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原文传递 MW520镁合金变速器箱体有限元分析及结构优化

论文题名：	MW520镁合金变速器箱体有限元分析及结构优化
关键词：	镁合金;变速器箱体;有限元分析;结构优化
摘要：	汽车正常行驶主要依靠传动系统稳定的动力输出，在这一过程中发动机与变速器相互配合完成复杂的速度变换与动力传递，其中变速器的作用是将发动机的输出动力通过飞轮、离合器等转换为变速器的输入转速然后按不同的传动比要求输出不同的转速以满足不同车速、不同牵引力的工作要求，能够使发动机发挥其最佳性能。其中变速器箱体要具有足够的强度刚度来抵抗外载荷的作用，这是影响变速器总成可靠工作和齿轮传动系统动力稳定输出的关键因素，箱体刚度不足，会引起轴承安装位置的偏移，造成轴承的非正常磨损破坏，大大降低轴承寿命，同时引起齿轮传动的错位，偏载，降低齿轮寿命，增大变速器噪音；箱体强度不足，则箱体承载能力不够，从而会引起变速器箱体撕裂破坏，影响汽车正常安全行驶。　　镁合金在各金属合金中属于较轻的金属结构材料，比强度大比刚度高，减震性、散热能力好，承受冲击载荷能力强，其中AZ91D镁合金不仅是一种绿色环保的金属材料，而且其具有密度低承载能力好等特点，将其应用到工业产品中可以大大降低产品质量提升产品性能；汽车工业中，汽车自身的重量是影响燃油消耗的重要因素之一，随着我国环境问题日渐严峻，国家节能减排政策的不断推出，使低碳经济概念不断深入人心，并且我国在轻卡行业实施的由国Ⅲ级排放标准升为国Ⅳ级以上排放标准要求，使得汽车零部件产品轻量化生产成为车企积极探索研究的重要方向。镁合金 AZ91D具有质量轻、比强度大等优点，已经在航空领域得到了广泛的应用并且验证了镁合金优越的机械性能，同样，将镁合金应用于汽车领域，不仅可降低整车质量，提升车辆机动性能，而且降低油耗，节能环保，整车NVH性能也会得到显著改善。　　因此，本文以 AZ91D镁合金作为变速器箱体材料，利用有限元方法对箱体结构进行模拟仿真，在保证变速器正常工作的前提下对箱体进行结构轻量化分析设计，提升变速器的使用性能，实现低碳、绿色环保制造。　　课题以MW520镁合金轻卡变速器为研究对象，应用UG三维软件建立了变速器的总成模型，利用 HYPERMESH前处理软件考虑各零部件之间的接触非线性关系处理三维模型，通过控制单元的长宽比，翘曲度，雅阁比率从而建立了高质量的有限元模型，根据齿轮和传动轴系的参数利用MASTA建立了MW520镁合金变速器传动系统有限元模型，根据汽车总成技术条件及台架试验标准设定了镁合金变速器箱体一档、倒档工况下的转速、运转时间，并在一档、倒档工况下施加2.5倍载荷，提取了箱体在载荷作用下轴承孔处的载荷谱，利用 HYPERMESH将载荷谱作为载荷边界条件简化施加在箱体有限元模型相应位置，利用ABAQUS软件研究了在此两种工况下箱体承受载荷的应力分布同时研究了变速器箱体在冲击载荷下的应力分布情况，优化了箱体结构局部高应力区域，对优化后的箱体模型进行有限元数值分析，分析结果表明镁合金 AZ91D材料的变速器箱体满足汽车正常工作要求。
作者：	王冬
专业：	机械工程
导师：	王守仁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	济南大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文