基于ADAMS的某雙離合變速器駐車機構仿真分析

林小鳳

摘 要：文章以某雙離合變速器駐車系統為研究對象，采用ADAMS和Pro/E聯合建模方式，建立駐車機構多體動力學模型，研究駐車機構在不同車速的駐車過程中，各零件之間的峰值沖擊載荷，驗證其是否符合設計的安全級別要求，從仿真

評價的角度為設計提供了有效的依據。

關鍵詞：雙離合變速器；駐車機構；ADAMS；虛擬樣機

中圖分類號：U463.21 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0064-02

雙離合器式變速器駐車系統性能的發揮，關系到車輛是否能長時間可靠停車。國內市場上一些自動變速器的駐車系統性能不夠優化，各汽車企業都在積極探索合理的提高駐車系統性能方法，以期改善產品性能和設計出更優秀的產品。但是，除了通過試驗方法了解雙離合變速器駐車系統的性能外，還缺乏有效的仿真評價方法。目前，針對雙離合變速器駐車機構進行建模并仿真分析的研究較少，而采用虛擬樣機技術，運用多體動力學分析和有限元分析相結合的方法，對某雙離合變速器駐車機構不同車速駐車過程中各零件之間的峰值沖擊載荷進行研究，既可為設計優化提供依據，也可有效提高研發效率，降低研發成本。

1 駐車機構多體動力學模型

1.1 動力學模型輸入條件

在Pro/E軟件中調整各零件相對位置，使動力學模型以R擋為初始位置。給棘爪杠桿施加轉動（圖1中紅色箭頭所示）模擬換擋過程，換擋時間為0.5 s，仿真現象總時間為20 s。將棘輪、棘爪和凸輪等零件之間的接觸添加庫倫摩擦，靜摩擦系數設置為0.15，動摩擦系數為0.11。駐車機構動力學模型如圖1所示。

1.2 動力學模型建立過程

采用ADAMS和Pro/E聯合建模方式。首先，在Pro/E軟件環境中調整零件初始位置，并定義各零件材料參數，密度設置為7.82708*10-6 kg/mm3；然后，利用ADAMS和Pro/E的接口軟件Mechanism/Pro定義剛體和相關約束，并將模型導入ADAMS進一步完善和分析。

棘爪彈簧是鋼板式彈簧，材料是彈簧鋼。為了使其動力學特性和實際保持一致，采用ADAMS柔性體建模[2]方法。

首先，在Hypermesh軟件中劃分棘爪彈簧的六面體網格，定義彈性模量和泊松比；然后，用OptiStruct軟件進行模態分析，得到模態中性文件（.mnf）；最后，利用ADAMS/Flex將模態中性文件導入ADAMS中，即可建立棘爪彈簧柔性體。

2 仿真分析

模型以車速10（km/h）前進行駛，棘輪和棘爪之間的沖擊載荷（N）與時間（s）的關系曲線為例，如圖2所示，說明多體動力學仿真結果，車速10（km/h）前進時的棘爪和凸輪、凸輪和壓桿之間的沖擊載荷曲線，棘輪、棘爪、凸輪的加速度曲線，以及它們在其它車速駐車過程中各零部件的沖擊載荷與加速度的仿真與此類似。

多體動力學計算中有偶然的發散，采用不同的時間步長計算，可能得到有差異的仿真分析曲線。因此，在結果分析時通過多次運算來消除偶然誤差[3]，最終得到不同速度駐車過程中駐車機構主要零部件之間的峰值沖擊載荷。

多體動力學分析所關心的結果是峰值沖擊力，經過統計以表格的形式給出。不同車速的駐車過程中，駐車機構模型主要零件之間的峰值沖擊載荷，見表1。

隨著駐車速度的增加，棘爪和棘輪、棘爪和凸輪以及凸輪和壓桿之間的峰值沖擊載荷逐漸增加，它們之間的峰值沖擊載荷隨車速變化曲線，如圖3所示。

3 總 結

通過分析，隨著駐車速度的增加，棘爪和棘輪、棘爪和凸輪以及凸輪和壓桿之間的峰值沖擊載荷逐漸增加。車速100 km/h時，模型中棘爪和棘輪最大沖擊力為82 895.355 N，棘爪和凸輪圈的最大沖擊力為16 127.232 N，凸輪與壓桿間的最大沖擊力為15 403.434 N，它們都處于安全系數2設計安全范圍內。

多體動力學模型僅包含駐車機構，因此將車身質量轉換為棘輪的等效轉動慣量。這里沒有考慮車身與棘輪之間的各種緩沖以及驅動車輪與地面的摩擦，因此仿真計算結果要比實際偏大，這樣的簡化更加驗證的結論的正確性。

參考文獻

[1] 趙繼峰.機械運動過程的計算機模擬[D].大慶：大慶石油學院，2006.

[2] 姜自偉.機械系統動力學仿真柔性體建模技術研究[D].武漢：華中科技 大學，2007.

[3] 李民，舒歌群，衛海橋.多體動力學建模方法對發動機主軸承載荷計算 影響[J].農業工程學報，2008，（24）.