2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、變速箱變速箱變速叉軸斷裂變速叉軸斷裂分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)張小坤張小坤(中國重汽集團(tuán)大同齒輪公司技術(shù)中心,山西大同037006)【摘要】以變速箱變速叉軸為研究對(duì)象,通過對(duì)變速叉軸斷口位置及形狀的分析,給出變速叉軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。針對(duì)優(yōu)化后的變速叉軸,應(yīng)用ProE軟件建立三維數(shù)模,應(yīng)用ANSYSWkbench軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析,得出變速叉軸強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用ANSYSWkbench軟件得出SN曲線和疲勞敏感性曲線,并結(jié)合變速叉軸強(qiáng)

2、度分析結(jié)果,當(dāng)換檔導(dǎo)塊實(shí)際承受的載荷為1700N時(shí),變速叉軸的使用壽命為1.2e5次,可以滿足變速箱的設(shè)計(jì)要求?!娟P(guān)鍵詞】WKBENCH;SN曲線;疲勞敏感性;使用壽命OptimizesOptimizesDesignDesignFractureFractureAnalysisAnalysisofofShiftShiftFkFkShaftShaftofofthetheTransmissionTransmissionZHANGZHANGXi

3、aokunXiaokun(ChinaNationalHeavyDutyTruckGroupDatongGearCO.LTDTechnologyCenterDatong037006Shanxi)【Abstract】Toshiftfkshaftoftransmissionastheresearchobjectthroughtheshiftfkshaftpositionshapeofthefractureisgivenshiftfkshaft

4、optimaldesign.FoptimizedshiftfkshaftApplicationofProEsoftwareestablishmentthreedimensionalMathematicalModelingApplicationofANSYSWkbenchsoftwarecarriesoutthefiniteelementanalysis,Cometoshiftfkshaftstrengthtomeetthedesignr

5、equirements.ApplicationofANSYSWkbenchsoftwareObtainestheSNcurvethefatiguesensitivitycurvecombinedwithShiftfkshaftstrengthanalysisWhenshiftingtheloadbearingguideblocktheactualtimefthe1700NShiftfkshaftservicelife1.2e5times

6、itcanMeetthedesignrequirementsoftransmission.【Keywds】WKBENCH;SNcurve;FatigueSensitivity;UsefulLife0引言引言變速箱是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成之一。變速箱主要由齒輪、軸、箱體、軸承等零部件組成,通過不同的齒輪之間的組合來實(shí)現(xiàn)變速和變矩。對(duì)于變速箱的要求,除了便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊外,還有以下幾個(gè)特點(diǎn):1)、汽車具有良好的動(dòng)力性

7、和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo);2)、具有較高的傳動(dòng)效率;3)、操縱輕便、工作可靠;4)、具有空檔和倒檔。17GOAgZB1K變速箱是大齒公司在引進(jìn)日產(chǎn)柴的最新技術(shù)研發(fā)的MPT21B變速箱基礎(chǔ)上開發(fā)出的產(chǎn)品。該變速箱檔位多,傳動(dòng)比大,承載儲(chǔ)備系數(shù)大,是載重2030T載貨圖3原設(shè)計(jì)的模型圖4優(yōu)化后的模型3、變速叉軸有限元分析、變速叉軸有限元分析3.1、建立三維數(shù)學(xué)模型根據(jù)變速叉軸的實(shí)際尺寸及變速箱操縱機(jī)構(gòu)的工作狀況,應(yīng)用PROE軟件對(duì)操縱機(jī)構(gòu)建立三維數(shù)學(xué)模

8、型。由于軸承、錐堵等零件對(duì)變速箱操縱機(jī)構(gòu)的有限元分析結(jié)果幾乎沒有影響,對(duì)其三維模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。圖5為變速箱操縱機(jī)構(gòu)的三維裝配圖。圖5變速箱操縱機(jī)構(gòu)的三維裝配圖變速箱操縱機(jī)構(gòu)的工作原理:當(dāng)零件1(換檔導(dǎo)塊)被施加換檔力時(shí),零件3(變速叉軸)將隨換檔導(dǎo)塊進(jìn)行軸向移動(dòng),通過零件2(轉(zhuǎn)換搖臂)進(jìn)行力的傳遞,零件4(轉(zhuǎn)換叉軸)也將軸向移動(dòng),從而帶動(dòng)零件6(換檔撥叉)進(jìn)行換檔。其中零件5是叉軸支撐點(diǎn)處的軸承,對(duì)其三維數(shù)模做了簡(jiǎn)化處理。3.2、變

9、速叉軸強(qiáng)度分析現(xiàn)租用有限元工作站進(jìn)行如下數(shù)據(jù)分析。變速箱的操縱機(jī)構(gòu)通過換檔導(dǎo)塊推動(dòng)變速叉軸及變速叉軸帶動(dòng)撥叉進(jìn)行換檔,經(jīng)變速箱的臺(tái)架試驗(yàn)并進(jìn)行換算,能夠?qū)崿F(xiàn)正常換檔時(shí)換檔導(dǎo)塊(圖5中零件1)處承受的載荷平均值為1700N。利用ANSYSWkbench有限元分析軟件進(jìn)行強(qiáng)度分析,對(duì)換檔導(dǎo)塊處施加載荷,軸承處為固定支撐,通過合理的網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)定,就可利用ANSYSWkbench軟件對(duì)優(yōu)化后的變速叉軸強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。圖6為變速箱操縱機(jī)構(gòu)

10、等效應(yīng)力狀態(tài)云圖,圖7為變速叉軸與轉(zhuǎn)換搖臂接觸面應(yīng)力狀態(tài)云圖。從圖6中可以看出變速箱的操縱機(jī)構(gòu)所受VonMises應(yīng)力的變化情況,最大值是230.67MPa從圖7中可以看出變速叉軸與轉(zhuǎn)換搖臂接觸處接觸應(yīng)力變化情況,最大接觸應(yīng)力為265.65MPa。變速叉軸的材料40Cr(GBT30771999)的單向應(yīng)力屈服強(qiáng)度σ0.2為785MPa。最大Mises應(yīng)力和最大接觸應(yīng)力均小于40Cr材料的單向應(yīng)力屈服點(diǎn),故40Cr的機(jī)械性能滿足設(shè)計(jì)要求。

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