四驅(qū)汽車分動器關(guān)鍵部件數(shù)值模擬與試驗.pdf

1、本文針對某四輪驅(qū)動汽車關(guān)鍵部件進(jìn)行研究，應(yīng)用計算機(jī)數(shù)值模擬方法和試驗針對分動器模態(tài)特性、傳動部件的傳力特性、殼體部件的力學(xué)和疲勞特性、齒輪傳動的流體動力學(xué)特性幾個方面進(jìn)行研究
　　首先通過計算模態(tài)和試驗?zāi)B(tài)研究方法針對分動器結(jié)構(gòu)模態(tài)特性進(jìn)行研究，應(yīng)用ANSYS Modal模塊，計算求解得到分動器結(jié)構(gòu)前18階自由模態(tài)參數(shù)，即結(jié)構(gòu)1-12階模態(tài)參數(shù)。以試驗?zāi)B(tài)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用東華DH5922信號采集測試系統(tǒng)，對分動器實物結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗?zāi)?/p>

2、態(tài)分析，應(yīng)用多點激勵、單點拾取方法，布置28個節(jié)點，采用Lanczos特征值求解方法計算前12階自由模態(tài)。計算模態(tài)與試驗?zāi)B(tài)結(jié)果進(jìn)行對比分析，前12階模態(tài)參數(shù):振型、頻率對比得到計算模態(tài)與試驗?zāi)B(tài)模態(tài)振型基本相同，頻率誤差最大為9.2％，計算模態(tài)和試驗?zāi)B(tài)求解結(jié)果相吻合。以試驗?zāi)B(tài)分析作為可靠性設(shè)計，進(jìn)而驗證了計算模態(tài)的有限元建模方法和有限元網(wǎng)格模型的準(zhǔn)確性。接下來基于汽車設(shè)計理論，依據(jù)工程實踐經(jīng)驗，分析得到分動器傳動系統(tǒng)工況的典型工況

3、，應(yīng)用Romax軟件建立分動器傳動系統(tǒng)裝配體模型，求解計算得到分動器傳動系結(jié)構(gòu)齒輪、軸承的受力情況。
　　然后針對分動器殼體部件進(jìn)行靜力學(xué)和疲勞特性數(shù)值模擬，主要應(yīng)用ANSYSWorkbench仿真平臺。求解得到各工況下，結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、疲勞數(shù)值分布。在分動器四輪驅(qū)動正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)工況下，計算求解得到:通過最大主應(yīng)力考察脆性材料分動器殼體強(qiáng)度特性，其最大值為159MPa，小于材料的屈服強(qiáng)度186MPa;通過變形量考察結(jié)構(gòu)剛度

4、特性，其最大值為0.29mm，變形量較小;在疲勞分析工況下，采用恒定幅值和比例載荷輸入，設(shè)定材料的應(yīng)力與應(yīng)變疲勞特性參數(shù)，求解得到:通過安全系數(shù)考察結(jié)構(gòu)的疲勞特性，最小安全系數(shù)為1.37，大于基礎(chǔ)安全系數(shù)1.2，位置在殼體外側(cè)，軸承4軸承座孔與加強(qiáng)筋的交匯處，靠近傳動軸1，最小安全系數(shù)區(qū)域呈輻射狀分布。
　　最后針對分動器一級傳動圓柱斜齒輪流體動力學(xué)特性進(jìn)行研究，主要應(yīng)用Fluent軟件。建立分動器一級傳動齒輪流場模型，選擇VOF

5、兩相流模型，定義空氣、潤滑油材料參數(shù)，應(yīng)用 UDF函數(shù)定義小齒輪浸油深度，完成分動器齒輪空氣-潤滑油兩相流模型建模。應(yīng)用動網(wǎng)格方法定義兩齒輪旋轉(zhuǎn)速度，選擇標(biāo)準(zhǔn)k-ε粘性模型，采用PISO求解算法進(jìn)行流場運算。求解得到小齒輪浸油深度23mm時，0-26T流場運動、壓力、速度徑線參數(shù):運動中，嚙合區(qū)下方空氣逐漸增多，氣泡沿小齒輪一側(cè)運動，殼體兩側(cè)油面逐漸升高;流場空間的主體壓力數(shù)值為0-800Pa;流場主體空間速度數(shù)值小于0.9m/s，速度