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近年来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,人们对汽车的可靠性和舒适性提出了更高的要求。驱动桥作为汽车传动系中最重要的总成部件之一,其可靠性和噪声辐射水平是产品设计中重要的考虑因素。汽车驱动桥主减速器中准双曲面齿轮需要传递较大扭矩,在啮合过程中会产生大的交变载荷从而影响驱动桥齿轮的疲劳寿命以及驱动桥整体噪声辐射,是传动系中工作条件最为恶劣的部件之一。由于其啮合原理及制造工艺复杂,各大驱动桥制造厂商在驱动桥准双曲面齿轮疲劳和总成整体噪声设计方面仍然面临诸多难题。本文依托吉林大学与某汽车企业合作的《某轻型货车驱动桥准双曲面齿轮疲劳和噪声机理研究》项目对驱动桥准双曲面齿轮疲劳和噪声产生机理进行深入研究。建立一种利用有限元法分析驱动桥准双曲面齿轮齿根应力分布,并获得齿轮时变传动误差和啮合刚度等啮合参数的方法。为深入、全面地研究驱动桥的可靠性和振动噪声辐射提供了坚实的理论基础。本文的研究内容主要包括以下几部分:1、由于准双曲面齿轮几何模型是研究驱动桥齿轮可靠性和动态性能的基础,本文提出一种建立HFT准双曲面齿轮齿面几何建模的数值计算方法。首先基于Gleason机床获得从刀具到工件的坐标变换矩阵,其次按照齿轮机床加工参数和齿坯参数建立齿面坐标求解方程,再次针对非线性方程组初值取值问题,根据齿轮加工过程提出一种利用模拟退火算法得到齿轮啮合中点估计值的方法,以此啮合中点作为初始值求解齿面上其它点坐标,并基于MATLAB软件建立准双曲面齿轮齿面坐标求解程序SURFACE。最后得到齿轮齿面坐标,导入到CATIA软件中建立齿轮副三维模型。2、本文基于子结构法建立了驱动桥整体有限元模型。驱动桥主减速器准双曲面齿轮齿根疲劳寿命不仅与齿轮的几何形状有关,而且与齿轮的加载载荷以及边界条件有关。为准确模拟驱动桥准双曲面齿轮真实工作边界条件,本文利用ABAQUS软件建立驱动桥中支撑壳体有限元子结构模型,把子结构部件内部自由度映射到约束节点位置。这种建模方法既可以准确的模拟驱动桥齿轮以及轴承的非线性接触关系,也考虑了驱动桥壳、差速器壳、主减速壳等部件变形对驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力的影响。3、基于上述驱动桥整体有限元模型,建立了驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力预测模型,并与驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力台架试验结果进行对比分析。结果表明,本文所建立模型可以较为准确的预测驱动桥准双曲面齿轮在加载状态下的齿根受力状态。为进一步分析安装偏差对准双曲面齿轮弯曲应力的影响,本文对比了不同安装偏差对齿轮齿根弯曲应力影响程度。基于齿轮齿根危险点应力变化历程,本文建立了一种快速预测驱动桥齿轮弯曲疲劳的方法,并利用此方法分析了驱动桥齿轮不同类型安装偏差对弯曲疲劳参数的影响。本文所建立的驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲疲劳预测方法以及分析结果可以为驱动桥齿轮疲劳设计提供指导。4、提出了基于有限元方法的驱动桥准双曲面齿轮传动误差及时变啮合刚度计算模型,并对其影响因素进行分析。本文首先利用ABAQUS有限元方法对准双曲面齿轮进行载荷啮合分析(LTCA),得到齿轮的静态传动误差和动态传动误差,并讨论了二者之间的联系。结果表明,准双曲面齿轮的动态传动误差和静态传动误差差别不大。然后对比分析载荷,安装偏差对静态传动误差的影响,以及转速波动对动态传动误差的影响。最后提出一种利用有限元法计算齿轮啮合刚度的方法,并分析了不同载荷对齿轮啮合刚度的影响,为准双曲面齿轮系统动力学分析提供基础。5、建立了基于驱动桥准双曲面齿轮系统和驱动桥桥壳动态效应相互耦合的驱动桥噪声辐射预测模型。首先利用传统集中参数法建立14自由度准双曲面齿轮振动模型,获得驱动桥轴承位置的动态载荷;其次利用模态叠加法得到驱动桥桥壳的动态响应;再次将有限元计算结果作为输入,利用动态边界元法预测驱动桥辐射噪声;最后搭建台架试验,对驱动桥振动和噪声水平进行测量,并与预测结果进行对比。结果表明,驱动桥桥壳表面垂直方向的振动与驱动桥噪声辐射水平关联度较大,驱动桥噪声辐射水平是驱动桥齿轮系统和驱动桥壳动态耦合的结果,试验结果与预测结果相差不大,所建立的预测模型可以较为准确预测驱动桥振动及噪声辐射。本文利用有限元法、集中参数法、边界元法相结合的方法对驱动桥准双曲面齿轮疲劳和噪声的产生机理进行研究。形成了一套完整的驱动桥准双曲面齿轮三维模型建立、齿轮系统疲劳寿命及噪声预测、分析的方法和流程。本文的研究方法、流程和研究结果为驱动桥的可靠性和噪声设计提供参考,可以用来指导驱动桥生产实践,对其它齿轮传动系统的设计也具有很好的参考价值。