馬自達6轎車自動變速器虛擬仿真裝配研究本科生畢業論文-在線瀏覽

　　

【正文】 術是一種使得汽車設計和汽車裝配能夠高效、快捷而且能夠并行的核心技術。而且通過裝配，可以擇優選擇裝配順序，從而使得完成裝配工作更加高效快捷，經過這種優良的裝配設計以及流程的 優化，制作出自動變速器安裝系統，而這個系統可用于汽車行業間關于自動變速器裝配以及其它操作的培訓，另外可供用戶學習，用戶通過所制作的這個系統，可以完整清晰了解自動變速器的相關知識。 虛擬仿真（ Virtual Reality）技術，又稱為仿真（ simulation）技術，就是在計算機中運用相應的軟件（本文中運用 CATIA 和 3DMAX）或虛擬工具作為一個虛擬化的系統，仿真另外一個真實存在的系統，虛擬仿真是一種可以能夠創建和體驗虛擬世界（ Virtual World）的計算機系統，它以仿真的方式給用戶創造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界 ,并通過一些顯示傳感設備，提供給用戶一個觀測與該虛擬世界交互的計算機三維界面，用戶可以通過視覺、聽覺及觸覺等多種感官與虛擬世界進行直接的交互， 用戶直接參與在這個虛擬的世界中，與實時仿真對象 進行交互 ，身臨其境，體驗虛擬仿真技術帶來的美 ，圖 為各種硬件關系與虛擬現實之間的一種交互關系，展現了虛擬技術中所必須的本體以及所要借助的媒質。 虛擬仿真裝配技術 虛擬仿真裝配技術 裝配在產品生命周期中起著很重要的作用，也是產品功能實現的主要過程，總而言之，就是將加工出的零件，按照一定的順序和要求安裝在一起，實現整體的功能。 ?不能體現并行設計的思想，若有新的思想，再去更改，過程繁瑣。 虛擬仿真裝配（ Virtual Assembly）是基于制造過程現代化、信息化、自動化的快速發展，而逐漸發展的一種先進制造裝配理念，虛擬裝配是利用計算機工具，而不需要產品或者支持過程的物理實現，通過分析、預建模、可視化以及數據表示等進行或者輔助進行裝配相關的工程活動。 本文結合 Mazda 6 轎車自動變速器的機構及裝配特點給出如下定義：汽車自動變速器虛擬仿真裝配是在 CATIA 軟件和 3DMAX 軟件系統上完成發動機主要非標準零部件實體建模，對零件模型按約束關系在 3DMAX 上進行裝配，并根據 此前完成的工作，運用 FLASH 進行裝配系統過程的制作，并將其展示出來。虛擬裝配在航空航天、汽車、船舶、工程機械等領域的復雜產品設計及其裝配工藝規劃占據著主導位置，所以一直深 受到國內外各行各業人士的關注與參虛擬仿真裝配技術 與。 （ 1）虛擬裝配核心技術 虛擬裝配的核心技術是開發虛擬裝配應用系統時最為重要的一部分，包含零部件建模、裝配序列規劃及優化、可行裝配路徑規劃、裝配合理性評價、決策支持、裝配誤差分析、干涉分析等內容。 ?裝配 / 拆卸規劃技術：通過運用機械原理方面裝配的知識，對于所建的模型進行合理的裝配，以及優化裝配方案，以及警惕其中許多的注意事項。 （ 2） 虛擬裝配環境 虛擬裝配環境確定虛擬裝配應用，投資規模，功能，對于不同的應用，虛擬裝配環境是不同的。 在國內，國內對虛擬裝配技術的研究起步于 20 世 紀 90年代末期 ,發展速度比較快 ,取得了不少研究成果，并提出了許多有價值的新理論和新方法。CG 國家重點實驗室建立了 M I V S，用于裝配工藝規劃和裝配過程評價。西安交通大學著力于 DFA集成規劃與裝配系統的開發和研究； 2020 年哈爾濱工業大學基于 SolidWorks 開發了“渦輪泵三維數字化裝配工藝系統、 國外， 1997 年，英國的 HeriotWatt 大學開發了虛擬 裝配規劃系統 UVAVU，虛擬仿真裝配技術 意大利 Bologna 大學開發了基于 CAD 的裝配規劃與驗證系統。德國Bielefeld 大學人工智能與虛擬現實實驗室將虛擬現實交互技術與人工智能技術相結合 ,基于構造工具箱 (Const ruction Kit s) 的概念 ,建立了一個虛擬裝配系統(CODY Virt ual Const ructor ) 。