AE自动变速器行星轮系运动仿真毕业论文答辩PPT课件

1、A541E自动变速器行星轮系运动仿真分析过程结结构构修修改改Y接受任务收集资料设计分析初步设计绘制三维图运动仿真结论装配草图绘制第1页/共43页论文框架论文框架绪论绪论研究背景研究背景课题方向课题方向论文要点论文要点结论结论1234552第2页/共43页1 绪论绪论 1.1 电子控制自动变速器能实现最佳的换档规律,具有良好的经济性和动力性, 污染低;工作稳定可靠,能很好地适应复杂的交通情况和地理条件;换档过程无冲击和振动,换档动作准确、及时,操纵方便;且具有故障自诊断功能。 第3页/共43页 1.2本课题以A541E自动变速器为研究对象，由于自动变速器驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现

2、代轿车配置的一种方向。装有自动变速器的车辆能根据路面状况自动变矩，驾驶者可以全神贯注路面状况而不会被换挡搞得手忙脚乱。因此通过绘图软件如Auto-CAD、CATIA对车辆自动变速器行星轮系进行拆解、测绘的基础上运用运动仿真分析，来得出自动变速器的特点并且通过将设计经验融入到软件中，可以缩短产品开发周期，提高生产效率，而且可以提高市场竞争力。 第4页/共43页2 研究背景研究背景 2.1 60年代以前，应用得比较多的全液压控制式自动换档系统，只能实现简单的控制规律，难以实现完美的自动变速要求。 2.2 1970年，日本丰田汽车公司研制成功世界上第一台电子控制的变速器，安装于COTONA牌轿车上，

3、1976年便实现了批量生产。 2.3 1983年，日本五十铃汽车公司研制成功世界第一台电子控制的全机械式自动变速器NAVI-5，其安装在ASKA轿车上投放市场，它比原液力机械自动变速器节油10%30%。 第5页/共43页 2.4 最近，现代控制理论也被成功应用于电子自动变速器中，如日本丰田公司的五档液力机械自动变速器，A350E就是根据现代控制理论中线性二次型最优控制理论来确定其控制规律的。 2.5 自动变速器主要安装使用在排量为 2L 以上的中高档轿车上,它在进口轿车上占的比例很大,维修量也很大。 2.6 目前，自动变速器的控制原理及故障原因，仅限于书本的描述，内容抽象，对于学习者来说，难于

4、理解与记忆；另外，在自动变速器的调试维修中，还必须运行发动机及汽车，给维修人员带来很大的不便。 第6页/共43页 2.7 为解决好以上问题，本课题以A541E自动变速器为研究对象，在对A541E自动变速器的结构进行拆解、测绘的基础上，运用三维应用软件CATIA建立变速器行星轮系的动力学模型，实现变速器的自动变速功能，并分析其不同档位工况下的运行状况，从而进一步理解自动变速器的工作原理。 第7页/共43页3 3 课题方向课题方向 自动变速器的分类 1、按汽车驱动方式分类 2、按自动变速器前进档位数分类 3、按变矩器的类型分类 4、按齿轮传动机构的类型分类 5、按控制方式分类 6、按工作原理分类第

5、8页/共43页 3.1 A541E自动变速器实体建模 建模工具的选择 目前，国内外市场上流行的三维 CAD 软件种类繁多，主要有 MDT、Solidworks、ANSYS、I-DEAS、UG、CATIA、Pro/ENGINEER Computer Aided Tri-Dimensional Interface Application(简称 CATIA)是当前世界上最先进的面向制造行业的 CAD/CAM/CAE 高端软件 。 CATIA 为企业带来了显而易见的价值：更快的新产品开发；使复杂产品设计简化；减少产品成本和增加企业的竞争实力。它已成为世界上最优秀公司广泛使用的系统。 CATIA 软件有

6、如此多的优点，因此我在对 A541E 自动变速器进行三维建模及运动仿真，选择 CATIA 作为支撑软件。第9页/共43页3.2 CATIA3.2 CATIA工作环境工作环境 选择开始程序CATIA V5R17 选项，就可以进入 CATIA 的微机版界面，如图 3-1所示 第10页/共43页3.3 螺栓的建模 打开CATIA进入主界面新建文件完成参数设定进入建模功能模块。 建立六棱柱建立圆柱体旋转槽定义合并拉伸体和圆柱体建立螺纹特征建立草图旋转草图得到实体，完成建模。第11页/共43页3.4 弹簧的建模过程 打开CATIA进入主界面新建文件完成参数设定进入建模功能模块。 建立螺旋线 调整坐标系

