[发明专利]一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种参数化仿真模型建立方法，属于一种借助于仿真分析软件开展的汽车同步器参数化设计方法。

背景技术

同步器是保证汽车变速器换挡平顺性的关键部件，同步工作性能对汽车的换挡平顺性、轻便性、舒适性和变速器使用寿命有着重要的影响作用。

同步器是汽车中最为复杂的运动机构之一，由于其结构、运动过程复杂，具有工作状态瞬间转换的动态特性，难以应用物理样机试验的方法，直接获得对同步器性能和结构优化设计的指导性结论。目前，国内汽车同步器设计理论研究处于成长阶段，尚无成熟的优化设计方法可循；同步器产品开发设计过程中，无法直接通过设计参数准确设置来控制同步性能，现阶段通常依靠借鉴已有产品结构与试验相接合的方法进行改进设计，致使产品开发周期长，试验耗资大，同步器产品优化设计已成为变速器产品开发的瓶颈。

近年来，国外一些文献资料介绍过借助Simulink、ADAMS等仿真分析软件和利用联合仿真分析等方法，对同步器产品工作过程进行全面动态仿真分析评价。由于利用Simulink仿真工具进行仿真分析研究的模型不具备可视化功能，无法实现观察实体运动的变化过程。现阶段多用的UG和ADAMS联合仿真的方法进行同步过程仿真，但这种方法的主要缺陷是，在优化设计过程中，每改一次设计参数，都需要花费大量时间和精力建立精确的同步器UG模型，参数优化匹配过程长、需耗费设计者大量的精力和时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，当进行同步器结构参数优选时，不需随结构设计参数更改反复重建几何模型，便可通过仿真分析方法获得设计参数对同步性能影响的可视化实时仿真结果。

为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，根据同步器每个运动阶段各零部件运动位置几何关系和接触件之间的受力关系，将复杂的同步器换挡工作过程，细化分解为七个运动阶段；针对不同的运动阶段，搭建相关运动状态数学模型、几何结构关系物理模型，借助于ADAMS仿真分析软件自带的内部过程函数，共同描述同步器在不同运动阶段中，各零件运动过程状态与相互作用力及形变的关系，构成同步过程完整受力与运动关系模型,所述的七个运动阶段分别为：

(A)空转阶段：空档时，在惯性作用下，同步器花键毂带动接合套，接合套带动锁环转动；此时接合套、锁环与接合齿圈未接触，将花键毂带动接合套与锁环空转，接合套不承受换挡力的阶段定义为空转阶段；采用ADAMS内部过程函数—BISTOP，建立花键毂带动接合套、接合套带动锁环的运动模型：BISTOP(x,d_x,x₁,x₂,k₁,e,C_max,d₁) (1)

式(1)中：x—花键毂与接合套轴向位移变量，d_x—花键毂与接合套间的轴向速度，x₁,x₂—花键毂与接合套轴沿圆周方向的角位移量，k₁—花键毂与接合套之间的刚度系数，e—花键毂与接合套的碰撞指数，C_max—阻尼系数，d₁—接合套与锁环切入深度；

(B)预同步阶段：在换挡力的作用下，接合套向着待接合齿轮齿圈方向产生轴向移动，以消除锁环与待接合齿轮齿圈的间隙；同时接合套移动钢球，滑块将力传递给锁环，在摩擦力矩的作用下，锁环同时相对于输出端转过相应的角度；将这种接合套向锁环轴向移动，锁环周向转动，但两者尚未接触的阶段，定义为预同步阶段；建立锁环与花键毂运动与受力关系数学模型：F₁＝k₂d₂+c₁v₁ (2)

式(2)中：F₁—锁环轴向力，k₂—锁环与花键毂之间的刚度系数，d₂—锁环和花键毂之间的轴向距离，c₁—锁环和花键毂之间的阻尼系数，v₁—锁环相对花键毂的轴向转动速度；

(C)锁止阶段：接合套滑移至接合齿锁止面，并与锁环接合齿锁止面相互接触阶段，定义为锁止阶段；以表示锁环与接合套的几何结构关系的物理模型为基础，建立锁环与接合套接触轴向碰撞受力关系数学模型：F₂＝k₃d₃ (3)