馬自達6轎車自動變速器虛擬仿真裝配研究本科生畢業(yè)論文(完整版)

　　

【正文】 染效果及裝配功能，以虛擬裝配技術理論為基礎，以馬自達 6 搭配的 F 為研究 FS5AEL自動變速器為對象，進行了自動變速器零件虛擬建模、建立零件庫和自動變速器虛擬仿真裝配等一系列的研究，從而運用 FLASH 強大的動畫制作功能建立一套自動變速器安裝系統(tǒng)，基于 CATIA 和 3DMAX 技術的自動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)設計物理實體，這有利于對自動變速器結構和裝配過程進行分析并進行合理優(yōu)化。 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，所以在計算機技術，信息化技術，自動化技術 的快速發(fā)展過程中，提出了虛擬仿真裝配技術。 ?零部件建模：零部件建模是完成整個裝配任務的必 要貯備工作，它要求所建模型合理，而且對于細節(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 Mazda 6 轎車自動變速器的零部件進行建模，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行建模，這個過程主要是運用計算機軟件 CATIA 進行建模，然后運用 3DMAX 進行物體與場景渲染的一個過程。清華大學開發(fā)的 VASS 為設計師和裝配工程師提供了一個產品的可裝配性 / 可拆卸性仿真和評價系統(tǒng)。交互性是虛擬現(xiàn)實技術最大的一個特點，就是用戶與模擬環(huán)境之間的一種交互，相對于本文而講，通過制作自動變速器的各種零件，然后進行裝配過程，再將這個過程以及所制作的安裝系統(tǒng)展示出來，這樣開發(fā)者可以對自動變速器的裝配過程進行優(yōu)化和可裝配性進行評價，而且可以作為一種學習的工具，這就是用戶與環(huán)境之間的一種交互。電子控制系統(tǒng)是按照通過輸入系統(tǒng)里的開關和傳感器的信號，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)類電磁閥輸出與當前駕駛條件相吻合的信號。 在變矩器的泵輪轉速和 轉矩不變的條件下，渦輪轉矩隨其轉速（反映汽車行駛速度）的變化規(guī)律，就是液力變矩器的特性。副行星齒輪組是一個單級行星齒輪機構，它在 1— 4擋和 R擋時執(zhí)行減速運動，在 5擋時是直接傳動。 前行星齒輪和后行星齒輪結構示意圖 虛擬仿真裝配技術 1 輸入 2 前進離合器 3 1 號單向離合器 4 前行星齒輪架 5 前中心齒輪 6 前小齒輪 7 前內齒輪 8 第一軸傳動齒輪 ? 由于離合器和或制動器接合 / 分離的原因，前行星齒輪和后行星齒輪起到傳動的作用，將渦輪軸輸送的驅動力進行轉換，并輸送到中心齒輪。 在圖 A 中，液體在離 合器盤（驅動盤，從動盤）中，因為液體在各個盤上滑動，不能傳遞動力。 ? 當車輛倒退時運作。 單向離合器操作 1 號單向離合器 ?單向離合器 外座圈（前內齒輪）可順時針方向（從液力變矩器一側看）自由轉動，但在外座圈試圖逆時針轉動時，斜撐擋圈升起，阻止其按逆時針方向轉動。 伺服活塞置于變速驅動橋箱內。 減速制動 ? 固定副中心齒輪的轉動。由上述介紹的單排行星齒輪機構的運動規(guī)律可知，太陽輪旋轉，內齒圈固定不動，行星架為同向的并且減速旋轉，得到的是 最大的減速。 本章小結 本章對馬自達 6 轎車進行了簡單介紹，對馬自達 6 轎車 FS5AEL 自動變速器的各個主要的系統(tǒng)的主要結構特點及功能原理簡要介紹，并對此自動變速器的換擋過程進行簡單介紹，此外還配備了每個部件的功能原理，可以使讀者更加詳細的了解這種自動變速器的功能。 （ 1） CATIA 自帶標準件庫方便自動變速器虛擬仿真裝配。 行星齒輪組 該行星齒輪組由一個太陽輪，兩個行星輪，一個齒圈，一個行星架組成。此外， 3D MAX制作模型及動畫創(chuàng)作都具有高度的自由感，其修改功能十分強大，可以直接在視圖中進行任意修改。在模型建立、處理完成之后，便開始動畫的制作過程，使得更好的展示自動變速器的裝配過程，而且其中可以添加音效，使得動畫效果更加完整。 