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变速器增速齿轮箱结构分析及温度场仿真
| 论文题名： | 变速器增速齿轮箱结构分析及温度场仿真 |
| 关键词： | 汽车变速器;增速齿轮箱;结构设计;温度场 |
| 摘要： | 汽车变速器具有改变扭矩、转速以及发动机输出到驱动轮的方向等功能，作为汽车传动系统的关键部件对整车的性能有着重要的影响。变速器试验台是研究和改进变速器性能的重要装备。本文分析了国内外汽车传动系试验台的特点，采用了轿车用横置前驱变速器的加载试验台的整体方案，并针对试验台的增速齿轮箱部分进行了全面分析。增速齿轮箱作为该变速器试验台动力与运动输入单元。齿轮在啮合过程中由于齿面摩擦力的存在降低了齿轮的传动效率，加快齿轮的破坏（胶合、点蚀），使齿轮承载能力降低，减少了齿轮箱的使用寿命。因此，有必要对齿轮箱在工作过程中的齿轮本体的温度场的大小和分布情况进行系统的分析，从而为齿面胶合现象的研究奠定了基础，也为齿轮承载能力、齿轮修形、润滑系统等设计提供了依据。 本文基于齿轮啮合原理，齿轮动力学，摩擦学和传热学，用Pro/E软件建立三维模型，并用有限元软件对模型进行分析，本文主要研究工作内容如下: (1)分析了齿轮胶合失效，阐述了齿轮本体温度场研究的理论分析方法、重要性和研究现状，确定了以有限元法为求解方法。 (2)对比分析了国内外变速器试验台的特点并结合轿车横置前驱变速器的特殊传动形式，确定并采用了功率流机械封闭式试验台总体方案及主要参数; (3)完成变速器齿轮增速箱的结构设计，并对齿轮增速箱的齿轮、轴、箱体等各零件进行结构设计并进行了公式化校核。建立了参数化建模所需要的基本齿轮模型，通过Pro/E实现直齿轮参数化精确建模和齿轮箱的其他零件的建模，为有限元分析奠定基础。 (4)应用传热学的知识，建立了齿轮稳态本体温度场的热平衡方程以及边界条件，并进行适当的简化，以有限元分析方法和理论分析计算相结合对齿轮轮齿的各面换热系数和啮合齿面输入摩擦热进行了分析计算; (5)应用ANSYS软件进行增速箱齿轮温度场仿真，得到了齿轮本体温度场的大小和分布情况，通过改变转矩和转速的值，对齿轮稳态本体温度场的影响情况进行了比较、分析，对齿轮进行了修行设计，并分析了修行后的温度场变化。得出了具有指导意义的结论。 (6)通过对深沟球轴承进行了稳态热分析得出在正常运转情况下轴承的稳态温度场分布趋势。通过改变参数值的设置轴承转速、径向力和环境温度因素，得出各因素对滚动轴承最高温度具有显著的影响。该分析为实现降低轴承的最高温度和提高轴承的工作寿命提供了理论依据，具有现实意义。 |
| 作者： | 孙凯 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 巩云鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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