汽车同步器建模与仿真——毕业论文

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1、第4期b969a41f3e3e80ed786aa38b2b88f920.doc2系统建模与仿真题目汽车同步器的建模与仿真学院机械工程学院班级学生学号指导教师年月日第6页共6页系统建模与仿真汽车同步器建模与仿真摘要：基于轻卡车型的微冲击新型变速器内部三四挡同步器的基本结构，介绍锁环式同步器的工作原理，并建立了同步器在同步过程中的数学模型。根据变速器动力总成图，分析了变速器内部的动力传递过程和转动惯量，建立转速和同步力矩的矩阵表达式。而后基于ADAMS建立了三四挡同步器虚拟样机模型，对其进行动力学仿真，得到同步时间以及冲击力的仿真结果。。关键词：变速器；同步器；

2、ADAMS；动力学仿真；中图分类号：TH122文献标志码：A第6页共6页系统建模与仿真汽车行业的发展代表一个国家的工业化程度，如今我国已成为世界上具有影响力的汽车生产大国。随着我国汽车行业的发展，越来越多的人们开始追求汽车驾驶的舒适性，关注汽车的换挡性能。汽车在不同的路况上行驶时，对扭矩和转速的需求也有区别。比如上坡时，需要高扭矩低转速，而在平路上行驶时则需要低扭矩高转速，变速器的作用就是使发动机输出转速更好地去迎合汽车在复杂路况下所需要的扭矩与转速[1]。变速器换挡操作中，需要保证所在挡位齿轮与欲挂入挡位齿轮转速一致，才会避免换挡冲击现象的发生。而使两挡位

3、齿轮的转速迅速达到一致，则需要同步器来完成。因此，同步器作为变速器中关键的部件，其存在的重要性不言而喻，对其结构的优化设计也是汽车行业一直奋斗的目标。1锁环式同步器工作原理如图1.1所示，接合齿套、同步环、花键毂、接合齿圈、定位销、推块以及弹簧共同构成了锁环式同步器。1-接合齿圈2-同步环3-花键毂4-弹簧5-定位销6-推块7-接合齿套图1.1同步器零件图其中，花键毂具有分布在外圆柱面和内圆柱面上的两组花键齿，分别与接合齿套和第二轴相连接。同时在花键毂上均匀分布着六个凹槽，其中三个凹槽中心分别有一个圆柱孔，用来放置弹簧。放到三个凹槽圆柱孔内的弹簧分别与三个定

4、位销和推块配合，起空挡定位的作用，所以又称这三个凹槽为定位槽。另外三个凹槽分别与同步环上的三个凸块配合，凹槽的宽度等于同步环凸块的宽度加上一个花键齿的齿厚，当同步环的凸块位于花键毂凹槽的正中间时，接合齿套与同步环的花键齿才能够接合[2]。接合齿套内圆柱面除了花键齿之外，还均匀分布有三个定位销槽，与定位销端部的球面相配合。定位销通过销孔与推块配合，底部与放置在花键毂凹槽孔内的弹簧接触，顶部嵌入到接合齿套内定位销槽中。此过程中弹簧被压缩，弹簧力通过定位销传递给接合齿套，辅助接合齿套完成换挡动作。同步环内锥面与接合齿圈的外锥面配合，两锥面在换挡力作用下压紧并产生摩

5、擦力，实现同步。2同步器建模2.1接合齿套模型第6页共6页系统建模与仿真在换挡过程中，换挡力使接合齿套轴向移动分别与同步环和接合齿圈接触，完成接合因此对于换挡品质的好坏起着关键性的作用，是同步器中比较重要的零件。齿套的花键齿两端部有锁止角，与同步器和齿圈具有相同的锁止角，并且二者之间接合都是首先通过锁止角进行作用[3]。另外，作用到齿套上的轴向换挡力通过锁止斜面分解到沿同步环圆周方向的力形成拨环力矩，参与同步过程，因此锁止角必须严格控制。接合齿套内圆周面上均匀分布有三个定位销槽，通过定位销传递弹簧力到接合齿套上，参与换挡过程，并在换挡结束后帮助接合齿套回位。

6、接合齿套外圆柱面上开有换挡槽，换挡拨叉通过换挡槽拨动齿套，传递换挡力和实现轴向位移。按照上节介绍的绘制渐开线方法，将接合齿套各个参数通过表达式形式导入到UG中，自动生成渐开线花键齿[4]。最后完成倒角等细节的绘制，便得到接合齿套的三维模型，如图2.1所示。图2.1接合齿套示意图2.2花键毂模型花键毂内外圆柱面上都分布有渐开线花键齿，外圆柱面上的花键齿与接合齿套内花键齿常啮合，将动力传递给接合齿套，通过花键齿带动接合齿套保持同速旋转。内花键齿与输出轴外花键相连接，将动力传递到输出轴上，并通过差速器再传递给汽车。在花键毂上均匀分布着六个凹槽，其中三个凹槽中心分别

7、打有一个圆柱孔，用来放置弹簧，称其为定位槽。通过定位销和推块的配合，将弹簧力传递给接合齿套，参与换挡过程。另外三个凹槽与同步环的凸块作用，通过凸块带动同步环旋转[7]。将花键毂其他参数代入到表达式中，生成三维模型，如图2.2所示。图2.2花键毂示意图2.3同步环三维模型同步环渐开线花键齿的齿廓与花键毂的相同，其建模过程不再赘述。同步环外部均匀分布着三个凸块，分别与花键毂三个凹槽相配合，其尺寸确定方法在上一节中我们已经讨论过，在此不再讨论。同步环还具有另外一个特征，内表面为锥面形状。同步环所特有的内锥面结构，能够使轴向换挡力分解到摩擦锥面上正压力，使得其与接合

8、齿圈之间产生更大的摩擦力，实现快速同步[8]。同步环