馬自達(dá)6轎車自動(dòng)變速器虛擬仿真裝配研究本科生畢業(yè)論文-wenkub

　

【正文】 、聽覺及觸覺等多種感官與虛擬世界進(jìn)行直接的交互， 用戶直接參與在這個(gè)虛擬的世界中，與實(shí)時(shí)仿真對(duì)象 進(jìn)行交互 ，身臨其境，體驗(yàn)虛擬仿真技術(shù)帶來的美 ，圖 為各種硬件關(guān)系與虛擬現(xiàn)實(shí)之間的一種交互關(guān)系，展現(xiàn)了虛擬技術(shù)中所必須的本體以及所要借助的媒質(zhì)。虛擬仿真裝配技術(shù)是一種使得汽車設(shè)計(jì)和汽車裝配能夠高效、快捷而且能夠并行的核心技術(shù)。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 虛擬仿真裝配技術(shù) 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） 要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。虛擬仿真裝配技術(shù) 馬自達(dá) 6 轎車自動(dòng)變速器 虛擬仿真裝配研究 Mazda 6 Automatic Transmission study of virtual assembly system 虛擬仿真裝配技術(shù) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。本文充分運(yùn)用 CATIA 的強(qiáng)大設(shè)計(jì)能力和 3DMAX 的 優(yōu)良的渲染效果及裝配功能，以虛擬裝配技術(shù)理論為基礎(chǔ)，以馬自達(dá) 6 搭配的 F 為研究 FS5AEL自動(dòng)變速器為對(duì)象，進(jìn)行了自動(dòng)變速器零件虛擬建模、建立零件庫和自動(dòng)變速器虛擬仿真裝配等一系列的研究，從而運(yùn)用 FLASH 強(qiáng)大的動(dòng)畫制作功能建立一套自動(dòng)變速器安裝系統(tǒng)，基于 CATIA 和 3DMAX 技術(shù)的自動(dòng)變速器的虛擬仿真裝配通過建立虛擬化裝配模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)物理實(shí)體，這有利于對(duì)自動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)和裝配過程進(jìn)行分析并進(jìn)行合理優(yōu)化。 圖 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)關(guān)系圖 虛擬制造技術(shù) 應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)零件的加工方法、工序順序、工裝和工藝參數(shù)的選用以及加工工藝性、裝配工藝性等均可 進(jìn)行 建模仿真， 相比于傳統(tǒng)的制造行業(yè)，它具有許多優(yōu)勢(shì)，它 可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷，提前發(fā)現(xiàn)裝配時(shí)出現(xiàn)的問題，從而能夠優(yōu)化制造過程，提高加工效率。 基于以上手工裝配為主的傳統(tǒng)裝配方法存在著諸多缺陷，所以在計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息化技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù) 的快速發(fā)展過程中，提出了虛擬仿真裝配技術(shù)。 虛擬仿真裝配技術(shù)在國內(nèi)外的研究運(yùn)用現(xiàn)狀 虛擬裝配是近十幾年中虛擬制造技術(shù)研究的重要方向之一 ,虛擬裝配技術(shù)已成為數(shù)字化制造技術(shù)在制造業(yè)中研究和應(yīng)用的典范， 對(duì)于更復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使用該技術(shù)可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以避免或減少物理模型的制作，縮短開發(fā)周期，降低成本，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的優(yōu)化開發(fā)，提高裝配質(zhì)量和效率，改善產(chǎn)品的售后服務(wù)。 ?零部件建模：零部件建模是完成整個(gè)裝配任務(wù)的必 要貯備工作，它要求所建模型合理，而且對(duì)于細(xì)節(jié)的處理也有一定的要求，所以需要建模人員需要較高的軟件使用水平，本文中，主要針對(duì) Mazda 6 轎車自動(dòng)變速器的零部件進(jìn)行建模，包括液力變矩器中的殼體、泵輪、渦輪以及行星齒輪組等零部件進(jìn)行建模，這個(gè)過程主要是運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件 CATIA 進(jìn)行建模，然后運(yùn)用 3DMAX 進(jìn)行物體與場(chǎng)景渲染的一個(gè)過程。 在本論文中，運(yùn)用了現(xiàn)如今機(jī)械制造也中常用的 CATIA和多種行業(yè)運(yùn)用較廣的 3DMAX 軟件，從而很好的完成 Mazda 6 轎車自動(dòng)變速器的建模以及裝配過程，使裝配成的模型在計(jì)算機(jī)上以很強(qiáng)的沉浸感展現(xiàn)給用戶。清華大學(xué)開發(fā)的 VASS 為設(shè)計(jì)師和裝配工程師提供了一個(gè)產(chǎn)品的可裝配性 / 可拆卸性仿真和評(píng)價(jià)系統(tǒng)。 在國外，虛擬仿真裝配技術(shù)在各大汽車生產(chǎn)廠商廣泛運(yùn)用， 如 BMW為利用虛擬仿真裝配技術(shù)對(duì) X系列 SUV汽車裝配工藝流程進(jìn)行合理性測(cè)試而建立的Virtual Process Week體系（簡(jiǎn)稱 VPW） 。交互性是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最大的一個(gè)特點(diǎn)，就是用戶與模擬環(huán)境之間的一種交互，相對(duì)于本文而講，通過制作自動(dòng)變速器的各種零件，然后進(jìn)行裝配過程，再將這個(gè)過程以及所制作的安裝系統(tǒng)展示出來，這樣開發(fā)者可以對(duì)自動(dòng)變速器的裝配過程進(jìn)行優(yōu)化和可裝配性進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且可以作為一種學(xué)習(xí)的工具，這就是用戶與環(huán)境之間的一種交互。 2020年東京車展首度亮相 ,馬自達(dá) 6 (Mazda6)是馬自達(dá)公司在 2020以后面向中級(jí)轎車市場(chǎng)推出的戰(zhàn)略化核心產(chǎn)品，中國于 2020年春季引進(jìn)馬自達(dá) 6轎車，并且在當(dāng)年末就榮膺“年度車型”稱號(hào)，在國內(nèi)中高端轎車競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下馬自達(dá) 6依然一直保持旺銷態(tài)勢(shì)， 2020年馬自達(dá) 6在華銷量為 。電子控制系統(tǒng)是按照通過輸入系統(tǒng)里的開關(guān)和傳感器的信號(hào)，通過 TCM（變速器控制模塊） 向液壓控制系統(tǒng)中的線性類、ON/OFF 類電磁閥及工作循環(huán)類電磁閥輸出與當(dāng)前駕駛條件相吻合的信號(hào)。下面分別介紹各個(gè)裝置的組成及其工作原理。 在變矩器的泵輪轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)矩不變的條件下，渦輪轉(zhuǎn)矩隨其轉(zhuǎn)速（反映汽車行駛速度）的變化規(guī)律，就是液力變矩器的特性。 1— 太陽輪 2— 齒圈 3— 行星架 4— 行星輪 作用于太陽輪 1上的力矩 111 rFM? 作用于齒圈 2上的力矩 虛擬仿真裝配技術(shù) 222 rFM ? 作用于行星架 3上的力矩 333 rFM? 令齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α，則 1212 rrzz ??? 因而 12 rr ?? 13 21 rr ??? 由行星齒輪 4的力平衡條件得 21 FF? 13 2FF ?? 代入上面的力矩公式，根據(jù)能量守恒定律，三個(gè)元件上輸入和輸出的功率的代數(shù)和應(yīng)為零，故通過轉(zhuǎn)換得到以下式子 0)1( 321 ???? nnn ?? 