一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，为方便、准确实现同步器性能多目标参数最优设计，根据同步过程每个运动阶段的特点，将同步过程分解成一个线性连续的子系统。本发明将同步器工作过程分为七个运动阶段，针对不同的运动阶段，搭建相关运动状态数学模型、几何结构关系物理模型。本发明不需随结构设计参数更改反复重建几何模型，便可通过仿真分析方法获得设计参数对同步性能影响的可视化实时仿真结果；方便同时进行多参数与单参数筛选设置，可提高参数优选设计效率、减少性能试验修正工作量，降低产品开发成本。
【专利说明】
一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种参数化仿真模型建立方法，属于一种借助于仿真分析软件开展的 汽车同步器参数化设计方法。
【背景技术】
[0002] 同步器是保证汽车变速器换挡平顺性的关键部件，同步工作性能对汽车的换挡平 顺性、轻便性、舒适性和变速器使用寿命有着重要的影响作用。
[0003] 同步器是汽车中最为复杂的运动机构之一，由于其结构、运动过程复杂，具有工作 状态瞬间转换的动态特性，难以应用物理样机试验的方法，直接获得对同步器性能和结构 优化设计的指导性结论。目前，国内汽车同步器设计理论研究处于成长阶段，尚无成熟的优 化设计方法可循；同步器产品开发设计过程中，无法直接通过设计参数准确设置来控制同 步性能，现阶段通常依靠借鉴已有产品结构与试验相接合的方法进行改进设计，致使产品 开发周期长，试验耗资大，同步器产品优化设计已成为变速器产品开发的瓶颈。
[0004] 近年来，国外一些文献资料介绍过借助Simul ink、ADAMS等仿真分析软件和利用联 合仿真分析等方法，对同步器产品工作过程进行全面动态仿真分析评价。由于利用 Simulink仿真工具进行仿真分析研究的模型不具备可视化功能，无法实现观察实体运动的 变化过程。现阶段多用的UG和ADAMS联合仿真的方法进行同步过程仿真，但这种方法的主要 缺陷是，在优化设计过程中，每改一次设计参数，都需要花费大量时间和精力建立精确的同 步器UG模型，参数优化匹配过程长、需耗费设计者大量的精力和时间。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，当 进行同步器结构参数优选时，不需随结构设计参数更改反复重建几何模型，便可通过仿真 分析方法获得设计参数对同步性能影响的可视化实时仿真结果。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于同步过程的同步器 参数化仿真模型构建方法，根据同步器每个运动阶段各零部件运动位置几何关系和接触件 之间的受力关系，将复杂的同步器换挡工作过程，细化分解为七个运动阶段;针对不同的运 动阶段，搭建相关运动状态数学模型、几何结构关系物理模型，借助于ADAMS仿真分析软件 自带的内部过程函数，共同描述同步器在不同运动阶段中，各零件运动过程状态与相互作 用力及形变的关系，构成同步过程完整受力与运动关系模型，所述的七个运动阶段分别 为：
[0007] (A)空转阶段:空档时，在惯性作用下，同步器花键毂带动接合套，接合套带动锁环 转动;此时接合套、锁环与接合齿圈未接触，将花键毂带动接合套与锁环空转，接合套不承 受换挡力的阶段定义为空转阶段；
[0008] (B)预同步阶段:在换挡力的作用下，接合套向着待接合齿轮齿圈方向产生轴向移 动，以消除锁环与待接合齿轮齿圈的间隙；同时接合套移动钢球，滑块将力传递给锁环，在 摩擦力矩的作用下，锁环同时相对于输出端转过相应的角度;将这种接合套向锁环轴向移 动，锁环周向转动，但两者尚未接触的阶段，定义为预同步阶段；
[0009] (C)锁止阶段:接合套滑移至接合齿锁止面，并与锁环接合齿锁止面相互接触阶 段，定义为锁止阶段；