本章小結 在本章中，首先對 3DMAX軟件進行了簡單介紹，包括其主要的功能，然后運用 3DMAX對自動變速器零件進行了裝配，分別展示了裝配的各個部分，系統(tǒng)的展示出來整個裝配過程，以及整個裝配對于運用 flash制作自動 變速器安裝系統(tǒng)的運用。同時通過對動畫動作、音效等效果的控制，可以呈現(xiàn)出動態(tài)、豐富、逼真的動畫效果，完全滿足編程中的更高要求。 該系統(tǒng)初級界面是由 2個模塊構成，一個是變速器安裝模塊，另一個是變速器拆卸模塊，在此，由于本文主旨為自動變速器的安裝，所以僅介紹這一模塊，圖 虛擬仿真裝配技術 圖 自動變速器裝配系統(tǒng)初級菜單界面 變速器裝配次級菜單界面 次級菜單由五個模塊構成，包括制動器安裝、駐車部件安裝、離合器安裝、總體安裝和安裝總體回顧，每個模塊下面都有各自裝配過程的子界面，如圖 所示 圖 變速器安裝次級菜單界面 現(xiàn)在講述這個界面的制作過程 第一步：打開 Flash CS5 軟件， → 根據(jù)需要選擇新建文件類型 【 Action Script 】，如圖 所示 虛擬仿真裝配技術 圖 Action Script 界面圖 → 點擊【文件】下拉對話框中的【保存】，將文件存為“馬自達 6 自動變速器安裝”，并且在接下來的制作中，隨手保存文件，以免文件丟失。 Flash 動畫采用的是矢量繪圖技術，矢量圖的特點是圖像可以無限放大而不會失真。 裝配步驟 此次裝配過程中，是將零件模型按照一定順序安裝在自動變速器殼上，而自動變虛擬仿真裝配技術 速 器殼是一個復雜的殼體模型，為了將安裝的過程更加明確的展示出來，現(xiàn)將自動變速器殼的幾個面定義如圖 、 和 所示。在本文中，將目標事物抽象成物理模型，這個過程在前面部分已經(jīng)完成，即運用 CATIA軟件建立 FS5AEL自動變速器的零件模型，然后運用 3DMAX導入的模塊，將模型悉數(shù)導入，做好裝配的準備工作。而第二種方法是通過函數(shù)編程，得到齒輪的模型，這樣得到的齒輪模型較為精確，在此，由于筆者水平有限，故僅依據(jù)第一種方法，講述制作齒輪的步驟，步驟如下： 打開 CATIA→機械設計模塊→零部件設計模塊，點擊工作臺圖標 并選 xy面，進入草圖編輯模塊，開始繪制草圖，根已知齒輪的參數(shù)所繪制的草圖如圖： 虛擬仿真裝配技術 圖 齒輪草圖 退出草圖，點擊 （拉伸）進行操作，厚度為 30mm，得到一個拉伸實體，如圖 所示： 圖 將草圖進行拉伸 點擊 （圓弧陣列）按鈕，使得齒輪的齒均勻分布在整個外邊，得到實體模型如圖 所示： 圖 實體模型 虛擬仿真裝配技術 然后點擊齒輪面進入草圖繪制模塊，建立軸肩，進行除料的過程，然后再次進入草圖進行繪制花鍵，如圖 所 示： 圖 繪制花鍵 退出草圖，點擊 （拉伸除料）和環(huán)形陣列建立模型如圖 所示 ： 圖 太陽輪模型 經(jīng)過上述的步驟，得到了行星齒輪組中太陽輪的 CATIA 模型。與其它的機械形體一樣，自動變速器眾多零部件可以分為標準零件和非標準零件，非標準零件需要 結合實際參數(shù)進行建模和實體造型。 CATIA具有眾多功能強大的模塊，其模塊總數(shù)從原先的 12個增加至現(xiàn)在的 140多個，運用于航空航天、汽車制造、機械制造、電子電器等眾多領域。 2 副行星齒輪組：動力由前、后行星齒輪組傳遞至副行星齒輪組的副內齒圈 15，齒圈 15逆時針旋轉，驅動副小齒輪 11也逆時針旋轉，行星架是動力輸出端．與車體相連，運動阻力較大，可暫視為固定．于是副中心齒輪 14有順時針旋轉的趨勢，此時 2號單向離臺器鎖止，防止副中心齒輪順時針旋轉。 ? 在第一、第二、第三、第四檔位運作。同時，伺服機構復位彈簧也起到阻礙的作用，從而可以獲得最佳 24 制動帶接合力。 2 號單向離合器 ?單向離合器外座圈（直接離合器）可按逆時針方向（從液力變矩器一側看）自由轉動，但當此外座圈試圖逆 時針轉動時，滾輪向右側移動（從液力變矩器一側看），阻止其按逆時針方向轉動。 ? 在第五檔位運作。 當活塞內的液壓消除后，因為復位彈簧的作用，離合器松開并回到 圖 A所示的狀態(tài)。 副中心齒輪與直接離合器鼓相連，副齒輪與副內部齒輪相連。因此，在前行星齒輪轉動時，單向離合器的外座圈與低速檔和倒檔制動器的驅動盤同時轉動。 2 行星齒輪變速系統(tǒng) 液力變矩器雖然在一定范圍內能夠改變轉矩比和傳動比，但是其變矩系數(shù)不大，變矩的范圍不寬廣，所以難以滿足汽車使用的要求，為了提高自動變速器輸出扭矩的變化范圍，在具有液力變矩器的前提下，添加一個齒輪式變速器與其相結合，這中變速器稱為液力機械式變速器，而這個齒輪式變速器多數(shù)是行星齒輪變速器。 