[发明专利]汽车变速器换挡轴椭圆轮廓线滑槽优化设计方法

摘要

本发明涉及一种汽车变速器直轴滑槽优化设计方法，尤其是一种汽车变速器直轴椭圆形轮廓线滑槽优化设计方法。建立曲面滑槽换挡块滑槽动力学模型，设计曲面滑槽换挡块滑槽驱动结构的尺寸参数，建立曲面滑槽换挡块滑槽最佳形状的优化设计目标函数，建立曲面滑槽换挡块滑槽最佳形状的约束条件，提出一种曲面滑槽换挡块半径和曲面滑槽换挡块滑槽高度的优化设计方法。设计曲面滑槽换挡块半径和曲面滑槽换挡块滑槽高度的最佳设计变量，提供最小的换挡驱动齿轮作用于换挡驱动轴的驱动扭矩。

主权项

1.本发明所提供的滑槽轨道优化设计方法，其特征在于采用以下设计步骤：(1)建立曲面滑槽换挡块(5)滑槽最佳形状的优化设计目标函数J：将曲面滑槽换挡块(5)滑槽轨道设计为椭圆形形状，换挡驱动轴(6)旋转一周需要挂五个档位，分别是一至四挡和空挡档位，曲面滑槽换挡块(5)的周长是2πr，每个档位曲面滑槽换挡块(5)滑槽底边AC长度为曲面滑槽换挡块(5)周长的五分之一，所以曲面滑槽换挡块(5)滑槽底边的长度为2πr/5，换挡驱动齿轮4作用于换挡驱动轴(6)的驱动扭矩为式中，a和b分别是椭圆的长半轴和短半轴，r是曲面滑槽换挡块(5)的半径，μ是拨叉滑动轴(3)与曲面滑槽换挡块(5)滑槽侧面间的摩擦系数，Fy是拨叉对换挡驱动轴(6)产生的轴向力；以曲面滑槽换挡块(5)半径和曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度为设计变量，建立曲面滑槽换挡块(5)半径和曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度最佳的优化设计目标函数J，即：J＝M；(2)建立曲面滑槽换挡块(5)滑槽最佳形状的约束条件：根据步骤(1)中所建立的曲面滑槽换挡块(5)滑槽系统的动力学模型，曲面滑槽换挡块(5)半径和曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度为设计变量均为正值，并且在合理的设计范围内，即a≥0，a≤0.08m；b≥0，b≤0.08m；为了计算合理的优化计算参数，令曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度和曲面滑槽换挡块(5)滑槽底边长度符合黄金分割法则，即b＝0.618*a；(3)曲面滑槽换挡块(5)半径和曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度的优化设计：根据步骤(1)中所建立的曲面滑槽换挡块(5)滑槽系统的动力学模型，利用优化算法求目标函数J的最小值，以步骤(2)建立的曲面滑槽换挡块(5)滑槽最佳形状的约束条件，计算所对应的设计曲面滑槽换挡块(5)半径和曲面滑槽换挡块(5)滑槽高度的最佳设计变量。