[0010] (D)同步阶段:锁环与待接合齿轮接合齿圈摩擦锥面之间产生了一个摩擦力矩，该 摩擦力矩会使得两者的转速差逐渐缩小，直到与接合套和锁环接合齿之间接触力产生的拨 环力矩逐步相等时，接合套与锁环转速相同，锁环压紧接合齿圈；这种接合套与锁环之间角 速度差为零的过程，定义为同步阶段;这种接合套与接合齿轮转速相同的阶段，定义为同步 阶段；
[0011] (E)空运行阶段:接合套拨正锁环后穿过锁环，从接合套的接合齿锁止面与锁环接 合齿的锁止面分离开始，到接合套的接合齿与接合齿圈的接合齿接触为止，这个阶段定义 为换挡过程中的空运行阶段。
[0012] (F)二次冲击阶段:接合套与接合齿圈啮合前，由于接合套与接合齿圈的接合齿之 间存在一定的轴向和圆周方向的速度差，两者在接触的瞬间会产生碰撞，将产生这种换挡 冲击阶段定义为二次冲击阶段；
[0013] (G)换挡结束阶段:接合套的接合齿与接合齿圈相互接触，直到两接合齿完全啮 合，将换挡完成阶段定义为换挡结束阶段。
[0014] 进一步地，所述七个运动阶段对应的分析模型分别为：
[0015] (A)空转阶段模型:采用ADAMS内部过程函数一BIST0P，建立花键毂带动接合套、接 合套带动锁环的运动模型:BIST0P( x，dx，X1，x2，h，e，Cmax，cU) (1)
[0016]式（1)中：x-花键毂与接合套轴向位移变量，dx-花键毂与接合套间的轴向速度， Xi，X2-花键毂与接合套轴沿圆周方向的角位移量，1^一花键毂与接合套之间的刚度系数， e-花键毂与接合套的碰撞指数，Cmax-阻尼系数，cU-接合套与锁环切入深度；
[0017] (B)预同步阶段:建立锁环与花键毂运动与受力关系数学模型:F = k2d2+Civi (2)
[0018] 式(2)中：F-锁环轴向力，k2-锁环与花键毂之间的刚度系数，山一锁环和花键毂 之间的轴向距离，C1 一锁环和花键毂之间的阻尼系数，V1-锁环相对花键毂的轴向转动速 度；
[0019] (C)锁止阶段：以表示锁环与接合套的几何结构关系的物理模型为基础，建立锁环 与接合套接触轴向碰撞受力关系数学模型:F = k3d3 (3)
[0020] 式(3)中:F-锁环与接合套轴向碰撞力，k3-接合套与锁环之间的刚度系数;d3-接 合套与锁环之间的切入深度；
[0021] (D)同步阶段:根据同步力矩的传递关系，建立锁环对接合齿圈扭矩传递关系数学 模型：
(4)
[0023] 式(4)中：y、F、R和a均是设计参数，可通过设计变量创建;Tf_同步力矩;y-锁环和 接合齿圈之间的摩擦锥面摩擦系数;F-锁环和接合齿圈之间的轴向力;R-摩擦锥面平均 作用半径;a-锥面半锥角-锁环和接合齿圈之间的角速度差，可由ADAMS内部的测量 函数WZ获得；《 2-附加的取值;arctan-为了使同步力矩与锁环的运动与实际运动相关而 附加的函数，从符合同步器同步阶段的动态运动过程考虑，当测量值较大时，趋于无 穷大，arctan( 〇i/〇2)的取值为V2;当测量值趋于零时，Wi/02趋于零，arctan( 〇i/〇2) 的取值为零;其中接合齿圈对锁环轴向作用力F的数学模型为:F = k4d4+c2V2 (5)
[0024]式(5)中：k4 一锁环与接合齿圈锥面之间的刚度系数，d4-锁环和接合齿圈之间的 轴向距离，c2-锁环和接合齿圈之间的阻尼系数，v2-锁环相对接合齿圈的转动角速度差； [0025] (E)空运行阶段:ADAMSADAMS/V i ew软件内部的双侧碰撞函数BI STOP，可准确描述 两个物体共同转动的运动状态，利用BIST0P建立接合套带动锁环向接合齿圈靠近过程中随 着接合套转动的运动状态模型:BIST0P(x'，dx'，X1'，x2'，h'，e'，C max'，cU'）(6)
