二自由度换挡执行器的三维建模
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 三维软件的对比分析 2
1.3 课题研究的主要内容 4
2 二自由度换挡执行器概述和工作原理 4
2.1 二自由度换挡执行器的概述 4
2.2 工作原理 4
3 二自由度换挡执行器结构以及材料参数的选择 5
3.1 结构方案确认 5
3.2 材料的选择 8
3.3 关键尺寸参数的确定 8
4 基于CATIA的二自由度换挡执行器的三维建模 9
4.1 CATIA软件简介 9
4.2 应用CATIA建模 10
4.3 换挡执行器的总装配 20
5 二自由度换挡执行器的结构优化 20
5.1 优化改进内容 20
5.2 优化后的换挡执行器三维模型对比 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
变速器作为汽车传动系统的重要组成部件，它经历了多年的发展，其形式不断发生变化，由最初的手动变速器发展到现在许多种类的自动变速器，虽然形式不断变化，但最终的研究目标都是不变的，就是在提升汽车驾驶质感的同时达到动力性与经济性的完美平衡。
AMT作为一种机械式自动变速器，从上世纪60年代开始，已经历了50年的发展历史。和传统手动变速器相比，由于用电脑取代双手来控制换挡，所以其在换挡时机的选择上更科学，换挡速度也更快[1]。它不仅拥有自动变速器的优点，同时还有着手动变速器工作可靠，结构简单，效率高等优点。所以在高效节能已成为科技发展趋势的今天，汽 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
车市场对AMT的需求不断增大，AMT将是自动变速技术发展的主要方向[2]。
换挡执行器是整个AMT系统中最关键的部件之一。AMT工作能力的强弱直接取决于换挡执行器的优劣。要想使AMT换挡快速，无顿挫，这就要求换挡执行器要达到响应迅速、驱动力大、精确度高的要求。换挡执行器经历了气动，液动和电动三种发展阶段。气动式由于需要气动装置，所以体积比其它类型的执行器大，一般很少用在对空间相对较小的轿车上。电控液动式结构复杂，工作品质不稳定。电控电动式相对来说其响应速度，控制精度，结构简单程度上均优于另外两种[3]。所以，对电控电动式换挡执行器性能的研究是AMT的研究重点。
任何产品在大规模商业化生产前必须先经过反复的设计与更改。而在当今这个生产率高，产品周期短的快节奏社会，一切都追求着效率。普通的二维软件设计固然能够大幅的降低手工图纸设计的劳动强度并且节省大量的时间，但二维软件仍然存在着许多的不足，例如不能直观的观察到产品立体图，单单在平面上发现设计上的缺点是比较困难的，这给产品的优化带来了困难，同时降低了开发效率。另外复杂的产品会带来庞大的数据量，侵占大量的计算机资源，也加剧了研究人员的工作难度。在这些不足情况下，三维建模的优势得以凸显，它以其非常直观的立体感受让研究者全方位了解产品特征、运动的模拟仿真能够高效地协助开发人员对产品进行优化、简单的数据在达到同样效果的同时大大节省了资源[4]。所以本设计对换挡执行器进行三维建模是一件十分必要的事情。
本课题的意义是为了改善现今AMT仍存在传动效率低，换挡过程产生动力中断等一些缺点，介绍了一种高效的二自由度换挡执行器作为AMT的驱动装置，通过对它进行三维建模,确定其结构以及尺寸参数的可行性，并利用三维软件可视化，参数化的优点，对执行器的结构参数进行优化修改。
1.2 三维软件的对比分析
三维设计的领域很宽泛，不同的软件在应用的领域上也大为不同，并且在操作性易用性上也都有着不小的区别。我们常见的三维建模软件一般SolidWorks，UG，Pro/E，CATIA。
1.2.1 SolidWorks三维软件
SolidWorks和其它几个软件有着鲜明区别的一点是，它是基于windows系统开发的一款三维设计软件，它有三个鲜明的优点：操作简单，功能强大，技术创新。简单是它与别的软件相比非常大的一个优势，易学易用，一天就可以入门，认真学习一个月就可以熟练使用。由于它是在windows环境下开发的，其文件可以直接用电脑的资源管理器打开而并不需要依靠软件本身。同时它还可以像windows系统一样对各种特征参数进行复制，剪切，这样就很方便了。还有一点就是尽管软件的开发者达索公司是法国的，但软件的内核是本土化的，支持全中文界面，也极大的降低了学习成本。
SolidWorks在功能性方面也十分出色，拥有许多实用的模块，可以精确尺寸的对零件等部件进行设计，提供不同的设计方案，减少设计上的错误，并可以进行精确装配，这些优点使得SolidWorks在全世界范围内拥有最多的用户。当然，它的缺点就是在曲面设计方面稍微欠缺。
1.2.2 UG三维软件
UG是西门子公司开发的三维软件，它是一个交互式计算机辅助设计
1.2.3 Pro/E三维软件
Pro/E是美国参数公司开发的一款三维软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。Pro/E在我国是应用非常广泛的三维软件，它的优点就是由于它是参数化设计，所以结构参数严谨准确，而它的模块设计也比较简单，草图任意勾画的优点更是大大提高了设计的简易程度。另外Pro/E的应用领域也很广泛，多在电子，钣金，模块方面，尤其在电子方面，更是具有其它软件无法比拟的优势，正是由于Pro/E在民用通用领域以及简便性方面的优势，造就了其在一般通用领域的龙头地位。
1.2.4 CATIA三维软件
CATIA与SolidWorks都是法国达索公司旗下的三维软件，而达索公司是一家飞机制造公司，CATIA正是其旗下的一款高端三维软件，应用于各个领域，尤其是在飞行航天以及汽车方面的建模。CATIA与其它软件相比在大型复杂曲面的设计上具有很大的优势。同时CATIA还有一个明显的优点，就是它超强的模块整合能力。总结起来就是CATIA功能十分强大，但由于其学习成本高，售价昂贵的缺点使得普及率一直都不高。
其中，旋转磁轭和励磁线圈左右对称布置，上下两个永磁体同样也是对称布置，永磁体分布在旋转磁轭的中间，结构非常紧凑。它的工作利用的是“转矩最小原理”，当线圈未通电时，旋转衔铁在两个永磁体作用下保持平衡状态，驱动轴也不发生运动。当励磁线圈通电时，产生磁场，并且左侧磁轭与右侧磁轭产生的磁通一个是顺时针，一个是逆时针，方向相反。而永磁体的作用就是放大左侧磁通，阻碍右侧的磁通，这样就会对衔铁施加一个转矩。这时永磁体对称分布的优点也凸显出来了，因为上永磁体是增大左侧磁通，而下永磁体刚好相反，这样就是一个相互叠加过程[12]。增大了驱动转矩，符合驱动力的要求。当衔铁旋转到磁轭齿部边缘时，磁通不再增大，停止转动，实现了有限角度转动的要求。此结构还可以进行不同旋转的角度的设计，控制精度得到了提高[13]。
原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/qcgc/29012.html
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