了虛擬技術中所必須的本體以及所要借助的媒質。虛擬仿真裝配技術是一種使得汽車設計和汽車裝配能夠高效、快捷而且能夠并行的核心技術。 作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 日期： 虛擬仿真裝配技術 注 意 事 項 （論文）的內容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） 要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設計）授權使用說明 本論文（設計）作者完全了解 **學院有關保留、使用畢業(yè)論文（設計）的規(guī)定，學校有權保留論文（設計）并向相關部門送交論文（設計）的電子版和紙質版。虛擬仿真裝配技術 馬自達 6 轎車自動變速器 虛擬仿真裝配研究 Mazda 6 Automatic Transmission study of virtual assembly system 虛擬仿真裝配技術 畢業(yè)論文（設計）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設計） 是我在導師的指導下進行的研究工作及取得的研究成果。有權將論文（設計）用于非贏利目的的少量復制并允許論文（設計）進入學校圖書館被查閱。 ：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。本文充分運用 CATIA 的強大設計能力和 3DMAX 的 優(yōu)良的渲染效果及裝配功能，以虛擬裝配技術理論為基礎，以馬自達 6 搭配的 F 為研究 FS5AEL自動變速器為對象，進行了自動變速器零件虛擬建模、建立零件庫和自動變速器虛擬仿真裝配等一系列的研究，從而運用 FLASH 強大的動畫制作功能建立一套自動變速器安裝系統(tǒng)，基于 CATIA 和 3DMAX 技術的自動變速器的虛擬仿真裝配通過建立虛擬化裝配模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)設計物理實體，這有利于對自動變速器結構和裝配過程進行分析并進行合理優(yōu)化。 圖 虛擬現(xiàn)實技術關系圖 虛擬制造技術 應用計算機仿真技術，對零件的加工方法、工序順序、工裝和工藝參數(shù)的選用以及加工工藝性、裝配工藝性等均可 進行 建模仿真， 相比于傳統(tǒng)的制造行業(yè)，它具有許多優(yōu)勢，它 可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷，提前發(fā)現(xiàn)裝配時出現(xiàn)的問題，從而能夠優(yōu)化制造過程，提高加工效率。 基于以上手工裝配為主的傳統(tǒng)裝配方法存在著諸多缺陷，所以在計算機技術，信息化技術，自動化技術 的快速發(fā)展過程中，提出了虛擬仿真裝配技術。 虛擬仿真裝配技術在國內外的研究運用現(xiàn)狀 虛擬裝配是近十幾年中虛擬制造技術研究的重要方向之一 ,虛擬裝配技術已成為數(shù)字化制造技術在制造業(yè)中研究和應用的典范， 對于更復雜的產品結構，使用該技術可以優(yōu)化產品設計，以避免或減少物理模型的制作，縮短開發(fā)周期，降低成本，從而實現(xiàn)產品的優(yōu)化開發(fā)，提高裝配質量和效率，改善產品的售后服務。 ?零部件建模：零部件建模是完成整個裝配任務的必 要貯備工作，它要求所建模型合理，而且對于細節(jié)的處理也有一定的要求，所以需要建模人員需要較高的軟件使用水平，本文中，主要針對 Mazda 6 轎車自動變速器的零部件進行建模，包括液力變矩器中的殼體、泵輪、渦輪以及行星齒輪組等零部件進行建模，這個過程主要是運用計算機軟件 CATIA 進行建模，然后運用 3DMAX 進行物體與場景渲染的一個過程。 