桑塔纳2000手动换挡操纵机构三维建模
目 录
1 引言 1
1.1 车辆变速器的使用现状和发展趋势 1
1.2 CAD/CAE技术发展的现状及应用 6
2 桑塔纳变速器 9
2.1 桑塔纳变速器结构特点 9
2.2 变速器换挡机构 10
3 三维建模 12
3.1 拨叉轴的三维建模 12
3.2 拨叉的建模 13
3.3 定位销的建模 15
3.4 连动爪的建模 16
3.5 倒档拨叉轴驱动杠杆的建模 18
3.6 零件换挡机构的装配 19
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
汽车产业是国民经济重要的支柱产业，关联度高、产业链长、消费拉动大、就业面广，在社会发展和国民经济中具有着重要作用。随着经济的发展，汽车进入了千家万户。汽车工业的发展水平反映了国家工业技术的综合实力，而是否具有独立自主的产品设计开发能力，则关系到民族汽车工业的生死存亡。现阶段，作为先进设计技术的代表，CAD/CAE技术已经成为汽车企业产品设计开发的有效手段，以CAD/CAE为核心的技术体系成为企业核心技术的有效载体。目前，我国汽车产销量均跃居世界第一，随着行业总量的不断提高和市场竞争的白热化，加上知识产权问题的压力，产品自主设计开发能力的培训和提升已成为汽车企业生存与发展的关键问题，而CAD/CAE技术的推广应用正是解决了这一问题的锐利武器。
现阶段，CAD/CAE技术的推广应用已受到国家汽车企业的高度重视，相关企业迫切需要掌握CAD/CAE技术的高素质人才，而国内高校汽车专业针对这方面的人才培养工作明显滞后于企业需要[ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1]。
变速器是汽车动力总成中的一部分，对汽车的行驶性能有重要影响。换挡机构是变速器中重要的零部件，随着消费市场的逐渐成熟，客户对换档机构性能的要求持续提升，使得换档机构性能的研究显得越来越重要。根据我国国情看，自动变速器的研究刚刚起步，但手动变速器经过几十年的发展，积累了大量的设计制造经验，也涌现了许多有实力的专变速器生产厂家。因此，当前情况下，更应该深入挖掘手动变速器的潜力，改善其由于动力中断换档造成的换档性能差的缺点，提升产品竞争力。
本文以桑塔纳2000手动挡变速器为研究对象（拆解普通桑塔纳），在对其结构进行拆解、测绘的基础上，运用CAD/CAE软件建立其换挡操纵机构的三维模型与工程图纸，并进行必要的设计计算及校核工作。
1.1 车辆变速器的使用现状和发展趋势
1.1.1 汽车变速箱的简述
统计资料显示，2013年，中国汽车产销量双双超过2000万辆，分别为2211.68万和2198.41万，同比增长14.76%和13.87%，再创全球产销记录。2009年，中国汽车车销售量1364.5万辆，同比增长46.15%。不难看出，中国汽车产增已趋于平缓，依靠汽车市场处于高速发展期来实现销量而无核心竞争力的厂家注定被市场淘汰。
纵观汽车技术的发展，发动机与变速器的变革一直处于风口浪尖。这两大核心部件的优劣直接关系到整车的功能实现与性能发挥。发动机是汽车的心脏，发动机产生的动力必须经过经过传动系统才能驱动车轮转动。传动系统的心脏是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小，而汽车行驶速度的变化范围广，所以一开始传动系统就设置了变速器。其中变速器具有如下功能：①改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；②在发动机转矩方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶；③实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速[2]。
在当今社会提倡“绿色、环保、节能、低碳”的大背景下，汽车变速器在实现以上功能的同时还肩负着节能减排、绿色环保的使命。
1.1.2 手动变速器
自世界上首辆汽车研制成功以来，手动变速器（Manual Transmission，MT）
一直被广泛应用。现今MT主要由壳体、传动组件(输入和输出轴、齿轮、同步器等)、操纵组件(换挡拉杆、拨叉等)组成。其工作原理是通过拨动变速杆来切换中间轴上的主动齿轮，使其与不同直径的齿轮啮合改变传动比，以此改变车辆驱动轮的转矩和转速。由于手动变速器具有技术成熟、构造简单、成本较低、动力传递效率较高等优点，其在国内乃至全球汽车市场中长期占据主导地位。但其操作复杂，对驾驶员的驾驶技术要求较高，且在特殊工况下或长期驾驶时易使驾驶员产生疲劳和烦躁感，继而增大驾驶风险。驾驶搭载MT变速器的汽车能充分享受到驾驶的乐趣，但MT的舒适性表现一般，所以MT如今极少装备在高端汽车上，而是大量装备在中低端汽车中[3]。
1.1.3 液力自动变速器