日本豐田汽車株式會社基于 CATIA平臺開發的汽車發動機可裝配性驗證系統與汽車整體裝配設備可視化綜合系統??除此之外，虛擬仿真裝配技術在其他企業和領域也被廣泛運用，而隨著計算機技術、信息化技術以及自動化技術等多種高新技術的快速發展，虛擬仿真技術在未來會得到更多的突破發展。 2） 交互性 （ interaction） 交互性是指使用者可以通過一些操作 ,從而從模擬環境中得到反饋，達到對模擬環境的體驗。 3） 構想性（ imagination） 這一特點強調了虛擬現實技術在各行各業間都可以構想運用，它以它獨特的虛擬環境，不僅可再現真實存在的環境 ,而且其廣闊的想像空間可以拓寬人類現有的認知范圍，甚至可以超于客觀環境所能達到的寬度，虛擬現實技術給人們的無限構想提供了條件，比如對本文中的自動變速器的裝配過程可以進行構想，從虛擬仿真裝配技術 而得到最終的自動變速器安裝系統，這就是在最初的構想下所研究出來的，所以構想性提供了無限的可能，也提供了無限的認知。 虛擬仿真裝配技術 第二章 馬自達 6轎車 FS5AEL自動變速器 馬自達 6 轎車簡介 MAZDA 是 日本 最著名的汽車品牌之一， 是 日本 繼豐田，本田，日產之后的 第四大汽車制造商， 馬自達 6出廠于日本，是日本馬自達公司 21世紀的最新產品，也是第一個完整體現全新馬自達品牌的產品，它的推出完善了馬自達 1到馬自 達 9九個車系。現在馬自達 6由合資公司一汽馬自達國產，從馬自達 6進入國內市場，一直都是許多人心目中運動中型車的代名詞，圖 6轎車 圖 馬自達６汽車 FS5AEL自動變速器簡介 自動變速器是在機械式變速器、液力變矩器等液力傳動技術和電子控制技術的基楚上發展而成的 ,它可根據發動機負荷和車速等工況的變化自動變換傳動系統的傳動比，以使汽車獲得良好的動力性和燃油經濟性，并且有效的減少發動機排放污染以及顯著地提高車輛的安全性、乘坐舒適性和操縱輕便性。 圖 FS5AEL自動變速器組成圖示 虛擬仿真裝配技術 圖 FS5AEL自動變速器組成圖 在圖中，動力傳遞系統由液力變矩器和行星齒輪機構組成，將發動機輸出的動力經過傳遞而降低轉速、增加扭矩。而液壓控制機械裝置，則是根據 TCM所傳遞 的信號，依據每個電磁閥的操作，接通在控制閥體中的液壓通道，另外同時控制離合器的結合壓。 圖 1 動力裝置 2 液壓控制機械裝置 3 電子控制機械裝置 4 液力變矩器 5 離合器、制動器 6 虛擬仿真裝配技術 行星齒輪 7 差速器 8 輪胎 9 主控制閥閥體 10 換檔電磁閥 D， E （ ON/OFF 類） 11 壓 力控制電磁閥 A （線性類） 12 換檔電磁閥 A， B， C （工作周期型） 13 油泵 14 副控制閥體 15 壓力控制電磁閥 B （工作周期型） 16 換檔電磁閥 F （ ON/OFF 類） 17 油壓開關信號 18 車速 19 ATF 溫度 20 前進離合器鼓轉速 21 發動機轉速 22 節氣門位置信號 23 副齒輪轉速 24 動力流程圖 25 液壓控制信號 26 電子信號 下面為上圖中傳遞的流程顯示： 動力裝置：發動力動力 —— 液力變矩器 —— 離合器、制動器 —— 行星齒輪組 ——差速器 —— 輪胎 電子控制機械裝置：油壓開關信 號 、車速 、 ATF 溫度 、 前進離合器鼓轉速 、 發動機轉速 、節氣門位置信號 、副齒輪轉速 —— TCM（變速器控制模塊） 液壓控制機械裝置： TCM—— 壓力控制電磁閥 、換檔電磁閥 F （ ON/OFF 類）壓力控制電磁閥 A （線性類）、 換檔電磁閥 A， B， C （工作周期型）、換檔電磁閥 D，E （ ON/OFF 類） —— 主副控制閥閥體 —— 離合器和制動器的結合壓 根據上述的介紹，下面分別講述動力裝置的結構組成以及其功能原理 FS5AEL自動變速器的動力裝置包括液力變矩器、四對離合器、兩對制動器、帶式制 動器、兩對單向離合器和三對單式行星齒輪。 