[0026] 式(6)中：x ' 一实测锁环与接合套两个接触体之间角位移变量，dx ' 一测量锁环与 接合套所取参数点之间角速度差，X1'，X2'一锁环，接合套花键沿圆周方向的角位移量； h '一锁环与接合套接触刚度系数，e ' 一接合套与接合齿圈的碰撞指数，Cmax ' 一接合套向接 合齿圈运动阻尼系数，cU'一计算时设置的接合套与接合齿圈的接合齿初始切入深度；
[0027] (F)二次冲击阶段：以表示接合套与接合齿圈几何结构关系的物理模型为基础，建 立描述接合套与接合齿圈之间二次冲击力的数学模型:F = k5h+c3v3 (7)
[0028] 式(7)中：接合套与接合齿圈接触刚度系数，h-接合套与接合齿圈几何结构 物理模型构造的位移值，当接合套与接合齿圈同向旋转时，h等于In，其值由式(8)求得；当 接合套与接合齿圈反向旋转时，h等于h 2,其值由式(9)求得;V3-接合套相对接合齿圈转动 角速度差;C3-接合套与接合齿圈接合齿接触阻尼系数;借助于ADAMS仿真分析软件自带 函数，搭建同步器二次冲击仿真模型。
[0031 ] 式(8)和(9)中：e、p和hd都是设计参数，e-0~1的随机数;p-两个结合之间纵 向距离;一结合套结合齿齿厚的一半;0-锁止角;hd-接合齿圈结合齿径向长度;dPF和dB 是通过ADAMS仿真分析软件测量函数AZ和DZ测量得到的状态变量，其中dPF = R0，R表示接合 齿的工作半径，9是函数AZ测量的圆周角速度差值；
[0032] (G)换挡结束阶段:运用ADAMSADAMS/View软件内部的双侧碰撞函数BIST0P，建立 接合套带动接合齿圈转动的运动状态模型：（x"，dx"，X1"，X2"，h"，e"，C max"，山"）(10) [0033]式（10)中：x"一接合套与接合齿圈转动角位移变量，d x"一接合套与接合齿圈间 的轴向速度，X1 "、x2"一接合套、接合齿圈沿圆周方向的角位移量，h"一花键毂与接合齿圈 之间的刚度系数，e" 一接合套与接合齿圈的碰撞指数，Cmax "一接合套与接合齿圈运动阻尼 系数，cU" 一接合套与接合齿圈切入深度。
[0034]进一步地，表现同步器结构关系物理模型，是基于UG软件搭建的三维几何模型，利 用UG软件搭建的三维基础模型相关点，在ADAMS仿真软件中选取和创建参数点。
[0035]进一步地，借助于ADAMS仿真分析软件界面对话与运算功能，实现设计参数便捷输 入;可同时通过参数设计对话框进行多参数修改，实现单参数和多参数优化仿真研究，进行 多参数对同步性能的影响分析。
[0036] 本发明公布了一种同步器参数化设计方法，以某五档变速器锁环式单锥面同步器 为研究对象，根据同步器每个运动阶段各零部件运动位置几何关系和接触件之间的受力关 系，将同步器换挡工作过程细化分解为七个运动阶段，针对不同的运动阶段，搭建相关运动 状态数学模型、几何结构关系物理模型，借助于ADAMS仿真分析软件自带的内部过程函数， 共同描述同步器在不同运动阶段中，各零件运动过程状态与相互作用力及形变的关系，构 成同步过程完整受力与运动关系模型。借助于ADAMS仿真分析软件界面对话功能，实现设计 参数便捷输入;借助于ADAMS仿真分析软件运算功能，实现结构参数与同步性能关系的动态 仿真和多目标结构参数优化仿真设计。
[0037] 本发明能够将各设计参数对单个运动阶段影响进行隔离分析，以获得各设计参数 对不同运动阶段影响细分；当进行同步器结构参数优选时，不需随结构设计参数更改反复 重建几何模型，便可通过仿真分析方法获得设计参数对同步性能影响的可视化实时仿真结 果;方便同时进行多参数与单参数筛选设置，可提高参数优选设计效率、减少性能试验修 正工作量，降低产品开发成本。
【附图说明】
[0038]图1为同步器主要零件三维模型图；
[0039] 图2为本发明同步器工作过程分解框架流程图；
[0040] 图3为本发明同步器接合齿之间运动关系示意图；