7、建立草图 沿导相线扫描，首先选择圆，点击确定，再选择螺旋线，点击确定。第12页/共43页3.5 齿轮的建模 参数化创建齿轮的方法相对复杂，其中用到许多与齿轮有关的参数化以及关系式。 直齿轮的建模分析 （1）、创建齿轮的基本圆。这一步用草绘曲线的方法，创建齿轮的基本圆，包括齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。并且用事先设置好的参数来控制圆的大小。 （2）、创建渐开线。首先创建一系列的点，然后用样条曲线将其拟合成渐开线。 （3）、镜像渐开线。首先创建一个用于镜像的平面，然后通过该平面，镜像步骤2）创建的渐开线，并且用关系式来控制镜像平面的角度。 （4）、拉伸成实体。拉伸创建实体，包括齿轮的齿根圆实体和齿

8、轮的一个齿形实体。这是一个创建齿轮的关键步骤。 第13页/共43页 打开 CATIA开始机械设计完成参数设置打开零件设计，建立如右上图 所示的草图文件。 在“新建零部件”对话框输入零部件名称“gear”，选中“启用混合设计”选项，然后单击确定按钮进入零件设计模式。如右下图 所示。 第14页/共43页 单击“公式”图标，弹出如对话框，然后输入齿轮的基本相关参数，参数的输入：先选择参数类型，然后单击“新建类型参数”，然后输入参数的名称。之后再单击添加公式，输入完公式后，单击“确定”按钮即可。最终输入的参数和公式如图所示。第15页/共43页 在主菜单中单击“开始”“形状”“创成式外形设计”，单击“草

9、绘”图标，然后单击选择“x y平面”作为草绘平面，首先绘制四个同心圆，其半径分别为“d/2”，“da/2”，“df/2”，“db/2”，最终的草图如图所示。单击退出草图环境。第16页/共43页 创建渐开线，单击“规则”图标，在“规则名称”输入“法则曲线x”单击“确定”按钮，系统进入“规则编辑器”，先建立两个参数：长度xx，实数t。在编辑区输入渐开线x方程：xx=db/2*cos(PI/2*t)+db/2*PI/2*t*sin(PI/2)。重复步骤（1）的过程，建立规则“曲线y”的方程：y=db/2*sin(PI/2*t)-db/2*PI/2*t*cos(PI/2)。 第17页/共43页 创建齿

10、根圆，单击“提取”图标，在主菜单中单击“开始”“机械设计”“零部件设计”，切换到零部件设计模块中去，单击“凸台”图标完成后的齿根圆如图右所示 第18页/共43页 重复以上步骤，得到齿轮如下所示第19页/共43页3.6 其他零件的建模螺母销第20页/共43页螺旋压缩弹簧拉伸弹簧第21页/共43页锥齿轮直齿轮第22页/共43页内齿圈太阳轮第23页/共43页行星轮行星架第24页/共43页行星壳行星轮系第25页/共43页齿轮轴第26页/共43页论文要点A541E 自动变速器行星齿轮机构的运动仿真 辛普森式行星齿轮变速器结构与工作原理 ： 现代轿车自动变速器大多采用辛普森式行星齿轮变速器，这种变速器由辛

11、普森式行星齿轮机构和换挡元件组成。辛普森式行星齿轮机构是双排行星齿轮机构，它由两个啮合式单排行星齿轮机构组合而成。它的特点是，前后两个行星排的太阳轮连接为一个整体，成为前后太阳轮组件；前行星排的行星架和后行星排的齿圈连接为另一个整体，称为前行星架和后齿圈组件；输出轴与前行星架和后齿圈连接。第27页/共43页丰田车系自动变速箱的型号及结构特点 “车到山前必有路，有路必有丰田车”，这是丰田汽车公司广为人知的名言，各型丰田汽车经济、适用且便于维修的优点深受广大汽车消费者喜爱，这使得丰田汽车在我国的汽车保有量呈稳步增长的趋势。在自动变速箱方面，丰田汽车通常采用AW公司生产的自动变速箱。 第28页/共4

12、3页 变速箱型号 在丰田汽车上，采用的自动变速箱形式较多，其型号主要有：A130L、A131(L)、A132(L)、A140E/L、A141E、A142E、A240E/L、A241E/L/H、A340E/H/F、A341E、A342E、A540E/H、A541E、A650E、A750E/F、A761E、A440F、A442F、U140E/F、U151E/F、U241E、A245E、A246E、U341E、U540E、U541E等。 A代表自动变速箱5驱动形式：1、2、5-前驱，3、6、7-后驱 4前进挡个数：3-3前速，4-4前速，5-5前速 1变速箱的生产序号 E类型：电控带锁止，无“E”-

