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原文传递机械式变速器仿真优化及自动建模程序开发

论文题名：	机械式变速器仿真优化及自动建模程序开发
关键词：	变速器;仿真分析;自动建模;整车传动链
摘要：	变速器是整车传动链中的关键零部件，变速器的性能直接决定整车关键性能(包括动力性、经济性以及平顺性等等)以及用户用车过程中的直接驾驶体验。目前占据市场份额最多的变速器是传统的机械式手动变速器，传统的机械式手动变速器优点是工作可靠且工作效率高，价格低且使用时间长。缺点是需要手动操作完成换挡而且在档位切换过程中不可避免冲击产生。其特点鲜明而且被广大用户所接收，装车率高于其他型式变速器。　　但是对于机械式变速器的研究工作一直以来都被各大高校和变速器生产商作为设计工作的重中之重。受此推动很多优秀的齿轮箱分析软件应运而生而且快速发展，目前最为业内广泛认可的齿轮箱仿真分析软件就是ROMAX软件，ROMAX公司是一家专门研究设计传动系统的公司，主要业务包括设计传动系统仿真和计算软件软件以及建立相关数据库等。该公司有丰富的传动系统分析经验。ROMAX软件使用自动的有限元计算，当今电脑技术飞速发展和普及，大量的有限元仿真计算成为设计工作中的先导和验证工具。在先期概念设计工作中可以使用其进行快速有效的可行性分析计算;在设计过程中可以辅助方案选择以及验证设计质量;在后期的设计分析工作中可以进行产品的检验和优化。　　计算机的发展以及曲线和曲面算法的革命使得精确三维建模已经成为现实。实体建模在变速器的设计、装配工作以及有限元分析中扮演者重要角色，有着二维工程图所不可企及的实用价值。目前已经被广泛应用于变速器以及其他汽车零部件中。但是，传统的手动实体建模需要用户完整的输入参数并执行相关操作来完成，过程繁琐复杂，耗费时间长。而且，对于变速器而言，重新建模时零件类型完全相同，只是在个别参数上进行了改动。但是为了得到改动参数后的模型仍然需要重新实体建模。而建立精确的实体模型是一个繁琐耗时的工作，而且依靠手动重复，先后的模型之间还是会有差异。　　目前市场上CAD软件的领导者都提供了二次开发工具，以为用户解决重复性工作等问题。这些二次开发工具具有很强的开放性，借助它们可以定制各种软件和工具以解决用户的个性化要求。比如同一平台变速器中的重复建模。这样的问题出现在变速器的UG模型建立—仿真优化这个闭环的仿真分析过程中。UG NX软件是Siemens PLM Software设计的计算机辅助设计软件，已经成为主流的CAD产品而被广大用户推崇。节省UG模型建立的时间，减少重复繁琐劳动，提高精确三维模型的质量。受制于U0047本身有限元分析功能，目前通用的方法是使用UG建立精确三维模型，然后将模型传递给有限元分析软件。借助二次开发功能，可以最大限度的减少使用UG建模的时间。使得多平台联合开发更具可能性。　　本文研究了ROMAX软件建模和分析的过程，ROMAX软件计算使用的是立体模型的有限元算法进行计算。而其三维模型是由直接输入参数建立的，即是二维建模方式。因此建模过程较简单，模型修改很方便。因为考虑的实际工作情况，计算结果可靠。本文在此基础上建立了此变速箱的ROMAX模型并进行仿真分析。得出了变速器的基本性能指标。　　本文研究了UG软件及其参数化建模。参数化引入CAD导致了CAD的第三次技术改革，影响深远应用广泛。参数话基于更优化的曲线曲面算法，能够提供建立更精确的三维模型，而且允许用户通过修改参数公式等更新模型，是未来CAD的发展方向。本文在深入研究UG软件及其参数化建模的基础上，建立了变速器轴、齿轮等关键零部件的参数化模型。　　本文研究了UG提供的二次开发工具、C和C++编程软件数据库系统，以此为依托提出了多平台联合仿真分析变速器的流程。ROMAX软件的建模方式是二维建模，模型修改方便，仿真计算迅速可靠，可以使用ROMAX先行建模、仿真、分析和优化工作。可以完成大部分的分析工作，包括轴的强度刚度校核，寿命分析等。然后利用UG此变速器平台的特征进行二次开发，设计了一款基于此变速器平台的二次开发软件，可以完成此平台变速器关键零部件的自动化建模、装配和简单分析等工作。生成的实体模型可以输出给分析软件进行进一步的分析例如齿面接触分析等。　　基于本文的思路可以构建一个快速有效的闭环的仿真分析链，可以发挥各大软件的优点，减少不必要的时间。这对变速箱的仿真分析是个探索，对二次开发应用与工程实际是一个创新，具有一定的指导意义。
作者：	郭明
专业：	动力机械及工程
导师：	田韶鹏;米世生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文