[0041 ]图4为同步器二次冲击接合齿运动示意图；
[0042]图1中：1一接合套2-花键穀3-锁环4一接合齿圈5-从动齿轮6-滑块组。
【具体实施方式】
[0043]为使本发明的上述目的、特征和方法更加明显易懂，下面接合附图1-4,以本发明 中同步阶段和二次冲击阶段模型建立为例，对具体建模实施方法作进一步详细的说明。
[0044] -种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，具体包括如下步骤：
[0045] (1)同步器工作过程细分，根据同步器每个运动阶段各零部件运动位置几何关系 和接触件之间的受力关系，将同步器换档过程细分为如图2框架流程图所示的七个阶段。 [0046] (2)受力关系模型简化，将同步器工作过程零部件接合齿之间的受力关系进行简 化示意如图3所示。
[0047] (3)仿真模型构建，针对不同的运动阶段，搭建相关运动状态数学模型、几何结构 关系物理模型，针对创建的数学模型和物理模型，利用ADAMS内部函数搭建同步器零部件的 参数点、设计变量和状态变量，描述同步器在不同运动阶段中，各零件运动过程状态与相互 作用力及形变的关系，完成同步器参数化设计仿真模型的构建。
[0048] (A)空转阶段模型:采用ADAMS内部过程函数一BIST0P，建立花键毂带动接合套、接 合套带动锁环的运动模型:BIST0P( x，dx，X1，x2，h，e，Cmax，cb) (1)
[0049]式（1)中x-花键毂与接合套轴向位移变量，dx-花键毂与接合套间的轴向速度， Xi，X2-花键毂与接合套轴沿圆周方向的角位移量(为双侧碰撞函数的两个边界值），h-花 键毂与接合套之间的刚度系数，e-花键毂与接合套的碰撞指数，Cmax-阻尼系数，cU-接 合套与锁环切入深度。
[0050] (B)预同步阶段:建立锁环与花键毂运动与受力关系数学模型:F = k2d2+Civi (2)
[00511 式(2)中F-锁环轴向力，k2-锁环与花键毂之间的刚度系数，d2-锁环和花键毂之 间的轴向距离，C1 一锁环和花键毂之间的阻尼系数，^一锁环相对花键毂的轴向转动速度。 [0052] (C)锁止阶段：以表示锁环与接合套的几何结构关系的物理模型为基础，建立锁环 与接合套接触轴向碰撞受力关系数学模型:F = k3d3 (3)
[0053]式(3)中F-锁环与接合套轴向碰撞力，k3-接合套与锁环之间的刚度系数;d3-接 合套与锁环之间的切入深度。
[0054] (D)同步阶段:在同步阶段中，同步力矩的传递发生在锁环与接合齿圈之间，锁环 与接合齿圈通过摩擦锥面摩擦作用产生同步力矩，根据同步力矩的传递关系，建立锁环对 接合齿圈扭矩传递关系数学模型：
[0055] 式(4)中：y、F、R和a均是设计参数，可通过设计变量创建;Tf-同步力矩;y-锁环和 接合齿圈之间的摩擦锥面摩擦系数;F-锁环和接合齿圈之间的轴向力;R-摩擦锥面平均 作用半径;a-锥面半锥角-锁环和接合齿圈之间的角速度差(可由ADAMS内部的测量 函数WZ获得）；co 2-附加的取值(是一个为测量《 :时设定的基准点，取值为趋于零的一个数 值，这里取值0.01) ;arctan-为了使同步力矩与锁环的运动与实际运动相关而附加的函数 [从符合同步器同步阶段的动态运动过程考虑，当测量值较大时，趋于无穷大， arctan( 0i/02)的取值为V2,当测量值趋于零时，Wi/02趋于零，arctan( 0i/02)的取值 为零]。其中接合齿圈对锁环轴向作用力F的数学模型为:F = k4d4+c2V2 (5)
[0056] 式(5)中k4 一锁环与接合齿圈锥面之间的刚度系数，d4-锁环和接合齿圈之间的轴 向距离，c2-锁环和接合齿圈之间的阻尼系数，v2-锁环相对接合齿圈的转动角速度差。 [0057] (E)空运行阶段:ADAMSADAMS/V i ew软件内部的双侧碰撞函数BI STOP，可准确描述 两个物体共同转动的运动状态，利用BIST0P建立接合套带动锁环向接合齿圈靠近过程中随 着接合套转动的运动状态模型:BIST0P(x'，dx'，X1'，x2'，h'，e'，C max'，山'）(6)