在本論文中，運用了現(xiàn)如今機械制造也中常用的 CATIA和多種行業(yè)運用較廣的 3DMAX 軟件，從而很好的完成 Mazda 6 轎車自動變速器的建模以及裝配過程，使裝配成的模型在計算機上以很強的沉浸感展現(xiàn)給用戶。清華大學開發(fā)的 VASS 為設計師和裝配工程師提供了一個產品的可裝配性 / 可拆卸性仿真和評價系統(tǒng)。 在國外，虛擬仿真裝配技術在各大汽車生產廠商廣泛運用， 如 BMW為利用虛擬仿真裝配技術對 X系列 SUV汽車裝配工藝流程進行合理性測試而建立的Virtual Process Week體系（簡稱 VPW） 。交互性是虛擬現(xiàn)實技術最大的一個特點，就是用戶與模擬環(huán)境之間的一種交互，相對于本文而講，通過制作自動變速器的各種零件，然后進行裝配過程，再將這個過程以及所制作的安裝系統(tǒng)展示出來，這樣開發(fā)者可以對自動變速器的裝配過程進行優(yōu)化和可裝配性進行評價，而且可以作為一種學習的工具，這就是用戶與環(huán)境之間的一種交互。 2020年東京車展首度亮相 ,馬自達 6 (Mazda6)是馬自達公司在 2020以后面向中級轎車市場推出的戰(zhàn)略化核心產品，中國于 2020年春季引進馬自達 6轎車，并且在當年末就榮膺“年度車型”稱號，在國內中高端轎車競爭激烈的背景下馬自達 6依然一直保持旺銷態(tài)勢， 2020年馬自達 6在華銷量為 。電子控制系統(tǒng)是按照通過輸入系統(tǒng)里的開關和傳感器的信號，通過 TCM（變速器控制模塊） 向液壓控制系統(tǒng)中的線性類、ON/OFF 類電磁閥及工作循環(huán)類電磁閥輸出與當前駕駛條件相吻合的信號。下面分別介紹各個裝置的組成及其工作原理。 在變矩器的泵輪轉速和 轉矩不變的條件下，渦輪轉矩隨其轉速（反映汽車行駛速度）的變化規(guī)律，就是液力變矩器的特性。 1— 太陽輪 2— 齒圈 3— 行星架 4— 行星輪 作用于太陽輪 1上的力矩 111 rFM? 作用于齒圈 2上的力矩 虛擬仿真裝配技術 222 rFM ? 作用于行星架 3上的力矩 333 rFM? 令齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α，則 1212 rrzz ??? 因而 12 rr ?? 13 21 rr ??? 由行星齒輪 4的力平衡條件得 21 FF? 13 2FF ?? 代入上面的力矩公式，根據(jù)能量守恒定律，三個元件上輸入和輸出的功率的代數(shù)和應為零，故通過轉換得到以下式子 0)1( 321 ???? nnn ?? 通過上式可以看出，在太陽輪、齒圈和行星架這 3個零件之中，可以任意選兩個零件，一個作為主動件，一個作為從動件，而使第三個零件固定不動，即第三個零件的轉速為零，或者讓第三個零件的運動受到一定的限制，使其轉速固定，則整個行星齒輪組以一定的傳動比傳動動力，而通過三個零件的各種限制條件，可以得到不同的傳動比，這就是單排行星齒輪傳動最基本的原理，下面分別討論各種條件 ?太陽輪 1作為主動件，行星架 3為從動件，齒圈 2固定，此時式中 02?n 則得 到的傳動比 123113 11 zznnr ????? ? ?齒圈 2為主動件，行星架 3為從動件，太陽輪 1固定，此時式中 01?n 則得到的傳動比 213223 11 zznnr ????? ?? ?太陽輪 1為主動件，齒圈 2為從動件，行星架 3固定，此時式中 03?n 則得到的傳動比 122112 zznnr ????? ? 這種條件下，與符號相反，表示主動軸輸入和從動軸輸出的旋轉方向相反，于是汽車就出現(xiàn)了倒檔傳動情況 這種傳動很好的解決了汽車倒檔的問題，不同于傳統(tǒng)的手動變速器，還需在變速虛擬仿真裝配技術 器整體中添加一根倒檔軸和相應的傳動齒輪。副行星齒輪組是一個單級行星齒輪機構，它在 1— 4擋和 R擋時執(zhí)行減速運動，在 5擋時是直接傳動。 