1908年，福特汽车公司最先将一款具有2个速率比的液力自动变速(Automatic
Transmission，AT)配置到T型车上，但与今天的AT相比，它并不是真正的AT变速器。真正意义上的AT变速器是由美国通用汽车公司在1940年开发生产的现今的AT变速器的特征为拥有液力变矩器和串联的行星齿轮机构。
AT变速器的结构十分复杂，不同型号变速器其局部结构各不相同，但其基本结构都是由液力变矩器、行星齿轮变速机构和电液自动控制系统三大部分组成。其中齿轮变速器由套在轴上的多个行星排和换挡元件构成，通过各个换挡元件的结合或分离实现多个传动比，从而达到变速的目的。
AT变速器的主要特点为自动变矩、降低传动系统动载荷、使车辆起步动作平顺、防止发动机因过载熄火、换挡流畅、提高车辆通过性。但AT变速器的结构相对复杂，制造精度高，成本较高，传动效率比机械传动低，耗油量高。
1.1.4 机械式自动变速器
机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission，AMT)是以普通机械变速器为原型开发出的一种自动变速器，它通过对传统干式离合器和齿轮变速器原有结构加装电子操纵系统而构成，主要由自动离合器、齿轮传动机构和自动变速操纵系统三部分组成。它能根据车速、油门及驾驶员指令等参数确定最佳挡位控制离合器的分离与结合、换手柄的摘挡与挂挡等操作过程，最终实现换挡过程的自动化。此外，AMT变速器可以实现手动和自动两种运行模式，使驾驶员体验到驾驶的乐趣。与MT相比，AMT操作更简洁、省油9%、安全性高；与AT相比，AMT的传动效率更高、省油20%、生产及维护成本较低。但是AMT为非动力换挡，在汽车起步与换挡时不能很好地缓和冲击，使换挡冲击较大，降低了驾驶舒适性。不过，随着AMT变速器的不断改进，其舒适性已有明显提升[4]。
1.1.5 无级变速器
无级变速器 （Continuous Variable Transmission，CVT）是一种能连续地改变输入轴与输出轴传动比的变速器。目前，应用于汽车的无级变速器有带式、链式和摩擦式3种，其中以金属带式CVT最为常见。金属带式CVT主要由金属带、主从动工作轮、液压泵、齿轮传动机构和控制系统组成。工作轮由固定部分和可动部分构成，固定部分与可动部分之间形成V形槽，金属带在槽内与工作轮相啮合，当可动部分作轴向移动时，金属带与主、从动工作轮的工作半径发生变化，从而改变传动比[5]。
1 引言 1
1.1 车辆变速器的使用现状和发展趋势 1
1.2 CAD/CAE技术发展的现状及应用 6
2 桑塔纳变速器 9
2.1 桑塔纳变速器结构特点 9
2.2 变速器换挡机构 10
3 三维建模 12
3.1 拨叉轴的三维建模 12
3.2 拨叉的建模 13
3.3 定位销的建模 15
3.4 连动爪的建模 16
3.5 倒档拨叉轴驱动杠杆的建模 18
3.6 零件换挡机构的装配 19
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 引言
汽车产业是国民经济重要的支柱产业，关联度高、产业链长、消费拉动大、就业面广，在社会发展和国民经济中具有着重要作用。随着经济的发展，汽车进入了千家万户。汽车工业的发展水平反映了国家工业技术的综合实力，而是否具有独立自主的产品设计开发能力，则关系到民族汽车工业的生死存亡。现阶段，作为先进设计技术的代表，CAD/CAE技术已经成为汽车企业产品设计开发的有效手段，以CAD/CAE为核心的技术体系成为企业核心技术的有效载体。目前，我国汽车产销量均跃居世界第一，随着行业总量的不断提高和市场竞争的白热化，加上知识产权问题的压力，产品自主设计开发能力的培训和提升已成为汽车企业生存与发展的关键问题，而CAD/CAE技术的推广应用正是解决了这一问题的锐利武器。
现阶段，CAD/CAE技术的推广应用已受到国家汽车企业的高度重视，相关企业迫切需要掌握CAD/CAE技术的高素质人才，而国内高校汽车专业针对这方面的人才培养工作明显滞后于企业需要[ *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
1]。
变速器是汽车动力总成中的一部分，对汽车的行驶性能有重要影响。换挡机构是变速器中重要的零部件，随着消费市场的逐渐成熟，客户对换档机构性能的要求持续提升，使得换档机构性能的研究显得越来越重要。根据我国国情看，自动变速器的研究刚刚起步，但手动变速器经过几十年的发展，积累了大量的设计制造经验，也涌现了许多有实力的专变速器生产厂家。因此，当前情况下，更应该深入挖掘手动变速器的潜力，改善其由于动力中断换档造成的换档性能差的缺点，提升产品竞争力。
本文以桑塔纳2000手动挡变速器为研究对象（拆解普通桑塔纳），在对其结构进行拆解、测绘的基础上，运用CAD/CAE软件建立其换挡操纵机构的三维模型与工程图纸，并进行必要的设计计算及校核工作。
1.1 车辆变速器的使用现状和发展趋势
