某自动变速器有限元分析与研究

• 作 者: 任启丰
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 变速器 模态 静态分析 拓扑优化 接触

随着汽车工业的发展和世界能源危机加剧,节能减排成为汽车设计的重要标杆。轻量化作为降低油耗,提高燃油经济性的方式,得到越来越广泛的应用。本文以与某公司联合开发自动变速器为研究对象,采用三维实体软件UG建立变速箱精确几何模型,利用有限元软件Hypermesh对箱体进行单元划分,获得箱体的有限元模型。对变速器箱体进行模态分析,获得低阶模态,对比匹配发动机的激励频率验证变速器箱体设计的合理性。根据变速箱工作在1挡和倒挡工况传递扭矩最大,变速箱工作条件最严峻,运用静力学计算出这两种工况下1挡轴和倒挡轴安装位置载荷,对变速箱进行静态分析。对比1挡和倒挡工况下,变速箱的极限应力和材料的使用强度判断箱体是否满足使用要求。以变速器箱体在静载荷下的位移为约束条件,以变速器的质量为目标函数,以单元属性为优化变量,建立变速箱拓扑优化模型。分析优化结果,对箱体进行改进设计同时对改进后的箱体进行静态分析。通过优化设计在满足强度要求的前提下,有效降低箱体质量,达到轻量化目标。建立1挡轴行星轮系中的太阳轮和行星轮的面-面接触分析模型,获得静态条件下啮合齿轮对的接触应力。对比齿轮接触的最大应力和材料许用应力值,验证齿轮使用强度。论文通过有限元分析,获得了变速箱的模态频率,静态强度；在保证结构强度的前提下,对箱体进行轻量化设计,降低质量；接触分析有效的完成齿轮的强度校核；实现了在产品设计初期,对变速器箱体和关键零件的结构设计和强度预测,为后续设计提供借鉴,缩短产品开发周期。