[0058] 式(6)中^'一实测锁环与接合套两个接触体之间角位移变量，dx'一测量锁环与 接合套所取参数点之间角速度差，X1', X2'一锁环，接合套花键沿圆周方向的角位移量； ki'一锁环与接合套接触刚度系数，e'一接合套与接合齿圈的碰撞指数，Cmax'一接合套向 接合齿圈运动阻尼系数，cU'一计算时设置的接合套与接合齿圈的接合齿初始切入深度。
[0059] (F)二次冲击阶段：以表示接合套与接合齿圈几何结构关系的物理模型为基础，建 立描述接合套与接合齿圈之间二次冲击力的数学模型:F = k5h+c3v3 (7)
[0060] 式(7)中匕一接合套与接合齿圈接触刚度系数，h-接合套与接合齿圈几何结构物 理模型构造的位移值，当接合套与接合齿圈同向旋转时，h等于lu，其数值由式(8)求得；当 接合套与接合齿圈反向旋转时，h等于h 2,其数值由式(9)求得;V3-接合套相对接合齿圈转 动角速度差;C3-接合套与接合齿圈接合齿接触阻尼系数。借助于ADAMS仿真分析软件自 带函数，搭建同步器二次冲击仿真模型。
[0063]式(8)、（9)中，e、p、0和hd都是设计参数（由设计师自行设计），其中e-0~1的随机 数;P-两个结合之间纵向距离;一接合套结合齿齿厚的一半4一锁止角;hd-接合齿圈结 合齿径向长度(参考说明书附图3)。dPF和dB是通过ADAMS仿真分析软件测量函数AZ和DZ测 量得到的状态变量，其中dPF = R0，R表示接合齿的工作半径，0是函数AZ测量的圆周角速度 差值。
[0064] (G)换挡结束阶段:运用ADAMSADAMS/View软件内部的双侧碰撞函数BIST0P，建立 接合套带动接合齿圈转动的运动状态模型：（x"，dx"，X1"，X2"，h"，e"，C max"，山"）(10) [0065]式（10)中x"一接合套与接合齿圈转动角位移变量，dx"一接合套与接合齿圈间的 轴向速度， X1"、X2" 一接合套、接合齿圈沿圆周方向的角位移量(计算时设定的双侧碰撞函数 边界值），h"一花键毂与接合圈之间的刚度系数，e"一接合套与接合齿圈的碰撞指数， Cmax"一接合套与接合齿圈运动阻尼系数，cU" 一接合套与接合齿圈切入深度。
[0066] (4)借助于ADAMS仿真分析软件界面对话功能，进行设计参数输入，便捷实现多目 标参数修改与优化。
[0067] (5)借助于ADAMS仿真分析软件运算功能，进行同步器结构设计参数对同步力矩、 同步时间和二次冲击峰值等同步性能仿真分析。根据动态性能分析结果，不断对锁止角和 半锥角等多个参数进行调整、修改，最终得到多个设计参数的最优组合，实现目标结构参数 优化仿真设计。
[0068]以上对本发明所提供的一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，进 行了详细介绍，并且引入具体应用实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施 例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人 员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明 书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，其特征在于，根据同步器每 个运动阶段各零部件运动位置几何关系和接触件之间的受力关系，将复杂的同步器换挡工 作过程，细化分解为七个运动阶段;针对不同的运动阶段，搭建相关运动状态数学模型、几 