【文章內(nèi)容簡介】 計(jì)的應(yīng)用水平顯得尤為重要 [3]。 汽車變速器運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真目的和意義計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和進(jìn)步，使其在工業(yè)中應(yīng)用的深度和廣度不斷拓展，推動(dòng)著生產(chǎn)力不斷提高。汽車工業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)、成產(chǎn)技術(shù)方法手段等與時(shí)俱進(jìn)，也隨之進(jìn)步。運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)方法，是多個(gè)相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物，是一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。其涉及機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)領(lǐng)域、多項(xiàng)技術(shù)，以計(jì)算機(jī)仿真和產(chǎn)品生命周期建模為基礎(chǔ)， 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 2以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心，借助成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、圖形用戶界面技術(shù)、信息技術(shù)、集成技術(shù)、多媒體技術(shù)、并行處理技術(shù)等，將分散的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)和分析過程集成在一起，使得與產(chǎn)品相關(guān)的所有人員能在產(chǎn)品研制的早期直觀形象地對虛擬的產(chǎn)品原型進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能測試、制造仿真以及使用仿真等。 本文的主要內(nèi)容 課題主要任務(wù)本課題是在熟悉汽車變速器的前提下運(yùn)用計(jì)算機(jī)pro/e軟件對汽車變速器各部件進(jìn)行三維造型繪制并進(jìn)行預(yù)裝配，并對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，對運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真進(jìn)行初步的探索，以縮短汽車變速器的設(shè)計(jì)周期，優(yōu)化汽車變速器的設(shè)計(jì)方案，提高變速器的質(zhì)量。 設(shè)計(jì)思路汽車變速器是一套用于來協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度的變速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下。如何快速設(shè)計(jì)和優(yōu)化汽車變速器，首先要改變傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)的方法，本論文利用pro/e軟件對汽車變速器的各構(gòu)成進(jìn)行繪制，并進(jìn)行預(yù)裝配仿真，對于進(jìn)一步設(shè)計(jì)研究打下基礎(chǔ)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，從設(shè)計(jì)——實(shí)驗(yàn)——改進(jìn)設(shè)計(jì)——再實(shí)驗(yàn)——再設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)為設(shè)計(jì)——仿真——實(shí)驗(yàn)，使設(shè)計(jì)中的主要問題在設(shè)計(jì)初期得以解決，可以縮短車輛研發(fā)周期，幫助設(shè)計(jì)人員盡可能多地節(jié)省從產(chǎn)設(shè)計(jì)初稿到產(chǎn)品定型所花費(fèi)的工作時(shí)間、減低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的重要途徑 [4]。計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真設(shè)計(jì)的一般步驟可如下表示： 主要完成以下工作（1）熟悉汽車變速器的構(gòu)造設(shè)計(jì)及工作原理（2）根據(jù)所掌握的知識繪制各零部件和預(yù)裝配 （3）對汽車變速器某些部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真2 變速器構(gòu)造及工作原理 變速器的結(jié)構(gòu)（1）殼體使用 Pro/engineer軟件模擬所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)使用 Pro/engineer 中的 Mechanism design進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真建立設(shè)計(jì)的模型 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 3（2）操縱機(jī)構(gòu)（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（4）差速機(jī)構(gòu) 變速器的工作原理變速器通過不同齒數(shù)齒輪組的相互嚙合，改變傳動(dòng)比，從而輸出不同的轉(zhuǎn)速與扭矩。主動(dòng)輪齒數(shù)比從動(dòng)輪的齒數(shù)少，輸出的轉(zhuǎn)速比輸入的轉(zhuǎn)速小，扭矩增大,稱為低速檔。主動(dòng)輪齒數(shù)比從動(dòng)輪的齒數(shù)多，輸出的轉(zhuǎn)速比輸入的轉(zhuǎn)速大，扭矩減小，稱為超速檔。主動(dòng)輪齒數(shù)與輸出齒輪齒數(shù)相等，輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩與輸入的轉(zhuǎn)速相等，稱為直接檔 [5]。工作原理如圖1所示： 1輸入軸四檔齒輪 2輸入軸三檔齒輪 3輸入軸二檔齒輪 5輸入軸一檔齒輪 6輸出軸一檔齒輪 7輸出軸倒檔齒輪 8輸出軸二檔齒輪 9輸出軸三檔齒輪10結(jié)合套 11輸出軸四檔齒輪 12輸出軸 13輸入軸 圖 1變速器工作原理圖 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 43 變速器各部件三維造型及機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì) 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及三維造型 確定一檔齒輪的齒數(shù)已知一檔傳動(dòng)比 （31）9102zigI??為了確定Z9和Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和： （32）?ZmA其中 A =、m =3；故有 。??Z輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機(jī)會，否則會引起齒面的不均勻磨損。則取 =51。當(dāng)轎車三軸式的變速器 時(shí)，則? ~5?gIi，此處取 =16，則可得出 =35。范 圍 內(nèi) 選 擇可 在 17~510Z10Z上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（33）看?Z出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里 修正為51，則根據(jù)式（33）反推出A=。?Z三維造型圖如圖2所示：圖 2一檔齒輪三維造型 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 5? 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（32）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （34）91012zigI??由已知數(shù)據(jù)可得： ，且斜齒輪中心距 （35）?cos2)(1zmAn??由此可得： （36）nz21?根據(jù)已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 。5321??Z聯(lián)立方程式可得： =1 =34。則根據(jù)式（32）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 。 確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 （37）8712zigI??而 故有： ，對于斜齒輪： 45./7 （38）nmAz?cos?故有： 5387??Z聯(lián)立方程式得： 。2187?、按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 ；五檔齒輪 2765?Z、。1643?Z、二檔、三檔、五檔齒輪三維造型如圖3,4,5所示： 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 6圖 3二檔齒輪三維造型圖 4三檔齒輪三維造型 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 7圖 5五檔齒輪三維造型 確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比 取 。gri中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 。而通常情況下，倒132?Z檔軸齒輪 取 21~23，此處取 =23。13Z13Z由 （39）1213zigr??可計(jì)算出 。271因本設(shè)計(jì)倒檔齒輪也是斜齒輪，故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 3()39。 5cosnmzA????而倒檔軸與第二軸的中心距 13()39。 倒檔軸齒輪三維造型如 6 所示： 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8圖 6倒檔齒輪三維造型 齒輪主要參數(shù)表齒輪主要參數(shù)歸納如下表 31。表 31 齒輪主要參數(shù)主要參數(shù)齒數(shù)模數(shù)(mm)螺旋角 變位系數(shù)分度圓直徑(mm)齒根圓直徑(mm)齒頂圓直徑(mm)10z16 48 541檔 9z353 0176。 105 111822 2檔 7z31 30176。 27 0 78 833檔 5z26 30176。0 75 80437 107 1125檔 3z16 30176。 46 51 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 92z34 98 103常嚙 119 30176。 55 602z13 23 倒 檔 1z27 30176。 齒輪上的花鍵形式和尺寸根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和尺寸確定，具體參數(shù)見下表 32[6]。表 32 花鍵主要參數(shù)序號 名稱 壓力角 大圓直徑 模數(shù) 齒數(shù)1 一軸常嚙齒輪 30176。 46 2 222 二軸五