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某电动汽车差速器锥齿轮缺陷研究与齿根优化设计
| 论文题名： | 某电动汽车差速器锥齿轮缺陷研究与齿根优化设计 |
| 关键词： | 电动汽车;差速器锥齿轮;缺陷分析;齿根优化 |
| 摘要： | 由于电动汽车相对于燃油汽车存在制动能量回收，差速器的工作条件更加苛刻。因此，为了提升电动汽车差速器的性能，本文针对某电动汽车差速器锥齿轮出现的缺陷进行了研究，以改善锥齿轮齿根弯曲应力过大的情况，提高其疲劳寿命。 首先，分析差速器行星锥齿轮点蚀坑和裂纹缺陷的表征，建立了带有缺陷的齿轮有限元模型，分别从尺寸和位置两个方面对齿面点蚀和齿根裂纹两种缺陷的应力情况进行了有限元仿真分析，得出：齿面点蚀产生了应力集中的情况，但是应力最大值均在齿面许用接触应力范围内；出现齿根裂纹后，裂纹尖端的弯曲应力集中已经超过了齿根许用弯曲应力。 根据锥齿轮应力有限元分析结果，进行了锥齿轮疲劳寿命分析，得到了带有缺陷的锥齿轮剩余疲劳寿命，发现齿根裂纹的应力集中情况要比齿面点蚀更加严重，齿轮出现齿根裂纹后的剩余疲劳也更短。 其次，为了降低由于齿根应力集中而产生裂纹的可能性，本文提出了差速器非标行星齿轮的一种变半径齿根圆角设计方法。在锥顶坐标系下，基于齿面成形原理建立了齿轮几何数学模型，并得到了变半径齿根圆角的一般方程。分析了变半径齿根圆角锥齿轮和定半径齿根圆角锥齿轮的齿根弯曲应力与疲劳寿命，得出变半径齿根圆角可以降低7.2%的最大齿根弯曲应力，减少6.6%的疲劳损伤，从而延长差速器的疲劳寿命。 最后，针对标准球面渐开线锥齿轮，提出了一种三阶贝塞尔曲线构成的齿根过渡曲面设计方法。在锥顶坐标系下，建立了齿轮几何数学模型，通过几何参数控制齿根过渡曲面的形状；进行了齿轮精锻模拟仿真，验证了所提设计方法的制造可行性；通过 Box-Behnken 试验，建立了几何参数与最大齿根弯曲应力之间的响应面模型，得到了它们之间的数学关系。最后通过非线性规划得到了最佳参数组合，使得齿根最大弯曲应力降低了23%。。 |
| 作者： | 曾昊晗 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王良模;夏汉关 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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