通過上式可以看出，在太陽輪、齒圈和行星架這 3個(gè)零件之中，可以任意選兩個(gè)零件，一個(gè)作為主動(dòng)件，一個(gè)作為從動(dòng)件，而使第三個(gè)零件固定不動(dòng)，即第三個(gè)零件的轉(zhuǎn)速為零，或者讓第三個(gè)零件的運(yùn)動(dòng)受到一定的限制，使其轉(zhuǎn)速固定，則整個(gè)行星齒輪組以一定的傳動(dòng)比傳動(dòng)動(dòng)力，而通過三個(gè)零件的各種限制條件，可以得到不同的傳動(dòng)比，這就是單排行星齒輪傳動(dòng)最基本的原理，下面分別討論各種條件 ?太陽輪 1作為主動(dòng)件，行星架 3為從動(dòng)件，齒圈 2固定，此時(shí)式中 02?n 則得 到的傳動(dòng)比 123113 11 zznnr ????? ? ?齒圈 2為主動(dòng)件，行星架 3為從動(dòng)件，太陽輪 1固定，此時(shí)式中 01?n 則得到的傳動(dòng)比 213223 11 zznnr ????? ?? ?太陽輪 1為主動(dòng)件，齒圈 2為從動(dòng)件，行星架 3固定，此時(shí)式中 03?n 則得到的傳動(dòng)比 122112 zznnr ????? ? 這種條件下，與符號(hào)相反，表示主動(dòng)軸輸入和從動(dòng)軸輸出的旋轉(zhuǎn)方向相反，于是汽車就出現(xiàn)了倒檔傳動(dòng)情況 這種傳動(dòng)很好的解決了汽車倒檔的問題，不同于傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器，還需在變速虛擬仿真裝配技術(shù) 器整體中添加一根倒檔軸和相應(yīng)的傳動(dòng)齒輪。副行星齒輪組是一個(gè)單級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)，它在 1— 4擋和 R擋時(shí)執(zhí)行減速運(yùn)動(dòng)，在 5擋時(shí)是直接傳動(dòng)。 前中心齒輪與前進(jìn)離合器從動(dòng)盤轂嚙合，前內(nèi)齒輪與后行星托板嚙合。 前行星齒輪和后行星齒輪結(jié)構(gòu)示意圖 虛擬仿真裝配技術(shù) 1 輸入 2 前進(jìn)離合器 3 1 號(hào)單向離合器 4 前行星齒輪架 5 前中心齒輪 6 前小齒輪 7 前內(nèi)齒輪 8 第一軸傳動(dòng)齒輪 ? 由于離合器和或制動(dòng)器接合 / 分離的原因，前行星齒輪和后行星齒輪起到傳動(dòng)的作用，將渦輪軸輸送的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并輸送到中心齒輪。圖 副行星齒輪結(jié)構(gòu)組圖 9 二檔齒輪 10 副小齒輪 11 減速制動(dòng) 12 2 號(hào)單向離合器 13 副中心齒輪 14 副內(nèi)齒輪 15 驅(qū)動(dòng)齒輪 16 齒圈（差速器） 17 輸出 ? 由于離合器和 / 或制動(dòng)器接合 / 分離的原因，副中心齒輪起到傳動(dòng)的作用，將渦輪軸輸送的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并輸送到輸出齒輪。 在圖 A 中，液體在離 合器盤（驅(qū)動(dòng)盤，從動(dòng)盤）中，因?yàn)橐后w在各個(gè)盤上滑動(dòng)，不能傳遞動(dòng)力。 ? 在 第一、第二、第三檔位的前進(jìn)檔運(yùn)作。 ? 當(dāng)車輛倒退時(shí)運(yùn)作。 2 號(hào)單向離合器 ?2 號(hào)單向離合器鎖定直接離合器鼓的順時(shí)針方向（從液力變矩器一側(cè)看）轉(zhuǎn)動(dòng)。 單向離合器操作 1 號(hào)單向離合器 ?單向離合器 外座圈（前內(nèi)齒輪）可順時(shí)針方向（從液力變矩器一側(cè)看）自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但在外座圈試圖逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜撐擋圈升起，阻止其按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖 2號(hào)單向離合器示意圖 1 單向離合器外座圈（直接離合器鼓）不能轉(zhuǎn)動(dòng) 2 單向離合器外座圈（直接離合器鼓）能轉(zhuǎn)動(dòng) 3 2 號(hào)單向離合器（固定在變速驅(qū)動(dòng)橋箱） 上圖中所有的旋轉(zhuǎn)方向均從液力變矩器查看。 