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试验台增速齿轮箱结构分析与优化
| 论文题名： | 试验台增速齿轮箱结构分析与优化 |
| 关键词： | 汽车工程;变速器试验台;增速齿轮箱;优化设计 |
| 摘要： | 变速器是汽车传动系统的重要部件之一，其主要功能包括改变扭矩、转速及发动机输出到驱动轮的方向。变速器的性能对汽车的整体性能有直接的影响，变速器试验台是研究其承载能力、性能改进和优化设计的重要手段。本文在参考国内外汽车传动系试验台特点的基础上，对轿车用横置前驱变速器的加载试验台进行了整体方案设计，并针对试验台的增速齿轮箱部分进行了全面分析。 齿轮箱是传动系统中一种必不可少的连接和传递动力的通用部件，其设计水平和制造技术在一定程度上反应了国家的综合国力和市场竞争力，而随着科学技术的快速发展，对其在传递功率大、体积小、重量轻、振动小、噪声低等方面提出了更高的要求。增速齿轮箱作为该变速器试验台动力与运动输入单元，由于其工作转速高，齿轮在啮合过程中会产生振动冲击，并通过轴和轴承传递到齿轮箱体上而引起箱体振动。因此，容易引起试验台系统的振动和噪声，引起箱体的疲劳损伤破坏，降低齿轮箱的使用寿命，并影响工作环境。因此，有必要对齿轮箱动态特性进行研究并进行结构优化。 本论文首先根据实验台的工作需要，确定了增速箱对功率封闭系统的补充功率，完成了增速箱的内部零件和箱体结构的设计;运用Pro/E5.0软件对增速齿轮箱进行三维建模及虚拟装配;运用ANSYS Workbench14.0软件对齿轮增速箱的一对多齿啮合齿轮进行了非线性有限元接触分析，较精确计算了硬齿面齿轮的接触应力，确保了硬齿面齿轮的接触强度满足要求。对增速箱箱体进行有限元静力学分析，确定箱体的变形和应力大小，结果表明:箱体的强度和刚度安全余量较大，足够满足齿轮传动系统的要求。 利用ANSYS软件对增速齿轮箱进行模态分析，以此来预估齿轮箱的动态特性。采用分块Lanczons法提取系统的前十阶模态，从模态分析的结果中可以看出，前两种试验转速下的激振频率与齿轮箱体的固有频率非常接近，极易产生共振。由于试验转速是变速器试验行业标准中规定的，所以只能通过改变箱体固有频率的方法来避开共振。通过分别单独对箱体的壁厚和筋板厚度进行研究，确定了二者与箱体自身的固有频率间的变化关系，最终通过同时把壁厚和筋板厚度降低至6mm，成功的避开了共振区间。优化后齿轮箱固有频率能够避开啮合频率，解决了共振的问题，避免产生过大振动和噪声。 |
| 作者： | 凤伟 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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