圖 FS5AEL自動變速器中，動力傳遞的流程圖、液壓控制信號的傳遞圖和電子信號傳遞圖的組合，詳細的展示了各個結構和組成關系。 本章小結 在本章中，對虛擬制造技術進行了介紹，作為制造中重要的一環(huán)，闡述了裝配在制造中的重要 性，對虛擬仿真裝配的技術進行介紹，以及當前國內的虛擬仿真裝配技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行簡單介紹，最后指出虛擬仿真裝配技術在現(xiàn)如今各種技術行業(yè)中所呈現(xiàn)的特點。葡萄牙的 C C G 公司開發(fā)了 ITS(Immersive Training System) 虛擬系統(tǒng)，用于裝配培訓。 ④ 裝配過程中的人因分析：通過虛擬現(xiàn)實技術，開發(fā) 人員可以在產品開發(fā)階段就對產品裝配過程中涉及的人機因素（如裝配所需時間、裝配操作的舒適程度、安全性）進行分析，從而可以在裝配過程中避免錯誤。在虛擬的環(huán)境中，設計人員可以像操作真實零件一樣，先對裝配過程進行規(guī)劃，然后對虛擬的零件進行裝配操作，通過一系列的裝配過程，建立產品的裝配模型，再去檢查裝配過程中的存在的問題，提高產品裝配的正 確性，這個過程中，主要以提高產品質量，減少設計成本，節(jié)約設計時間，提高設計效率和運用現(xiàn)代化科學技術為其要求，在這五個基于仿真技術的快速發(fā)展前提下，實現(xiàn)對三維實體零部件的優(yōu)化定位組裝，并且對完成虛擬裝配的產品進行實時的零部件檢測、裝配約束處理、裝配路徑與序列處理等進行的實體仿真過程。 關鍵詞 ：虛擬仿真裝配；裝配流程；零件虛擬建模；自動變速器安裝系統(tǒng) 虛擬仿真裝配技術 ABSTRACT Nowadays , due to the production and manufacturing science and technology innovation, rapid development of information technology , simulation technology and other advanced technology, direct impact on the rapid development of the automotive industry , these technologies are widely used in the automotive industry today , is regarded as indispensable to the development of the automotive industry strategic technical resources. Simulation is a virtual assembly technology makes automotive design and automotive assembly can be efficient, fast and can parallel the core technology. In this paper, make full use of CATIA powerful design capabilities and excellent rendering and assembly functions 3DMAX to virtual assembly technology based on the theory to the Mazda 6 with the F for the study FS5AEL automatic transmission as an object, automatic transmission parts were built virtual mode , the establishment of a series of automatic transmission parts library and study virtual assembly simulation , and the use of powerful FLASH animation feature to create an installation of an automatic transmission sy