中型拖拉機(jī)變速箱齒輪優(yōu)化平臺(tái)設(shè)計(jì)及有限元分析.pdf

1、拖拉機(jī)變速箱作為拖拉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的核心組成部分，通過不同的齒輪組合將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)樗璧呐ぞ睾娃D(zhuǎn)速，獲得不同的動(dòng)力輸出。本文通過VB(Visual Basic)編程，搭建了中型拖拉機(jī)變速箱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)。針對(duì)某型號(hào)拖拉機(jī)變速箱及延伸類型，在滿足速比、變位和強(qiáng)度的要求下，以拖拉機(jī)概念行走速度差別最小和各齒輪的體積之和最小為優(yōu)化目標(biāo)，選擇浮動(dòng)隨機(jī)試驗(yàn)法作為變速箱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)設(shè)計(jì)平臺(tái)進(jìn)行編程。平臺(tái)主要用于優(yōu)化4×3、4×2、3

2、×2直齒、斜齒主副變速箱，只需輸入基本的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇相應(yīng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案由設(shè)計(jì)平臺(tái)內(nèi)部的計(jì)算模塊進(jìn)行分析計(jì)算，得到設(shè)計(jì)參數(shù)，解決了手工計(jì)算的繁瑣和不便，提升拖拉機(jī)變速箱自主設(shè)計(jì)能力。
　　根據(jù)平臺(tái)優(yōu)化得到變速箱齒輪參數(shù)，對(duì)其進(jìn)行三維實(shí)體造型。用有限元方法對(duì)齒輪嚙合過程進(jìn)行了求解分析，驗(yàn)證齒輪強(qiáng)度;并分析討論了齒輪變位系數(shù)對(duì)齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度的影響。經(jīng)有限元分析得到:兩齒輪在嚙合過程中齒面接觸應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在嚙入點(diǎn)處，相應(yīng)

3、的接觸帶處Von Mises應(yīng)力最大值出現(xiàn)在輪齒接觸的表面層區(qū);隨著輪齒進(jìn)一步的嚙合，高應(yīng)力區(qū)域由表面層區(qū)轉(zhuǎn)向次表面層區(qū)，其分布情況異于赫茲接觸分布;嚙合過程中最大齒根彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在單齒嚙合點(diǎn)處。在齒輪高變位情況下，主、從動(dòng)齒輪的齒根彎曲應(yīng)力存在一個(gè)極小值;接觸應(yīng)力隨著變位系數(shù)的增加在小范圍內(nèi)波動(dòng)變化。對(duì)于角變位齒輪，主動(dòng)齒輪變位系數(shù)對(duì)主動(dòng)齒輪齒根應(yīng)力的影響較小，而對(duì)從動(dòng)齒輪影響較大;當(dāng)主動(dòng)齒輪變位系數(shù)增大到某個(gè)值時(shí)，主、從動(dòng)齒輪的綜合

4、強(qiáng)度較好，這對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)是有利的。從動(dòng)齒輪齒根彎曲應(yīng)力隨著從動(dòng)齒輪變位系數(shù)的變化出現(xiàn)了一個(gè)最小值。齒面接觸應(yīng)力隨主動(dòng)或從動(dòng)齒輪變位系數(shù)的增加呈減小的趨勢(shì)。
　　論文通過優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)變速箱的優(yōu)化，得到了拖拉機(jī)概念行走速度與實(shí)際速度差別最小的最優(yōu)解和變速箱齒輪總體積最小的最優(yōu)解，為企業(yè)減少了設(shè)計(jì)成本，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和可靠性。通過有限元分析，得到了齒輪嚙合過程中的應(yīng)力變化規(guī)律和變位系數(shù)對(duì)齒輪強(qiáng)度的影響，為