13、全液控 ；L-变矩器带锁止，H或F-四轮驱动。 特别说明：上述各型自动变速箱中，A340H、A340F、A540H型，其后面均省略了“E”，它们都是电控自动变速箱，并带锁止离合器；A241H、A440F、A442F型自动变速箱，其后均省略了“L”，但均带有锁止离合器。 第29页/共43页A541E自动变速器行星轮系运动仿真分析 A541E前驱自动变速器行星轮系有三组行星轮组成，分别建立三组行星轮模型，然后将三组行星轮装配为一个整体，通过齿轮之间的啮合传动来实现运动仿真。 1 测量数据：利用测量仪器得到A541E前驱自动变速器行星轮系实体模型的各部件的尺寸，了解各运动部件之间的运动关系。 2 建

14、模过程：分别建立各部件模型，对各部件进行总装得到最终模型。 第30页/共43页行星架的建模 第31页/共43页 行星轮、太阳轮的建模太阳轮行星轮第32页/共43页齿圈的建模 第33页/共43页行星轮系的装配 第34页/共43页行星齿轮机构第35页/共43页三组行星轮系参数 输入端: 行星齿轮 m=1.25mm Z=16 a=20b=15B=22mm 右旋 太阳轮 m=1.25mm Z=39 a=20b=15B=22mm 左旋 齿圈 m=1.25mm Z=61 a=20b=15B=19mm 右旋 中间端: 行星齿轮 m=1.25mm Z=18 a=20b=15B=20mm 右旋 太阳轮 m=1.

15、25mm Z=26 a=20b=15B=23mm 左旋 齿圈 m=1.25mm Z=62 a=20b=15B=28mm 右旋 输出端: 行星齿轮 m=1.5mm Z=18 a=20b=15B=22mm 右旋 太阳轮 m=1.5mm Z=25 a=20b=15B=22mm 左旋 齿圈 m=1.5mm Z=62 a=20b=15B=22mm 右旋第36页/共43页传动轴的建模 第37页/共43页总装配第38页/共43页小结 本章首先对辛普森式行星轮机构的结构与工作原理作了简要介绍，以及丰田车系自动变速箱型号及结构特点。说明了 A541E自动变速器的结构与工作情况。然后使用 CATIA 软件的装配设

16、计功能，对 A541E 自动变速器的行星轮、行星架、太阳轮、内齿圈、外壳等进行建模装配，来分析各个运动部件的工作原理，基本上达到了运动分析的目的。 第39页/共43页结论本文主要阐述了，如何使用 CATIA 软件对丰田 A541E 自动变速器进行三维建模，在基础上完成对其零部件的装配设计，以及如何使用 CATIA 的 DMU运动分析模块完成对 A541E 自动变速器行星齿轮机构运动分析。本文还简要的介绍了自动变速器的背景及意义，CAD /CAM技术发展与趋势，并对电控液力变速器作了概述。所得结论如下：1通过本次毕业设计，学会了如何使用 CATIA 功能模块进行三维造型。并能够使用CATIA 的

17、装配功能完成复杂零部件的虚拟装配。还学会了 CATIA 运动分析模块，对比较复杂的机构进行运动仿真。2在对 A541E 自动变速器的装配设计过程中，完成了太阳轮、行星轮、行星架、内齿圈、外壳等的实体装配，并完成了各总成的总装配。3在对 A541E 自动变速器行星齿轮机构运动仿真过程中。学会了对零部件参数的设置，这样子可以更好地提高工作效率，有是，同一个零件装配或者生成，有几种方法可行，这时需要我们在学习CATIA的过程中，自己慢慢领会，用自己熟悉的并且最简便的方法来完成零部件的设计。通过本次毕业设计，我对自动变速器有了更深入的了解，对其结构与工作原理有了更一步的认识。通过对 CATIA 软件的建模功能模块、装配功能及运动分析模块的学习，为以后的学习和应用提供了一些经验，为以后的更好的学习打下了良好的基础。 第40页/共43页致 谢 在毕业设计期间，我得到了王程老师的悉心指导。我要深深的感谢我的导师王程老师，从论文的选题到论文的完成，王老师都给予我悉心的指导，在毕业设计期间，他没少费心思。从论文创作的选题、结构、内容、甚至是编排格式上