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基于振动噪声的汽车变速器优化设计
| 论文题名： | 基于振动噪声的汽车变速器优化设计 |
| 关键词： | 汽车变速器;齿轮传动系统;振动噪声;时变刚度;优化设计 |
| 摘要： | 变速器自身的振动及噪声辐射是影响汽车NVH性能的重要因素之一。除了变速器齿轮传动系统自身的噪声辐射之外，其振动和冲击对变速器箱体的激励作用会使箱体产生声辐射。因此，优化齿轮传动系统的动态响应是控制变速器噪声水平的有效途径。本文基于齿轮系统动力学和机械优化设计理论，建立低噪声齿轮传动系统优化模型，对某变速器工作挡位齿轮副的几何参数进行优化设计，为低噪声变速器设计提供理论支持。本文的主要工作内容如下： 第一，对几种常用的齿轮时变啮合刚度计算方法进行了总结，针对Y.Cai齿轮刚度计算公式中没有考虑到轮齿变位系数这一影响因素对其进行了修正。利用MATLAB软件，编写了相应的计算程序，进而对不同齿轮参数下，各计算方法所得的刚度的数值和变化规律进行分析，确定本文动力学模型中时变啮合刚度的计算方法。 第二，基于齿轮系统动力学，考虑齿轮传动系统中齿轮时变参数(啮合刚度、啮合误差)、齿轮轴的扭振以及各个齿轮径向振动，建立二级齿轮传动系统的动力学模型，以齿轮副无量纲振动位移、齿轮传动系统固有频率以及齿轮副振动加速度为指标，分析了齿轮副的几何参数的变化对系统动态响应的影响。分析表明，齿轮副的静力位移随着齿轮的模数、齿数、齿宽、螺旋角数值的增加而减小。齿轮副的平均啮合刚度对模数和螺旋角的变化并不敏感，其数值随主被动齿轮齿数、齿宽的增加明显增大。齿轮副的固有频率和系统固有频率随着齿轮模数、齿数、齿宽、螺旋角数值的增加而减小。齿轮副无量纲振动位移的幅值和系统激振频率、固有频率、质量比的变化有关。齿轮副振动加速度的大小和系统动态啮合力的有关，当系统静态位移和刚度变化不大时，其数值和无量纲振动位移的幅值呈正相关关系。 第三，基于机械优化设计理论，引入变速器噪声水平经验计算模型、齿轮副的体积构建目标函数，以齿轮的机械性能、变速器中心距、传动比为约束条件，建立低噪声变速器齿轮系统优化设计模型。以某变速器为例进行仿真，对优化前后齿轮的无量纲位移、动态啮合力、齿轮副加速度，以及噪声水平进行了对比分析。结果表明，优化齿轮副几何参数可以降低变速器噪声水平。 |
| 作者： | 栾开广 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 万小金 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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