1.1.1 汽车变速箱的简述
统计资料显示，2013年，中国汽车产销量双双超过2000万辆，分别为2211.68万和2198.41万，同比增长14.76%和13.87%，再创全球产销记录。2009年，中国汽车车销售量1364.5万辆，同比增长46.15%。不难看出，中国汽车产增已趋于平缓，依靠汽车市场处于高速发展期来实现销量而无核心竞争力的厂家注定被市场淘汰。
纵观汽车技术的发展，发动机与变速器的变革一直处于风口浪尖。这两大核心部件的优劣直接关系到整车的功能实现与性能发挥。发动机是汽车的心脏，发动机产生的动力必须经过经过传动系统才能驱动车轮转动。传动系统的心脏是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小，而汽车行驶速度的变化范围广，所以一开始传动系统就设置了变速器。其中变速器具有如下功能：①改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；②在发动机转矩方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶；③实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速[2]。
在当今社会提倡“绿色、环保、节能、低碳”的大背景下，汽车变速器在实现以上功能的同时还肩负着节能减排、绿色环保的使命。
1.1.2 手动变速器
自世界上首辆汽车研制成功以来，手动变速器（Manual Transmission，MT）
一直被广泛应用。现今MT主要由壳体、传动组件(输入和输出轴、齿轮、同步器等)、操纵组件(换挡拉杆、拨叉等)组成。其工作原理是通过拨动变速杆来切换中间轴上的主动齿轮，使其与不同直径的齿轮啮合改变传动比，以此改变车辆驱动轮的转矩和转速。由于手动变速器具有技术成熟、构造简单、成本较低、动力传递效率较高等优点，其在国内乃至全球汽车市场中长期占据主导地位。但其操作复杂，对驾驶员的驾驶技术要求较高，且在特殊工况下或长期驾驶时易使驾驶员产生疲劳和烦躁感，继而增大驾驶风险。驾驶搭载MT变速器的汽车能充分享受到驾驶的乐趣，但MT的舒适性表现一般，所以MT如今极少装备在高端汽车上，而是大量装备在中低端汽车中[3]。
1.1.3 液力自动变速器
1908年，福特汽车公司最先将一款具有2个速率比的液力自动变速(Automatic
Transmission，AT)配置到T型车上，但与今天的AT相比，它并不是真正的AT变速器。真正意义上的AT变速器是由美国通用汽车公司在1940年开发生产的现今的AT变速器的特征为拥有液力变矩器和串联的行星齿轮机构。
AT变速器的结构十分复杂，不同型号变速器其局部结构各不相同，但其基本结构都是由液力变矩器、行星齿轮变速机构和电液自动控制系统三大部分组成。其中齿轮变速器由套在轴上的多个行星排和换挡元件构成，通过各个换挡元件的结合或分离实现多个传动比，从而达到变速的目的。
AT变速器的主要特点为自动变矩、降低传动系统动载荷、使车辆起步动作平顺、防止发动机因过载熄火、换挡流畅、提高车辆通过性。但AT变速器的结构相对复杂，制造精度高，成本较高，传动效率比机械传动低，耗油量高。
1.1.4 机械式自动变速器
机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission，AMT)是以普通机械变速器为原型开发出的一种自动变速器，它通过对传统干式离合器和齿轮变速器原有结构加装电子操纵系统而构成，主要由自动离合器、齿轮传动机构和自动变速操纵系统三部分组成。它能根据车速、油门及驾驶员指令等参数确定最佳挡位控制离合器的分离与结合、换手柄的摘挡与挂挡等操作过程，最终实现换挡过程的自动化。此外，AMT变速器可以实现手动和自动两种运行模式，使驾驶员体验到驾驶的乐趣。与MT相比，AMT操作更简洁、省油9%、安全性高；与AT相比，AMT的传动效率更高、省油20%、生产及维护成本较低。但是AMT为非动力换挡，在汽车起步与换挡时不能很好地缓和冲击，使换挡冲击较大，降低了驾驶舒适性。不过，随着AMT变速器的不断改进，其舒适性已有明显提升[4]。
1.1.5 无级变速器
无级变速器 （Continuous Variable Transmission，CVT）是一种能连续地改变输入轴与输出轴传动比的变速器。目前，应用于汽车的无级变速器有带式、链式和摩擦式3种，其中以金属带式CVT最为常见。金属带式CVT主要由金属带、主从动工作轮、液压泵、齿轮传动机构和控制系统组成。工作轮由固定部分和可动部分构成，固定部分与可动部分之间形成V形槽，金属带在槽内与工作轮相啮合，当可动部分作轴向移动时，金属带与主、从动工作轮的工作半径发生变化，从而改变传动比[5]。
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