手动变速箱同步器数学模型的建立与优化.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGlNEER手动变速箱同步器数学模型的建立与优化伊辉，王剑彬，王学虎(南华大学机械工程学院，湖南衡阳421001)摘要：通过对锁环式惯性同步器的结构、工作原理以及结合过程的分析研究，结合同步器的工作过程及同步器设计公式，以缩短同步器司步时闻为目标，选取摩擦锥面锥角O／、摩擦锥面的平均摩擦半径尺、摩擦锥面宽度L、摩擦锥面摩擦因数肛、结合齿的锁止角口五个对同步器性能影响较大的参数对同步器进行数学建模；针对模型中设计变量、目标函数及约束条件，为了提高计算效率，利用Matlab优化工具箱中的

2、Fm{ncon函数，建立非约束性M文件，然后进行数学模型优化。关键词：同步器；工作原理：数学建模；Matlab优化中图分类号：TP391．7文献标志码：A文章编号：1002—2333(2017)01—0079—03EstablishmentandOptimizationoftheMathematicalModelaboutManualTransmissionSynchronizerYIHui。WANGJianbin，WANGXuehu(SchoolofMechanicalEngineering,Universityo

3、fSouthChina,Hengyan9421001，China)Abstract：Thispaperstudiesthestructure，workingprincipleandprocessofthelockringtypeinertialsynchronizer．Toshortenthesynchronizationtime，theworkingprocessanddesignedformulaofthesynchronizerareusedtobuildmathematicalmodelofthesynchr

4、onizerbasedonfictionconeAngle0【，averagefrictionconeradiusR，frictionconewidthL，thefrictioncoefficientofcone斗andcombiningtoothlockhornsp．Inviewofdesignvariable，objectivefunctionandconstraintconditionsofthemodel，FminconfunctionofMatlaboptimizationtoolsisusedtoesta

5、blishanon-bindingdocumentMtoimprovethecomputationalefficiency．Thenthemathematicalmodelisoptimized．Keywords：synchronizer；operatingprinciple；mathematicalmodeling；Matlaboptimization0引言变速箱是汽车传动系统重要组成部分，而同步器又是汽车变速箱的重要组成部分。同步器结合与分离时间短，结合与分离的平顺与否反映一辆汽车的舒适性及换挡平顺性。而这反映到

6、变速器上就是换挡时变速器内部(同步器)冲击反馈到变速杆上[1]。为了提高驾驶的舒适性，缩短换挡时间，对手动变速器进行研究是很有必要的。1同步器工作原理汽车同步器利用摩擦原理，使结合套与待啮合结合齿圈迅速同步，并防止二者达到同步之前产生齿轮冲击。现代汽车上广泛使用摩擦式惯性同步器。汽车同步器分为锁环式惯性同步器和锁销式惯性同步器。锁环式惯性同步器一般应用于轿车和轻、中型货车中，锁销式惯性同步器一般应用在中、大型货车当中。如图1所示为锁环式陨性同步器分解图，由图可知，锁环式贤陛同步器由结合齿圈、锁环、花键毂、结合套等组成

7、。结合齿圈锁环结合套夭麓蕙而刀刀：同步器按工作过程不同可以分为同步过程和锁止过程12-31。如图2所示，汽车锁环式惯性同步器换挡过程大致分为3个阶段。第一阶段，结合套在轴向换挡力的作用下向左移动，结合套的锁止角与锁环锁止角相互抵触。第二阶段，结合套在轴向换挡力的作用下继续向左移动，结合齿圈锥面与锁环锥面相互压紧，直到锁环与结合套二者速度相同，这样结合套与锁环进入结合。第三阶段，结合套继续向左移动，结合套花键齿与结合齿圈花键齿的锁止角相互抵触，最终结合套与结合齿圈进入啮合，整个换挡过程结束。2锁环式惯性同步器数学模型建

8、立2．J设计变量通过同步器工作原理分析，以缩短同步时间为目网址：www．jxgcs．corn电邮：hrbengineer@163．com2017年第1期l79机械工程师MECHANICALENGlNEER标，我们选取了摩擦锥面的锥角“、摩擦锥面的平均半径R，摩擦锥面宽度三，锥面摩擦因魏∞、结合齿的锁止角卢等五个对同步器影响较大的参数作为设计变量