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摘 要

计算机性能的飞速提高和虚拟样机仿真技术的迅速发展及CAD/CAE/CAM在汽车产品设计开发中的广泛采用，为变速箱技术的深入研究提供了必要的条件。ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System）软件，是由美国机械动力公司（Mechanical Dynamics Inc.）开发的最优秀的机械系统动态仿真软件，是世界上最具权威性的，使用范围最广的机械系统动力学仿真分析软件。本文基于ADAMS软件，对变速箱动力学虚拟样机模型进行了仿真分析。从而能为用户提供从产品概念设计、方案论证、详细设计到产品方案修改、优化、实验规划甚至故障诊断各阶段、全方位、高精度的仿真计算分析结果，从而达到缩短产品开发周期、减低开发成本、提高产品质量及竞争力的目的。

首先对某型变速箱的工作原理、类型、发展及现状等进行了阐述；简要介绍了多体系统动力学的理论基础，对大型多体系统动力学仿真软件ADAMS进行了详细介绍。并在对ADAMS软件熟悉的基础上对变速箱动力学虚拟样机模型进行了仿真分析。

关键词：变速箱 ADAMS 虚拟样机 仿真分析

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目录

第1章 绪论 ....................................................................................................................................................... - 1 -

1.1 变速箱简介 .............................................................................................................................................. - 1 -

1.1.1 变速箱工作原理 ....................................................................................................................... - 1 - 1.1.2 变速箱的类型 ........................................................................................................................... - 1 - 1.1.3 变速箱的关键部件 ................................................................................................................... - 2 - 1.2 本文研究的主要内容和目的意义 .......................................................................................................... - 2 - 第2章 多体系统动力学研究的理论基础 ....................................................................................................... - 3 -

2.1 多体系统动力学简介 .............................................................................................................................. - 3 -

2.1.1 多体系统动力学的研究方法 ..................................................................................................... - 3 - 2.1.2 多体系统动力学在汽车动力学分析中的应用 .......................................................................... - 4 - 2.2 虚拟样机技术 .......................................................................................................................................... - 4 - 2.3 机械系统动力学仿真分析软件ADAMS ............................................................................................... - 4 -

2.3.1 ADAMS 软件简介 ......................................................................................................................... - 4 - 2.3.2 ADAMS 软件的特点 ................................................................................................................... - 5 - 2.3.3 ADAMS 软件模块简介 ................................................................................................................. - 5 - 2.3.4 ADAMS分析软件的计算方法 ...................................................................................................... - 6 -

第3章 虚拟样机仿真模型的建立 ................................................................................................................. - 10 -

3.1 应用Pro/E软件对变速箱模型进行结构分析 ..................................................................................... - 11 - 3.2 基于ADAMS软件建立变速箱虚拟样机模型 .................................................................................. - 14 - 3.3 对变速箱虚拟样机模型的动力学仿真分析......................................................................................... - 15 - 3.4 仿真结果分析 ........................................................................................................................................ - 16 - 第4章 全文总结 ............................................................................................................................................. - 16 - 参考文献 ............................................................................................................................................................... - 17 -

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第1章 绪论

1.1 变速箱简介

变速箱是各类机械传动系统中常用的传动装置，因其结构紧凑，传动效率高，传递扭矩大，且传动比准确，在各类机械中得到了广泛的应用。

1.1.1 变速箱工作原理

变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。

机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。

变速器的功用是：

（1） 在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小

由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。

（2）实现倒车行驶

汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。

（3） 实现空档

当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。

1.1.2 变速箱的类型

（1） 按传动比变化方式来：

其为有级式变速器——是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。 按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3－5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。所谓变速器档数即指其前进档位数。

（2） 按操纵方式来分：