某手動變速器力學(xué)特性分析與疲勞可靠性研究.pdf

1、手動變速器作為汽車上重要的傳動系統(tǒng)總成，廣泛應(yīng)用于各類乘用車與商用車中。變速器總成工作中由于存在間隙、時變嚙合剛度等非線性因素，以及汽車運行時復(fù)雜多變的駕駛工況，對總成以及內(nèi)部零部件的疲勞耐久性評價帶來一定困難。
　　本文針對汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對變速器總成的使用壽命要求，提出了一種變速器總成動力學(xué)建模方法，以及基于剛?cè)狁詈夏Ｐ偷淖兯倨鼾X輪疲勞預(yù)測方法?；谧兯倨骺偝赏?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析，在ADAMS中建立了變速器虛擬樣機(jī)模型，并通過齒輪運動學(xué)

2、與動力學(xué)分析，對模型中的齒輪嚙合剛度與阻尼等參數(shù)進(jìn)行了計算。結(jié)合變速器總成的臺架試驗工況，應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行齒輪副的瞬態(tài)動力學(xué)分析，通過彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力對所建有限元模型的精度進(jìn)行了分析。提取變速器齒輪副的模態(tài)中性文件，在ADAMS中建立其柔性體模型，進(jìn)而建立變速器總成的剛?cè)狁詈夏Ｐ??；谀B(tài)疊加法進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析，并與在ANSYS中進(jìn)行有限元分析的結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了柔性體模型的有效性。通過基于模態(tài)疊加理論的齒輪副瞬態(tài)動力學(xué)計算

3、，得到變速器Ⅰ擋齒輪危險點的應(yīng)力譜。應(yīng)用名義應(yīng)力法和Miner損傷累計理論，對其進(jìn)行疲勞預(yù)測，并利用臺架試驗進(jìn)行了驗證，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本吻合，且相關(guān)方法的疲勞核算效率與傳統(tǒng)方法相比有顯著的提升。
　　基于虛擬樣機(jī)模型，提出了變速器總成可靠性模型的建模方法及其可靠性關(guān)鍵影響因素的分析評價方法。對市區(qū)以及郊區(qū)路況下變速器半軸處的扭矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行了道路載荷譜采集，基于雨流計數(shù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)扭矩均值近似服從正態(tài)分布，扭矩幅值很小可忽略其影響

4、?；趹?yīng)力-強(qiáng)度干涉理論，利用蒙特卡羅法對各擋齒輪進(jìn)行時變可靠性模擬;并通過改進(jìn)的L-P計算理論對變速器各軸承進(jìn)行可靠度評價。同時，根據(jù)危害性分析明確了變速器總成的主要失效模式，基于內(nèi)部零件的可靠性分析結(jié)果，建立變速器總成的時變可靠性模型。對變速器總成的時變可靠性模型進(jìn)行靈敏度分析，找到對總成可靠度影響貢獻(xiàn)率較大的部件，并對其參數(shù)調(diào)整優(yōu)化方案進(jìn)行了分析，評估了軸承滾子有效直徑、滾子有效長度、齒輪模數(shù)以及齒輪螺旋角等參數(shù)改變對變速器關(guān)鍵零