何结构关系物理模型，借助于ADAMS仿真分析软件自带的内部过程函数，共同描述同步器在 不同运动阶段中，各零件运动过程状态与相互作用力及形变的关系，构成同步过程完整受 力与运动关系模型，所述的七个运动阶段分别为： (A) 空转阶段：空档时，在惯性作用下，同步器花键毂带动接合套，接合套带动锁环转 动;此时接合套、锁环与接合齿圈未接触，将花键毂带动接合套与锁环空转，接合套不承受 换挡力的阶段定义为空转阶段； (B) 预同步阶段:在换挡力的作用下，接合套向着待接合齿轮齿圈方向产生轴向移动， 以消除锁环与待接合齿轮齿圈的间隙；同时接合套移动钢球，滑块将力传递给锁环，在摩擦 力矩的作用下，锁环同时相对于输出端转过相应的角度;将这种接合套向锁环轴向移动，锁 环周向转动，但两者尚未接触的阶段，定义为预同步阶段； (C) 锁止阶段:接合套滑移至接合齿锁止面，并与锁环接合齿锁止面相互接触阶段，定 义为锁止阶段； (D) 同步阶段:锁环与待接合齿轮接合齿圈摩擦锥面之间产生了一个摩擦力矩，该摩擦 力矩会使得两者的转速差逐渐缩小，直到与接合套和锁环接合齿之间接触力产生的拨环力 矩逐步相等时，接合套与锁环转速相同，锁环压紧接合齿圈;这种接合套与锁环之间角速度 差为零的过程，定义为同步阶段;这种接合套与接合齿轮转速相同的阶段，定义为同步阶 段； (E) 空运行阶段:接合套拨正锁环后穿过锁环，从接合套的接合齿锁止面与锁环接合齿 的锁止面分离开始，到接合套的接合齿与接合齿圈的接合齿接触为止，这个阶段定义为换 挡过程中的空运行阶段。 (F) 二次冲击阶段:接合套与接合齿圈啮合前，由于接合套与接合齿圈的接合齿之间存 在一定的轴向和圆周方向的速度差，两者在接触的瞬间会产生碰撞，将产生这种换挡冲击 阶段定义为二次冲击阶段； (G) 换挡结束阶段:接合套的接合齿与接合齿圈相互接触，直到两接合齿完全啮合，将 换挡完成阶段定义为换挡结束阶段。2. 权利要求1所述的基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，其特征在于，所 述七个运动阶段对应的分析模型分别为： (A) 空转阶段模型:采用ADAMS内部过程函数一 BISTOP，建立花键毂带动接合套、接合套 带动锁环的运动模型:BISTOP(x，dx，Χ1，χ2，lu，e，C max，cb) (1) 式（1)中：x-花键毂与接合套轴向位移变量，dx-花键毂与接合套间的轴向速度，X1， χ2-花键毂与接合套轴沿圆周方向的角位移量，匕一花键毂与接合套之间的刚度系数，e- 花键毂与接合套的碰撞指数，Cmax-阻尼系数，cU-接合套与锁环切入深度； (B) 预同步阶段:建立锁环与花键毂运动与受力关系数学模型:F = k2d2+cm (2) 式(2)中：F-锁环轴向力，k2-锁环与花键毂之间的刚度系数，d2-锁环和花键毂之间 的轴向距离，C1 一锁环和花键毂之间的阻尼系数，^一锁环相对花键毂的轴向转动速度； (C) 锁止阶段：以表示锁环与接合套的几何结构关系的物理模型为基础，建立锁环与接 合套接触轴向碰撞受力关系数学模型:F = k3d3 (3) 式(3)中:F-锁环与接合套轴向碰撞力，k3-接合套与锁环之间的刚度系数;d3-接合套 与锁环之间的切入深度； (D) 同步阶段:根据同步力矩的传递关系，建立锁环对接合齿圈扭矩传递关系数学模 型：式(4)中：y、F、R和α均是设计参数，可通过设计变量创建;Tf_同步力矩;μ-锁环和接合 齿圈之间的摩擦锥面摩擦系数;F-锁环和接合齿圈之间的轴向力;R-摩擦锥面平均作用 半径;α-锥面半锥角；ω!