伺服活塞置于變速驅(qū)動(dòng)橋箱內(nèi)。 這使得 24 制動(dòng)帶靠自身彈簧力延伸，打開 24 制動(dòng)鼓。 減速制動(dòng) ? 固定副中心齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。 4 FS5AEL自動(dòng)變速器的換擋過程 圖 F55AEL自動(dòng)變速器內(nèi)部行星齒輪變速系統(tǒng)，包括前行星齒輪、后行星齒輪和副行星齒輪，以及多種離合器與制動(dòng)器，現(xiàn)根據(jù)圖 ，講述一檔的檔位動(dòng)力傳遞過程。由上述介紹的單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，太陽輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈固定不動(dòng)，行星架為同向的并且減速旋轉(zhuǎn)，得到的是 最大的減速。由單級(jí)行星齒輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知．內(nèi)齒圈輸入，太陽輪固定，行星 架是同向減速旋轉(zhuǎn)。 本章小結(jié) 本章對(duì)馬自達(dá) 6 轎車進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)馬自達(dá) 6 轎車 FS5AEL 自動(dòng)變速器的各個(gè)主要的系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能原理簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)此自動(dòng)變速器的換擋過程進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，此外還配備了每個(gè)部件的功能原理，可以使讀者更加詳細(xì)的了解這種自動(dòng)變速器的功能。 在本文中，運(yùn)用 CATIA軟件，對(duì) FSEAEL自動(dòng)變速器的零件進(jìn)行建模的一個(gè)過程，為了更好的完成建模過程，在此之前，需要做一些準(zhǔn)備工作，現(xiàn)列出如下： 1）資料的收集 : 在建模 之前，我們要對(duì)馬自達(dá) 6 轎車變速器零部件的功能、尺寸、形狀等信息資料進(jìn)行收集，為準(zhǔn)確的建模做好準(zhǔn)備工作。 （ 1） CATIA 自帶標(biāo)準(zhǔn)件庫方便自動(dòng)變速器虛擬仿真裝配。 （ 2） CATIA 結(jié)合零部件的實(shí)際參數(shù)尺寸進(jìn)行建模 虛擬仿真裝配技術(shù) 三維 CATIA 參數(shù)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用具有很有利的一面，這樣可以使得軟件使用者使用此軟件時(shí)比二維繪圖方式更加方便高效，而且有利于修改圖形和零件尺寸，使得尺寸跟真實(shí)零部件一樣，而且標(biāo)準(zhǔn)零部件尺寸，可以使得零部件在裝配過程中更加精準(zhǔn)，而且這種參數(shù)化的設(shè)計(jì)手段為制造行業(yè)提供了一個(gè)更加便于設(shè)計(jì)和修改的平臺(tái)，有 利于產(chǎn)品的優(yōu)化開發(fā)。 行星齒輪組 該行星齒輪組由一個(gè)太陽輪，兩個(gè)行星輪，一個(gè)齒圈，一個(gè)行星架組成。 3 行星架建模 進(jìn)入 catia 點(diǎn)擊 xy 平面進(jìn)入草圖，畫一個(gè)圓如圖 所示： 虛擬仿真裝配技術(shù) 圖 繪制草圖 退出草圖進(jìn)行凸臺(tái)，生成實(shí)體，如圖 所示： 圖 實(shí)體 再次進(jìn)入草圖，在草圖上畫小圓，并鏡像，使得對(duì)稱位置也布置這個(gè)小圓，如圖 所示 圖 繪制草圖 虛擬仿真裝配技術(shù) 退出草圖，點(diǎn) 進(jìn)行拉伸，并圓弧陣列， 如圖 所示：