基于UG-motion对汽车手动变速箱仿真设计.docx

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基于UG/motion对汽车手动变速箱仿真设计

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摘要：本文运用UG软件对手动变速箱关键零件进行建模、装配，运用UG/Motion对手动变速箱进行运动仿真设计。运用3D仿真动画清晰的展示变速箱齿轮、接合套作动过程，将抽象的原理形象化，可视化，降低学习难度。

Abstract：Inthispaper，theUGsoftwareisusedtomodelandassemblethekeypartsofthemanualtransmission，usesUG/Motiontodesignthemotionsimulationofmanualtransmission.3Dsimulationanimationclearlydisplaytheworkingprocessofgearboxgearandjointsleeve，visualizedtheabstractprincipleandreducedthelearningdifficulty.

关键词：手动变速箱；仿真教学；UG；运动仿真

Keywords：manualtransmission；simulationteaching；UG；motionsimulation

：TH132.46；TH186：A：1006-4311（2018）12-0133-02

0引言

UG是一款功能非常强大的CAD/CAE/CAM设计软件，其中UG/Motion是进行运动仿真、运动规律分析的专门模块。UG/Motion能够对运动机构进行装配分析，能够对运动的合理性进行分析（例如：干涉性检查、轨迹分析等），可以生成机构运动的三维动画，也可以求解机构的相关运动参数。变速箱的结构与作动原理比较复杂，学生无法观看变速箱内部不同传动比（i）的齿轮切换、运动传递过程，为了帮助学生掌握变速箱的结构与作动原理，本文运用UG/Motion对变速箱的结构与作动过程进行仿真教学设计。

1变速箱的结构原理

变速器主要是通过改变啮合齿轮组，来改变输出轴的转速，汽车在行驶过程中，通过变速器可以实现在发动机和汽车车轮之间产生不同的传动比。手动变速箱主要由动力输入轴、输出轴、齿轮、接合套等零件组成。为了说明变速箱的工作原理，我们构建一个2档变速箱的简单模型，如图1所示。变速器的变速原理如下：当接合套向右移动时，接合套与右侧大齿轮同步运动，这时输入轴的小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮带动接合套与输出轴转动，输出轴转速降低，即为减速传动（i1）；当接合套向左移动时，接合套与左侧齿轮同步运动，输出轴的转速升高，即为加速传动（i1）。

2零件建型与装配

变速器由变速传动机构和变速操纵机构组成，零部件建模过程如下。进入UG建模模块，运用UG齿轮参数化建模命令绘制4个齿轮，齿轮的参数齿宽度B=25，模数m=3，压力角？琢=20°，各齿轮齿数为，齿轮1（Z1=40），齿轮2（Z2=20），齿轮3（Z3=50），齿轮4（Z4=30），齿轮传动比为z3/z2=2.5，z4/z1=0.75。运用实体拉伸命令绘制箱体与传动轴等零件。接下来进行实体装配，点击“Assembly”命令，进入实体装配模块，首先将箱体固定，通过“对齐”、“距离”匹配条件装配转动轴、接合套和齿轮，通过“对齐”、“接触”匹配条件装配拨杆，确保拨杆与接合套的凹槽接触，完成手动变速箱装配模型如图2所示。

3运动仿真设计

进入UG/Motion模块对手动变速箱装配模型进行运动仿真，将各个部件设置为连杆，将各个连杆按一定的连接关系连接起来，并给各连杆赋予一定的运动特性形成运动副。各个运动零部件的名称、运动副及类型如表1所示。

3.1齿轮啮合运动仿真

定义齿轮传动各运动副之间的运动关系，将齿轮2（J002）与齿轮3（J005）之间定义为齿轮副，齿轮传动比率设为2.5；将齿轮1（J002）与齿轮4（J003）之间定义为齿轮副，齿轮传动比率设为0.75。当输入轴输入恒定转速V1=200°/s时，齿轮2带动齿轮3转动，齿轮1带动齿轮4转动，输出轴与接合套不动，输出速度为零，对应于空挡的位置。

3.2拨杆拨动接合套运动仿真

通过拨杆带的接合套前后移动，当接合套与齿轮3结合时，输出传动比为2.5实现低速输出，当接合套与齿轮4结合时，输出传动比为0.75实现高速输出。定义接合套（J004）与拨杆（J006）之间定义为3D接触副，定义接合套（J004）与齿轮3（J005）之间定义为3D接触副。当在拨杆（J006）上施加标量力矩200N.m时，拨杆（J006）带动接合套（J004）向后移动，接合套（J004）接触到齿轮3（J005）时，运动停止，实现接