-锁环和接合齿圈之间的角速度差，可由ADAMS内部的测量函数 WZ获得；〇2-附加的取值;arctan-为了使同步力矩与锁环的运动与实际运动相关而附加 的函数，从符合同步器同步阶段的动态运动过程考虑，当测量值较大时，ω V ω 2趋于无穷 大，arctan( ω1;/ω2)的取值为π/2;当测量值趋于零时，ω1;/ω2趋于零，arctan( ω1;/ω2)的 取值为零;其中接合齿圈对锁环轴向作用力F的数学模型为:F = k4d4+c2V2 (5) 式(5)中：k4一锁环与接合齿圈锥面之间的刚度系数，d4-锁环和接合齿圈之间的轴向 距离，C2-锁环和接合齿圈之间的阻尼系数，V2-锁环相对接合齿圈的转动角速度差； (E) 空运行阶段:ADAMSADAMS/View软件内部的双侧碰撞函数BISTOP，可准确描述两个 物体共同转动的运动状态，利用BI STOP建立接合套带动锁环向接合齿圈靠近过程中随着接 合套转动的运动状态模型:BIST0P(x'，dx'，X1'，X2'，ki'，e'，C max'，cU'） (6) 式(6)中：x'一实测锁环与接合套两个接触体之间角位移变量，dx'一测量锁环与接合 套所取参数点之间角速度差，X1'，X2'一锁环，接合套花键沿圆周方向的角位移量'一锁 环与接合套接触刚度系数，e'一接合套与接合齿圈的碰撞指数，C max'一接合套向接合齿圈 运动阻尼系数，cU'一计算时设置的接合套与接合齿圈的接合齿初始切入深度； (F) 二次冲击阶段：以表示接合套与接合齿圈几何结构关系的物理模型为基础，建立描 述接合套与接合齿圈之间二次冲击力的数学模型:F = k5h+C3V3 (7) 式(7)中：1?-接合套与接合齿圈接触刚度系数，h-接合套与接合齿圈几何结构物理模 型构造的位移值，当接合套与接合齿圈同向旋转时，h等于lu，其值由式(8)求得；当接合套 与接合齿圈反向旋转时，h等于h 2,其值由式(9)求得;V3-接合套相对接合齿圈转动角速度 差;C3-接合套与接合齿圈接合齿接触阻尼系数;借助于ADAMS仿真分析软件自带函数，搭 建同步器二次冲击仿真模型。式(8)和(9)中：e、p、i3Ld和hd都是设计参数，ε-0~1的随机数;p-两个结合之间纵向距 离;Ld-结合套结合齿齿厚的一半;β-锁止角;hd-接合齿圈结合齿径向长度;dPF和dB是通 过ADAMS仿真分析软件测量函数AZ和DZ测量得到的状态变量，其中dPF = R0，R表示接合齿的 工作半径，Θ是函数AZ测量的圆周角速度差值； (G) 换挡结束阶段:运用ADAMSADAMS/Vi ew软件内部的双侧碰撞函数BI STOP，建立接合 套带动接合齿圈转动的运动状态模型：（X"，dx"，X1"，X2"，h"，e"，C max"，山"）(10) 式（10)中：x"一接合套与接合齿圈转动角位移变量，dx"一接合套与接合齿圈间的轴向 速度，X1 "、X2" 一接合套、接合齿圈沿圆周方向的角位移量，kf 一花键毂与接合齿圈之间的 刚度系数，e" 一接合套与接合齿圈的碰撞指数，Cmax "一接合套与接合齿圈运动阻尼系数， cU" 一接合套与接合齿圈切入深度。3. 权利要求1或2所述的基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，其特征在 于，表现同步器结构关系物理模型，是基于UG软件搭建的三维几何模型，利用UG软件搭建的 三维基础模型相关点，在ADAMS仿真软件中选取和创建参数点。4. 权利要求3所述的基于同步过程的同步器参数化仿真模型构建方法，其特征在于，借 助于ADAMS仿真分析软件界面对话与运算功能，实现设计参数便捷输入;可同时通过参数设 计对话框进行多参数修改，实现单参数和多参数优化仿真研究，进行多参数对同步性能的 影响分析。
【文档编号】F16D23/02GK105930606SQ201610284550
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】褚超美, 池会强, 顾建华, 缪国, 顾放, 谭辉, 梅超, 赵庆帅, 孙毅
【申请人】上海理工大学, 上海汽车变速器有限公司