【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 83。 27 第四章 有限元分析 28 有限元分析方法簡(jiǎn)介 28 鎖環(huán)的有限元分析 29 本章小結(jié) 31 第五章 總結(jié)與展望 32 總結(jié) 32 展望 32 參考文獻(xiàn) 33 致謝 34 九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì) A0721 王雄 1 第一章 緒 論 同步器發(fā)展現(xiàn)狀簡(jiǎn)述 同步器是汽車(chē)變速器的重要部件，它使變速器主、從動(dòng)部分同步后再接合，從而減少接合沖擊和噪聲，減輕換檔力， 使換檔平順，從而延長(zhǎng)了變速器的壽命。近年來(lái)隨著汽車(chē)的發(fā)展，對(duì)同步器提出愈來(lái)愈高的要求。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)高馬力化和高轉(zhuǎn)速比使得換檔時(shí)同步器所需操縱功能在不斷增加。在這種情況下就必須加快對(duì)同步器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)汽車(chē)同步器結(jié)構(gòu)參數(shù)是一項(xiàng)非常費(fèi)時(shí)和艱苦的工作，而且難以求得較理想的設(shè)計(jì)參數(shù)，不利于產(chǎn)品性能的提高。 而近年來(lái)以 CAD/CAE集成技術(shù)為核心的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，使得同步器制造新品的開(kāi)發(fā)周期大為縮短同時(shí)也使得以往設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)可以以量化的形式出現(xiàn)，使得產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率更高。 近年來(lái)，國(guó)外汽車(chē)和變 速器廠家對(duì)同步器作了大量的研究工作?？傮w上有以下幾種特點(diǎn)和局勢(shì)： 1) 結(jié)構(gòu)上作了很大改進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，同步力矩大，工作可靠。 2) 制造和材料上采用了新工藝和新材料。 3) 設(shè)計(jì)方法上采用了現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 4) 在試驗(yàn)上進(jìn)行了許多深入細(xì)致的研究。 本文內(nèi)容 及選題意義 本文課題來(lái)源于 九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程專業(yè) 。 從桑塔納 2021型轎車(chē)的用戶手冊(cè)中得到的 SVW7180LEi型發(fā)動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)出發(fā)，針對(duì)轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)和具體 同步器 的設(shè)計(jì)要求，采用正向設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想，來(lái)完成 同步器 的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，充分 利用 UG/Unigraphics和 MathCAD兩個(gè)軟件，來(lái)輔助完成 同步器的設(shè)計(jì)。 通過(guò) 用 任意一個(gè)汽車(chē) 發(fā)動(dòng)機(jī) 所提供的參數(shù)設(shè)計(jì)出與之相匹配的 同步器 ，了解正向設(shè)計(jì)的基本過(guò)程。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程 中， 掌握 UG/Unigraphics軟件 的用法，加深對(duì)三維造型設(shè)計(jì)的了解。 九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì) A0721 王雄 2 應(yīng)用軟件介紹 在 設(shè)計(jì)過(guò)程 中主要 應(yīng)用了 UG/Unigraphics 和 MathCAD 兩 個(gè) 軟件 。UG/Unigraphics 用來(lái)做同步器的三維建模和有限元分析， MathCAD 用來(lái)做同步器同步時(shí)間和鎖環(huán)強(qiáng)度的校核。 1） UG/Unigraphics 簡(jiǎn)介 Unigraphics （簡(jiǎn)稱 UG） 是 美國(guó) Unigraphics Solutions of EDS 公司 推出的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造、輔助工程（ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ）一體化軟件，它在全球的航空航天、汽車(chē)、模具和電器電子等各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，它可以完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、加工、檢驗(yàn)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的全過(guò)程。 Unigraphics 功能如下： （ 1） 特征操作 （例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； （ 2） 參數(shù)化（參數(shù) 、 尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （ 3） 通過(guò)零件的特征值之間，載荷 /邊界 條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 4） 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性 (任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng) )。