【摘 要】
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汽车变速器倒档齿轮作为汽车的重要零部件,应该具有良好的力学性能和疲劳寿命。本文针对某汽车的变速器倒档齿轮,通过CAE技术对其进行疲劳性能的研究,并提出了优化其疲劳特性
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汽车变速器倒档齿轮作为汽车的重要零部件,应该具有良好的力学性能和疲劳寿命。本文针对某汽车的变速器倒档齿轮,通过CAE技术对其进行疲劳性能的研究,并提出了优化其疲劳特性的方案。首先运用CATIA软件建立了变速器倒档齿轮几何模型,运用前处理软件Hypermech对几何模型进行简化和修改,选择单元划分网格,建立其有限元模型。通过有限元软件MSC.Nastran对变速器倒档齿轮进行有限元静力学的分析,并与传统齿轮静力学求解结果对比验证。根据接触理论,运用有限元方法对倒档齿轮啮合时的表面接触应力进行分析,得到倒档齿轮表面接触应力分布,比对通过Hertz公式得到的倒档齿轮最大接触应力理论值,验证了倒档齿轮接触应力有限元分析结果的准确性,同时得到接触应力随时间的变化关系,发现倒档齿轮接触过程中,载荷呈现脉冲性,为齿轮疲劳分析奠定基础。将变速器倒档齿轮的有限元静力学结果导入MSC.Fatigue软件中,在加入影响疲劳强度的因素之后,建立变速器倒档齿轮材料S-N曲线,进行疲劳寿命的计算,得到变速器倒档齿轮疲劳寿命最低为2.53×105次,位于两对齿轮啮合接触的接触线附近。根据倒档齿轮疲劳分析结果,提出改进齿轮疲劳特性的优化方案,从增加表面强度的角度,提出喷丸、氮化优化处理方案,仿真分析结果表明优化方案可以大幅提高疲劳寿命。从优化加工方法角度,采用精密锻造方法来加工倒档齿轮,并对其工艺进行研究改进,倒档齿轮的生产实验证明这种先进的加工方法能够改进倒档齿轮的疲劳寿命。
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