随着汽车工业的发展,人们对汽车换挡质量的要求越来越高。换挡质量评价涉及驾驶员的主观感受,如换挡力大小、换挡手感、换挡平顺性等。换挡性能又是影响驾驶员主观感觉更深层次的原因,换挡性能的研究涉及换挡操纵机构和同步机构等,这些机构含有众多复杂的零部件,本文为了研究换挡系统中的不同参数对换挡性能的影响,提出建立机械式变速器换挡操作和同步器工作联合仿真模型的方法,完善现有研究换挡性能的仿真系统,扩大换挡性能影响因素的研究范围。首先,本论文对机械式变速器换挡操纵机构的换挡和选挡操作,分别进行了力学和运动学的分析,建立了换挡杆及其连接机构的力和运动模型。文中把同步器的同步过程划分为七个阶段,分析了形成锁止状态的锁止条件,并对同步器的同步过程和涉及的输入参数进行了理论分析。为下文仿真模型的建立和分析提供了理论基础。其次,使用SolidWorks软件建立了同步器的各个零部件,完成了同步器总成的装配模型。在建立同步器装配模型的基础上,针对驾驶员的换挡操纵,提出换挡操作和同步器工作联合仿真的方法。通过ADAMS软件的数据交换接口,导入同步器的装配体模型,建立同步器的虚拟样机,在MATLAB软件中建立换挡操纵机构的换挡动作控制模型,并通过与同步器虚拟样机的结合套速度和位移数据交换实现联合仿真。然后,分析了前文建立的仿真模型运行结果,并以此仿真模型为基础,进一步分析了影响机械式变速器换挡性能的主要因素。对换挡系统中不同参数的分析研究表明,最大换挡力、自锁机构以及锁止角对换挡性能的影响主要体现在二次冲击上。摩擦环、输入转速对换挡性能的影响主要体现在换挡时间上。这些参数选取合适对换挡性能的提高有着重要作用。最后,围绕提高换挡性能,优化同步器的结构参数,提出基于遗传算法(GA)以换挡过程的换挡冲量为目标函数,并在MATLAB平台上编程进行优化计算。使用优化后的同步器参数按照前文的建模方法建立虚拟样机仿真,与优化前的仿真结果进行对比分析,结果显示,经过优化的同步器结构参数,换挡性能的表现,有了一定的改善。