EQ3092汽车变速器传动部分建模与仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 变速器的分类 1
1.3 变速器的研究状况 2
2 变速器传动机构的确定 3
2.1 传动机构布置 3
2.2 固定轴式变速器 4
2.3 倒档的布置 4
2.4 零、部件结构 5
3 变速器主要参数的选择 7
3.1 齿轮的参数 7
3.2 零件三维建模简述 9
3.3 前进挡齿轮三维模型 9
3.4 输入、输出轴的三维建模 16
3.5 变速器变速机构装配图 19
4 变速器的仿真 22
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 概述
自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车已经历了近120年的发展。随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。
变速器在发动机和汽车之间主要起着匹配作用，通过改变变速器的传动比，可以使发动机在最有利的工况范围内工作。
变速器通常还设有到档，在不改变发动机旋转方向的情况下汽车能倒退行驶；设有空档，在滑行或停车时发动机和传动系能保持分离。变速器还应能进行动力输出。手动变速器基本上是由齿轮、轴、轴承、同步器等动力传动部件组成。
变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
最低稳定转速是难以达到的。变速器的倒档使汽车可以倒退行驶；其空档使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机与传动系分离。
变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据需要，还可以加装动力输出器。
在我国，据调查2008年手动变速器的市场比重为74％，占据较大的市场份额。虽然自动变速器市场占有率会不断的增加，但是由于手动变速器的燃油经济、节能性、技术的高度成熟以及它给驾驶者带来的全方位的驾驶乐趣决定了其变速器市场上不可取代的地位。目前，国内变速器主要采用齿轮传动机构传递动力：齿轮是手动变速器的主传动部件，由于其具有结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠和维修方便等特征，在运动和动力的传递等方面得到了非常普遍的应用，并且有关齿轮的设计方也已经有了相应的规范和标准。
1.2 变速器的分类
按传动比变化方式，变速器可以分为有级式、无级式和综合式三种。
有级式变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3～5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合变速器中，则有更多档位。所谓变速器档数即指其前进档位数。
变速传动机构可按前进档数或轴的形式不同分类。具体分类如下：
图1变速器的具体分类
1.3 变速器的研究状况
全球变速器市场分布形成了三足鼎立的形式，自动变速器在北美市场，机械式无极变速器在日本市场，手动变速器在欧洲市场各占主导地位。在过去的几年里，欧洲依靠已有的手动变速器生产设施和条件，双离合器变速器已经被大批量生产，其自动换档的特性以及相对于传统的4速自动变速器有10％的节约燃料经济性，使得其逐渐占据了一部分原有的手动变速器和自动变速器市场。作为这项技术的先行使用者，大众公司已经开始了在全球用双离合器变速器来取代现有的外购自动变速器的计划。与此同时，双离合器变速器的产品种类以及应用范围也正在逐渐扩大，干式双离合器变速器在未来几年将大批量出现在欧洲市场，而小于150Nm的输入转矩的双离合器变速器也正在紧锣密鼓的研究当中。未来我们将会看到双离合器变速器在欧洲市场的快速发展。
在北美，为了沿袭美国消费者传统上对自动变速器的偏爱，“三大"依然坚持着对自动变速器的研究和提高，先进的六速变速器将充分利用现有的四速自动变速器的设施和基础，而其燃油经济性更好(提高大约5％左右)。与此同时，双离合变速器也开始引起了“三大’’的注意，他们正在寻求外来合作以缩短与竞争对手的差距。面对变幻莫测的油价，美国消费者在注重乘驾舒适性的同时，开始前所未有的关心各种可以降低燃油消耗的方法：双离合器技术便是其中之一。
随着我国经济的飞速发展，中国汽车市场发生了巨大的变化，整车制造商之间的竞争从以前的竞争不足阶段逐渐过渡到完全竞争时代。而变速器的竞争成为其中关键之一。国内企业对变速器的这几种技术都有不同程度的研发，其中，CVT产业化和科研水平走在最前面，AMT正在加速产业化。在国家发改委的推动下，国内1 0家以上整车企业已经和美国博格华纳公司成立了一家名为”中联发实业有限公司”的合资企业，共同研发双离合器变速器的关键技术。全球掌握DCT技术的公司主要就是博格华纳公司和舍弗勒公司。由于历史的原因和技术的被垄断，中国本土厂商先进变速器技术的研发之路依然任重而道远。
为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应传动部分提出如下的设计要求。
a、正确地选择变速器的档位数和传动比，并使之与发动机参数及主减速比作优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和燃料经济性。
b、设置空挡，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；使汽车可以倒退行驶。
c、体积小、质量小、承载能力强、使用寿命长、工作可靠。
c、操纵简单、准确、轻便、迅速。
2 变速器传动机构的确定
2.1 传动机构布置
载货汽车主要涉及的参数如下表，
载货汽车主要参数如下表2-1
主要参数 数值 单位
满载整车质量 2470
满载前轴轴荷 985
满载后轴轴荷 1389
主减速器 6.17
发动机功率 59
最高车速 105
2.2 固定轴式变速器
中间轴式变速器 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。各传动方案的共同特点是：变速器的第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档。是直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器传动效率高，可达90%以上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。因为直接档的利用率要高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴、中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不太大的条件下，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档外的其它档位换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合齿套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。在除直接档外的其它档位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在档数相同的条件下，各中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数、轴的支承方式、换档方式和倒档传动方案以及档位布置顺序上有差别。
