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原文传递四驱汽车分动器关键部件数值模拟与试验

论文题名：	四驱汽车分动器关键部件数值模拟与试验
关键词：	四驱汽车;分动器;关键部件;流体动力学;数值模拟
摘要：	本文针对某四轮驱动汽车关键部件进行研究，应用计算机数值模拟方法和试验针对分动器模态特性、传动部件的传力特性、壳体部件的力学和疲劳特性、齿轮传动的流体动力学特性几个方面进行研究　　首先通过计算模态和试验模态研究方法针对分动器结构模态特性进行研究，应用ANSYS Modal模块，计算求解得到分动器结构前18阶自由模态参数，即结构1-12阶模态参数。以试验模态理论为基础，应用东华DH5922信号采集测试系统，对分动器实物结构进行试验模态分析，应用多点激励、单点拾取方法，布置28个节点，采用Lanczos特征值求解方法计算前12阶自由模态。计算模态与试验模态结果进行对比分析，前12阶模态参数:振型、频率对比得到计算模态与试验模态模态振型基本相同，频率误差最大为9.2％，计算模态和试验模态求解结果相吻合。以试验模态分析作为可靠性设计，进而验证了计算模态的有限元建模方法和有限元网格模型的准确性。接下来基于汽车设计理论，依据工程实践经验，分析得到分动器传动系统工况的典型工况，应用Romax软件建立分动器传动系统装配体模型，求解计算得到分动器传动系结构齿轮、轴承的受力情况。　　然后针对分动器壳体部件进行静力学和疲劳特性数值模拟，主要应用ANSYSWorkbench仿真平台。求解得到各工况下，结构的刚度、强度、疲劳数值分布。在分动器四轮驱动正向旋转和反向旋转工况下，计算求解得到:通过最大主应力考察脆性材料分动器壳体强度特性，其最大值为159MPa，小于材料的屈服强度186MPa;通过变形量考察结构刚度特性，其最大值为0.29mm，变形量较小;在疲劳分析工况下，采用恒定幅值和比例载荷输入，设定材料的应力与应变疲劳特性参数，求解得到:通过安全系数考察结构的疲劳特性，最小安全系数为1.37，大于基础安全系数1.2，位置在壳体外侧，轴承4轴承座孔与加强筋的交汇处，靠近传动轴1，最小安全系数区域呈辐射状分布。　　最后针对分动器一级传动圆柱斜齿轮流体动力学特性进行研究，主要应用Fluent软件。建立分动器一级传动齿轮流场模型，选择VOF两相流模型，定义空气、润滑油材料参数，应用 UDF函数定义小齿轮浸油深度，完成分动器齿轮空气-润滑油两相流模型建模。应用动网格方法定义两齿轮旋转速度，选择标准k-ε粘性模型，采用PISO求解算法进行流场运算。求解得到小齿轮浸油深度23mm时，0-26T流场运动、压力、速度径线参数:运动中，啮合区下方空气逐渐增多，气泡沿小齿轮一侧运动，壳体两侧油面逐渐升高;流场空间的主体压力数值为0-800Pa;流场主体空间速度数值小于0.9m/s，速度径线运动逐渐由两齿轮侧流场分别自上而下穿过啮合区，变为沿转速较大的小齿轮旋转方向。设定小齿轮浸油深度为13、23、33mm为3种计算工况，计算求解得到0-3T的流场参数进行比较;通过试制PMMA材料分动器透明壳体样件，搭建传动试验台，应用高速摄影技术完成相关研究，通过对比可得。试验中油面运动情况与数值模拟结果相吻合，进一步验证了数值模拟的准确性。
作者：	张栋
专业：	车辆工程
导师：	郑泉;陈黎卿
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽农业大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文