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 UG/Unigraphics的基本功能。 2） MathCAD 簡(jiǎn)介 MathCAD是由 Math Soft公司推出的一種交互式數(shù)值計(jì)算系統(tǒng)。當(dāng)輸入一個(gè)數(shù)學(xué)公式、方程組、矩陣等，計(jì)算機(jī)將直接給出計(jì)算結(jié)果，而無(wú)須去考慮中間計(jì)算過(guò)程。因而 MathCAD在很多科技領(lǐng)域中承擔(dān)著復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算 ,圖形顯示和文檔處理，是工程技術(shù)人員不可多得的有力工具。 MathCAD有五個(gè)擴(kuò)展庫(kù) ,分別是求解與優(yōu)化 ,數(shù)據(jù)分析 ,信號(hào)處理 ,圖像處理和小波分析。 同步器設(shè)計(jì)方案選擇 同步器工作原理 在變速瞬間 , 變速器的輸入端和輸出端的轉(zhuǎn)速都在變化著 , 輸出端與汽車(chē)整車(chē)相連其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J出 輸出相當(dāng)大 ,換檔作用時(shí)間較短 , 可認(rèn)為在換檔的瞬間九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì) A0721 王雄 3 輸出端轉(zhuǎn)速是恒定的。而輸入端在接觸錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩作用下 , 克服輸入端被接合零件的等價(jià)慣性力矩 , 在最短時(shí)間內(nèi)使輸入端與輸出端的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步。在實(shí)現(xiàn)同步之后完成變速 , 這就是同步器的工作原理 , 見(jiàn)圖 。 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 。 圖 同步器示意圖 圖 鎖環(huán)式同步器 下面以采用同步器的變速器從二擋換入三擋時(shí)來(lái)說(shuō)明鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理。 1)空擋位置 圖 。此時(shí)齒輪 A和接合套 C(連同鎖環(huán) B)都在本身及其所聯(lián)系的一系列運(yùn)動(dòng)件的慣性作用下 ，繼續(xù)沿著原方向 (如圖中箭頭所示 )旋轉(zhuǎn)。設(shè)齒輪 A、鎖環(huán) B和接合套 C的轉(zhuǎn)速分別為na、 nb和接合套 nc。因接合套通過(guò)鎖環(huán)上的擋塊，推動(dòng)鎖環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，因而 na=nc，故 nanb。此時(shí)鎖環(huán) B處于自由狀態(tài)。故其內(nèi)錐面與齒輪的外錐面并 不接觸，如圖九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì) A0721 王雄 4 。 圖 空擋時(shí)同步器工況 圖 有摩擦力矩時(shí)同步器工況 2)接合套移動(dòng)摩擦力矩產(chǎn)生 當(dāng)要掛人直接擋時(shí)，通過(guò)變速桿使撥叉(嵌入接合套凹槽之中 )推動(dòng)接合套 C，并帶動(dòng)滑塊 D一起 (左 )移動(dòng)。當(dāng)滑塊前端面與鎖環(huán) B接口端面接觸時(shí)，便推動(dòng)鎖環(huán)移向齒輪使兩錐面接觸。由于駕駛員作用在接合套 C上的推力，使兩錐面間存在正壓力，以及二者之間又有轉(zhuǎn)速差，故一經(jīng)接觸便產(chǎn)生摩擦力矩，通過(guò)此摩擦力矩的作用，齒輪 A即帶動(dòng)鎖環(huán)相對(duì)于接合套 C轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使鎖環(huán) 擋塊靠在接合套切口的一側(cè)上為止 (圖 )，隨后則只能與接合套同步旋轉(zhuǎn)。 3)撥環(huán)力矩的產(chǎn)生 由于駕駛員始終作用在接合套上一軸向推力，于是在鎖環(huán)齒端倒角面上產(chǎn)生正壓力 F，該力可分解為軸向分力 F1和切向分力F2兩個(gè)分力。切向分力 F2所形成的力矩有使鎖環(huán)相對(duì)于接合套反向轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì) ，稱此力矩為撥環(huán)力矩。軸向分力 F1則使鎖環(huán) B和齒輪 A二者的錐面繼續(xù)壓緊，保持所產(chǎn)生的摩擦力矩的作用。 4)摩擦力矩增長(zhǎng) 隨著駕駛員繼續(xù)加于接合套 C的推力加大，摩擦面上的摩擦力矩此時(shí)不斷增加 ，使齒輪 A的轉(zhuǎn)速降低。當(dāng)摩擦力 矩達(dá)到最大值而等于齒輪 A的慣性力矩時(shí)，接合套 C、鎖環(huán) B和齒輪 A 即達(dá)到同步，并一起保持同步旋轉(zhuǎn)。此后齒輪 A與鎖環(huán) B不再存在轉(zhuǎn)速差，于是慣性力矩消失，但由于使兩摩擦面緊密結(jié)合著，從而在切向分力在軸向推力作用所產(chǎn)生的靜摩擦力矩 M1仍然存在，使兩摩擦面緊密結(jié)合著，從而在切向分力 F1形成的撥環(huán)力矩 M1的作用下，使鎖環(huán)連同齒輪及與之相連的所有輸入端的零件一起相對(duì)于九江學(xué)院機(jī)材學(xué)院車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì) A0721 王雄 5 接合套反向倒轉(zhuǎn)一角度，使兩個(gè)花鍵齒不再抵觸，鎖環(huán)的鎖止作用消除，于是接合套壓圈繼續(xù)前左移。而與鎖環(huán)的花鍵齒圈進(jìn)入接臺(tái)狀態(tài) (圖 )。 圖 摩擦力矩增長(zhǎng)時(shí)同步器工況 圖 完成換擋時(shí)同步器工況