行星齿轮组与自动变速模拟机的课程设计.pdfVIP

行星齿轮组和自动变速模拟机的课程设计 SCOTT T. DENNIS, DANIEL D. JENSEN 科罗拉多州80840，科罗拉多斯普林斯，美国空军学院，工程力学系 2002年11月13 日作为标准；2003年7月15 日被公认。 摘要：由于在非常紧凑的空间中提供各种传动比的独特能 力，行星齿轮系统从小型电动改锥到汽车的自动变速器中被应用许 多。多功能的行星齿轮装置经常作为一个大学生研究机械工程计划的 一部分。教材介绍通常说明了不同的行星齿轮组件如何连接。对行星 齿轮组动作的进一步理解可提高硬件的实际使用或了解模拟组件如 何相对彼此移动。美国空军学院的工程力学部门已开发了一个行星齿 轮组的计算机模拟和克莱斯勒42LE 自动变速器。叫做“PG-SIM卡”， 主要是动态模拟补充静态教材的介绍。PG-SIM卡被用于我们的课程 并且评估数据清楚地表明学生对它的外观和互动功能的赞赏。在本文 中，我们提出了PG-SIM卡的概况，然后描述仿真课件如何促进对行 星齿轮系统的理解。 关键词：行星齿轮组，克莱斯勒42LE， PG-SIM卡，动画，教学课件 引言 行星齿轮组是一个巧妙的设备，在公元前82年由罗马人第 一次使用在天文计算中【1】。从汽车的问世开始，行星齿轮组被应用 在美国的汽车生产中。例如，图利亚电力公司于1897年在其传输器 中应用了行星齿轮组【2】。另外，在1904年行星齿轮被用在凯迪拉 克3速，并多年用在福特T型车2速直到1927年。1940年Hydramatic 通用汽车公司第一次使用液力偶合器与4速行星的组合，标志着全自 动 传 输 开 始 【 3 】。 “东 西 怎 么 运 作 ” 网 站 （)指出“一块惊人的齿轮”-行星齿 轮组，是传输和一切有帮助行星齿轮组做事的关键。所有自动传输器 依靠行星齿轮组安排动力的转移和传动 【4】。此外，由于在非常紧凑 的空间中提供各种齿轮的独特能力，行星齿轮系统被用在其它许多应 用中。 动力学和一般要求机械设计课程的本科对行星齿轮组进 行研究。自动变速器是一个很好的大家都熟悉的应用程序的例子。确 实是，参考文献 【5】。1940年Hydramatic提出的自动变速器作为单 一的综合案例研究，完成他们的机器设计教科书。 加强理解所述行星齿轮组的操作和功能可以通过观察实 际的运动部件。此外，计算机模拟有助于自动变速器中的通常隐藏在 输入或反应花键，离合器等辅助组件的行星齿轮组的运动可视化。本 文介绍了一种克莱斯勒42LE 自动变速箱的计算机模拟。这模拟，叫 做行星齿轮组的PG-SIM卡仿真，在被美国空军学院的力学工程部 开发。PG-SIM卡可以便于理解简单的行星齿轮组和复合行星齿轮组 是如何在实际传输中工作的。这模拟被用于我们的机器设计，汽车技 术和动态课程中。只能模拟传动装置;控制系统或液力偶合器无法演 示。有关克莱斯勒42LE 的更多信息，请参阅Berthold和Redinger 的SAE论文。 从教学的角度看，PG-SIM卡显著加强了学习氛围。当与 其他教学方法结合使用时，它有利于库伯周期的完整【7、8】。具体 的提高学习PG-SIM卡的方式过程，以及在教室里模拟的影响的评估 数据都详细包括在下面。 模拟最初是由一个研发semesterlong一部分任务的高水 平设计课程的学员启发，目的是开发自动变速器的教学演示【9】。设 计者采用了学员提出的方法。我们首先介绍模拟，然后讨论如何利于 学习行星齿轮系在实际传输中的设计。 ①模拟 模拟的目的是为了演示一个简单的行星齿轮组的运动，并说 明它在实际应用中的使用——一种自动变速器。唯一的教科书过度介 绍了模拟的很多的优点。一个主要优点是PG-SIM卡是动态的，它显 示部件的运动。目前的教科书一般讲授组件如何连接传输的原理，而 不是他们的相对运动。此外，PG-SIM卡是互动的，高度可视化，及 说明了一个现实世界的应用程序。PG-SIM这些特征的优点具体的教 学将在下面更详细地讨论。 图1示出了视听交错（AVI）文件被点击特定命令按钮激 活的用户界面。其他命令按钮由显示的静止图像压缩 （JPEG）文件得 到解释，例如，齿轮运动学或克莱斯勒42LE传输，参见图2。用户 界面的左边底部是简单行星齿轮模拟的激活命令按钮组。行星齿轮组 包括本体及齿圈和若干行星齿轮。所述行星齿轮安装在载体上。学生 可以查看用于管理行星齿轮组运动