前中心齒輪與前進離合器從動盤轂嚙合，前內齒輪與后行星托板嚙合。 前行星齒輪和后行星齒輪結構示意圖 虛擬仿真裝配技術 1 輸入 2 前進離合器 3 1 號單向離合器 4 前行星齒輪架 5 前中心齒輪 6 前小齒輪 7 前內齒輪 8 第一軸傳動齒輪 ? 由于離合器和或制動器接合 / 分離的原因，前行星齒輪和后行星齒輪起到傳動的作用，將渦輪軸輸送的驅動力進行轉換，并輸送到中心齒輪。圖 副行星齒輪結構組圖 9 二檔齒輪 10 副小齒輪 11 減速制動 12 2 號單向離合器 13 副中心齒輪 14 副內齒輪 15 驅動齒輪 16 齒圈（差速器） 17 輸出 ? 由于離合器和 / 或制動器接合 / 分離的原因，副中心齒輪起到傳動的作用，將渦輪軸輸送的驅動力進行轉換，并輸送到輸出齒輪。 在圖 A 中，液體在離 合器盤（驅動盤，從動盤）中，因為液體在各個盤上滑動，不能傳遞動力。 ? 在 第一、第二、第三檔位的前進檔運作。 ? 當車輛倒退時運作。 2 號單向離合器 ?2 號單向離合器鎖定直接離合器鼓的順時針方向（從液力變矩器一側看）轉動。 單向離合器操作 1 號單向離合器 ?單向離合器 外座圈（前內齒輪）可順時針方向（從液力變矩器一側看）自由轉動，但在外座圈試圖逆時針轉動時，斜撐擋圈升起，阻止其按逆時針方向轉動。 圖 2號單向離合器示意圖 1 單向離合器外座圈（直接離合器鼓）不能轉動 2 單向離合器外座圈（直接離合器鼓）能轉動 3 2 號單向離合器（固定在變速驅動橋箱） 上圖中所有的旋轉方向均從液力變矩器查看。 伺服活塞置于變速驅動橋箱內。 這使得 24 制動帶靠自身彈簧力延伸，打開 24 制動鼓。 減速制動 ? 固定副中心齒輪的轉動。 4 FS5AEL自動變速器的換擋過程 圖 F55AEL自動變速器內部行星齒輪變速系統(tǒng)，包括前行星齒輪、后行星齒輪和副行星齒輪，以及多種離合器與制動器，現(xiàn)根據(jù)圖 ，講述一檔的檔位動力傳遞過程。由上述介紹的單排行星齒輪機構的運動規(guī)律可知，太陽輪旋轉，內齒圈固定不動，行星架為同向的并且減速旋轉，得到的是 最大的減速。由單級行星齒輪機構的運動規(guī)律可知．內齒圈輸入，太陽輪固定，行星 架是同向減速旋轉。 本章小結 本章對馬自達 6 轎車進行了簡單介紹，對馬自達 6 轎車 FS5AEL 自動變速器的各個主要的系統(tǒng)的主要結構特點及功能原理簡要介紹，并對此自動變速器的換擋過程進行簡單介紹，此外還配備了每個部件的功能原理，可以使讀者更加詳細的了解這種自動變速器的功能。 在本文中，運用 CATIA軟件，對 FSEAEL自動變速器的零件進行建模的一個過程，為了更好的完成建模過程，在此之前，需要做一些準備工作，現(xiàn)列出如下： 1）資料的收集 : 在建模 之前，我們要對馬自達 6 轎車變速器零部件的功能、尺寸、形狀等信息資料進行收集，為準確的建模做好準備工作。 （ 1） CATIA 自帶標準件庫方便自動變速器虛擬仿真裝配。 （ 2） CATIA 結合零部件的實際參數(shù)尺寸進行建模 虛擬仿真裝配技術 三維 CATIA 參數(shù)化設計的運用具有很有利的一面，這樣可以使得軟件使用者使用此軟件時比二維繪圖方式更加方便高效，而且有利于修改圖形和零件尺寸，使得尺寸跟真實零部件一樣，而且標準零部件尺寸，可以使得零部件在裝配過程中更加精準，而且這種參數(shù)化的設計手段為制造行業(yè)提供了一個更加便于設計和修改的平臺，有 利于產品的優(yōu)化開發(fā)。 行星齒輪組 該行星齒輪組由一個太陽輪，兩個行星輪，一個齒圈，一個行星架組成。 3 行星架建模 進入 catia 點擊 xy 平面進入草圖，畫一個圓如圖 所示： 虛擬仿真裝配技術 圖 繪制草圖 退出草圖進行凸臺，生成實體，如圖 所示： 圖 實體 再次進入草圖，在草圖上畫小圓，并鏡像，使得對稱位置也布置這個小圓，如圖 所示 圖 繪制草圖 虛擬仿真裝配技術 退出草圖，點 進行拉伸，并圓弧陣列， 如圖 所示：