1 液力變矩器 液力變矩器把動力從發動機傳遞至機械式變速器。圖 力變矩器增加扭矩圖 圖 圖中 MdMbwM ??39。圖 圖 液力變矩器的傳動比 i 為輸出轉速（即渦輪轉速 wn ）與輸入轉速（即泵輪轉速 bn ）之比，即 1??bwnni 液力變矩器輸出轉矩 wM 與輸入轉矩（即泵輪轉矩 bM ）之比稱為變矩系數，用 K虛擬仿真裝配技術 表示，即bwMMK? 上圖反應了變矩系數 K和變矩器傳動比 i （或渦輪轉速 wn ）之間的變化關系 可以得到，變矩系數 K是隨著渦輪轉速的改變而連續變化的，當汽車起步、上坡或者遇到較大的阻力的過程中，假如發動機的轉速和負荷不變，即從泵輪輸入的轉速和轉矩不變，這時候，汽車車速會相應的降低，即渦輪的轉速降低，從而由圖中得知，變矩器傳動比會降低，而變矩系數會相應的增大，即渦輪所輸出的扭矩會相應的增大，使得驅動車輪獲得較大的扭矩，保證汽車在行 進過程中克服遇到的阻力而繼續前行，所以變矩器是一種隨著汽車行駛阻力的不同而自動改變輸出扭矩的無級變速器，另外還具有保證汽車平穩起步，減緩扭轉振動等功能。 1）單排行星齒輪變速器的工作原理 為 了了解行星齒輪變速器的變速工作原理，必須先了解其組成中最基本的單排行星齒輪結構的運動規律，圖 ，圖中標出了行星輪所受到的作用力。 ④若要使得太陽輪和齒圈的轉速想同，即 21 nn? 則 21113 1 nnnnn ????? ?? 所以，當三個元件中的任意兩個零件連成一體轉動時，第三個零件的轉速和前兩個轉動零件的轉速相同，即行星齒輪組中所有元件都沒有相對運動的情況，就是一個整體的運動，從而變成從液力變矩器輸入，直接從變速器輸出的一端輸出，這就是直接檔傳動，傳動比就是 1 2） FS5AEL自動變速器齒輪組結構 在變速器內部有 3個行星齒輪組，分別稱為前行星齒輪組、后行星齒輪組和副行星齒輪組。即 前行星齒輪組的前中心齒輪和副行星齒輪組的副中心齒輪在同一根軸上，而且齒數相同，前內齒輪與后排行星架為一體，前排行星架與后排內齒輪為一體，是動力輸出端．兩個太陽輪為獨立運動。 1 前行星齒輪和后行星齒輪 前行星齒輪機構與單向離合器的外座圈整合在一起，并與低速檔和倒檔制動器的驅動盤嚙合。前中心齒輪安裝在前小齒輪內部，前內齒輪安裝在前 小齒輪外部。后行星齒輪與后小齒輪的內部裝有后中心齒輪，其外部有后內齒輪。圖 。 2 副行星齒輪 在副行星齒輪中，副中心齒輪安裝在此小齒輪內部，副內部齒輪安裝在其外部。 副行星架與副軸整合，并與離合器的驅動盤相連接。 3 離合器與制動器 在 FS5AEL自動變速器動力裝置中，包括幾對離合器與制動器，離合器有前進離合器、 34離合器、倒檔離合器、直接離合器和 2號單向離合器。 1） 離合器 離合器基本結構如圖 。 圖 B 顯示當液壓作用于活塞上時的離合器狀態；驅動盤和從動盤緊緊地壓在一起，將離合器鼓旋轉速度傳遞到輪轂。 虛擬仿真裝配技術 離合器基本結構示意圖 1 活塞 2 離合器鼓 3 離合器從動盤轂 前進離合器 ? 將輸入扭矩從汽輪機軸傳送至前中心齒輪。 圖 為前進離合器組成機構模型圖 圖 34 離合器 ? 將輸入扭矩從汽輪機軸傳送至后行星齒輪后架。 倒檔離合器 ? 將輸入扭矩從汽輪機軸傳送至后中心齒輪。 直接離合器 ? 把副行星齒輪架與副中心齒輪接合。 虛擬仿真裝配技術 單向離合器概述 1 號單向離合器 ?1 號單向離合器鎖住前內齒輪的 反時針方向旋轉（從液力變矩器側看去） 1 號單向離合器在 1GR 的 D、 M 檔運作。 2 號單向離合器 1GR、 2GR、 3GR和 4GR 的 D、 M 檔運作。 2 號單向離合器 ?單向離合器的外座圈與直接離合器鼓整合，并且單向離合器的內座圈固定在變速驅動橋箱上。 圖 1號單向離合器示意圖 1 單向離合器外座圈（前內齒輪）不能轉動 2 單向離合器外座圈（前內齒輪）能轉動 3 單向離合器內座圈（固定在變速驅動橋箱上） 上圖中所有的旋轉方向均從液力變矩器查看。 ? 2