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 变速器的分类 1
1.3 变速器的研究状况 2
2 变速器传动机构的确定 3
2.1 传动机构布置 3
2.2 固定轴式变速器 4
2.3 倒档的布置 4
2.4 零、部件结构 5
3 变速器主要参数的选择 7
3.1 齿轮的参数 7
3.2 零件三维建模简述 9
3.3 前进挡齿轮三维模型 9
3.4 输入、输出轴的三维建模 16
3.5 变速器变速机构装配图 19
4 变速器的仿真 22
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 绪论
1.1 概述
自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车已经历了近120年的发展。随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。
变速器在发动机和汽车之间主要起着匹配作用，通过改变变速器的传动比，可以使发动机在最有利的工况范围内工作。
变速器通常还设有到档，在不改变发动机旋转方向的情况下汽车能倒退行驶；设有空档，在滑行或停车时发动机和传动系能保持分离。变速器还应能进行动力输出。手动变速器基本上是由齿轮、轴、轴承、同步器等动力传动部件组成。
变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
最低稳定转速是难以达到的。变速器的倒档使汽车可以倒退行驶；其空档使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机与传动系分离。
变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据需要，还可以加装动力输出器。
在我国，据调查2008年手动变速器的市场比重为74％，占据较大的市场份额。虽然自动变速器市场占有率会不断的增加，但是由于手动变速器的燃油经济、节能性、技术的高度成熟以及它给驾驶者带来的全方位的驾驶乐趣决定了其变速器市场上不可取代的地位。目前，国内变速器主要采用齿轮传动机构传递动力：齿轮是手动变速器的主传动部件，由于其具有结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠和维修方便等特征，在运动和动力的传递等方面得到了非常普遍的应用，并且有关齿轮的设计方也已经有了相应的规范和标准。
1.2 变速器的分类
按传动比变化方式，变速器可以分为有级式、无级式和综合式三种。
有级式变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3～5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合变速器中，则有更多档位。所谓变速器档数即指其前进档位数。
变速传动机构可按前进档数或轴的形式不同分类。具体分类如下：
图1变速器的具体分类
1.3 变速器的研究状况
全球变速器市场分布形成了三足鼎立的形式，自动变速器在北美市场，机械式无极变速器在日本市场，手动变速器在欧洲市场各占主导地位。在过去的几年里，欧洲依靠已有的手动变速器生产设施和条件，双离合器变速器已经被大批量生产，其自动换档的特性以及相对于传统的4速自动变速器有10％的节约燃料经济性，使得其逐渐占据了一部分原有的手动变速器和自动变速器市场。作为这项技术的先行使用者，大众公司已经开始了在全球用双离合器变速器来取代现有的外购自动变速器的计划。与此同时，双离合器变速器的产品种类以及应用范围也正在逐渐扩大，干式双离合器变速器在未来几年将大批量出现在欧洲市场，而小于150Nm的输入转矩的双离合器变速器也正在紧锣密鼓的研究当中。未来我们将会看到双离合器变速器在欧洲市场的快速发展。
在北美，为了沿袭美国消费者传统上对自动变速器的偏爱，“三大"依然坚持着对自动变速器的研究和提高，先进的六速变速器将充分利用现有的四速自动变速器的设施和基础，而其燃油经济性更好(提高大约5％左右)。与此同时，双离合变速器也开始引起了“三大’’的注意，他们正在寻求外来合作以缩短与竞争对手的差距。面对变幻莫测的油价，美国消费者在注重乘驾舒适性的同时，开始前所未有的关心各种可以降低燃油消耗的方法：双离合器技术便是其中之一。
随着我国经济的飞速发展，中国汽车市场发生了巨大的变化，整车制造商之间的竞争从以前的竞争不足阶段逐渐过渡到完全竞争时代。而变速器的竞争成为其中关键之一。国内企业对变速器的这几种技术都有不同程度的研发，其中，CVT产业化和科研水平走在最前面，AMT正在加速产业化。在国家发改委的推动下，国内1 0家以上整车企业已经和美国博格华纳公司成立了一家名为”中联发实业有限公司”的合资企业，共同研发双离合器变速器的关键技术。全球掌握DCT技术的公司主要就是博格华纳公司和舍弗勒公司。由于历史的原因和技术的被垄断，中国本土厂商先进变速器技术的研发之路依然任重而道远。
为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应传动部分提出如下的设计要求。
a、正确地选择变速器的档位数和传动比，并使之与发动机参数及主减速比作优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和燃料经济性。
b、设置空挡，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；使汽车可以倒退行驶。
c、体积小、质量小、承载能力强、使用寿命长、工作可靠。
c、操纵简单、准确、轻便、迅速。
2 变速器传动机构的确定
2.1 传动机构布置
载货汽车主要涉及的参数如下表，
载货汽车主要参数如下表2-1
主要参数 数值 单位
满载整车质量 2470
满载前轴轴荷 985
满载后轴轴荷 1389
主减速器 6.17
发动机功率 59
最高车速 105
2.2 固定轴式变速器
中间轴式变速器 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。各传动方案的共同特点是：变速器的第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档。是直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器传动效率高，可达90%以上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。因为直接档的利用率要高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴、中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不太大的条件下，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档外的其它档位换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合齿套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。在除直接档外的其它档位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在档数相同的条件下，各中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数、轴的支承方式、换档方式和倒档传动方案以及档位布置顺序上有差别。
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