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汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究
| 论文题名： | 汽车变速器齿轮参数优化设计方法的研究 |
| 关键词： | 汽车变速器;渐开线螺旋齿轮;参数化建模;有限元方法;优化设计 |
| 摘要： | 随着汽车向高使用性能方向发展，变速器要满足高稳定性、低振动、低噪声和短设计周期等要求，但传统的变速器齿轮设计多依赖于经验，不能满足当前对其设计方法的要求。本文以传动平稳性为研究目标，对齿轮的优化模型进行了研究，并通过优化参数的分析和比较，验证了CAD和CAE联合设计齿轮的可行性。 本文通过坐标变换，建立了渐开线螺旋齿面的数学模型，并对模型中的相关参数进行了分析，以此作为本文建立参数化齿轮模型的基础。为了研究齿轮副虚拟装配问题，通过研究齿廓基本啮合定律，推导出了齿轮副的啮合线方程，建立了考虑到装配误差的齿轮副数学模型。将所建立的齿轮副模型在Matlab软件中进行分析计算，比较齿轮副前后的虚拟装配情况，验证了所建立齿轮副数学模型的有效性。 在ANSYS参数化语言和渐开线螺旋齿面方程的基础上，本文建立了精确的渐开线螺旋齿轮模型。为了进一步对齿轮副三维造型下的装配问题进行研究，在ANSYS软件中，通过参数化语言，建立了齿轮副的三维装配模型，对此模型和齿轮副的数学模型进行分析比较，验证了齿轮副装配模型的有效性。为了分析齿轮副的性能，本文研究了齿轮副三维装配模型中加载的边界条件，在ANSYS软件中建立了齿轮副的有限元接触模型。 齿轮副的动态啮合是非线性接触问题，在齿轮副有限元接触模型的基础上，本文对转角为-10°~10°时模型的接触情况进行了研究，其结果表明齿轮副的齿面接触面积随着转角的变化而波动，并在某一转角，接触面积出现突变，齿轮副的传动平稳性最差。在齿轮副有限元接触模型的基础上，以传动平稳性为优化目标，建立了齿轮副优化模型。在ANSYS和Matlab软件中，采用正交试验设计和遗传算法求解优化模型，并在KISSSOFT中对优化结果进行了分析和比较，验证了齿轮副优化模型的有效性。论文研究结果表明：CAD和CAE联合设计齿轮是可行的。 |
| 作者： | 吴正卫 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴训成;张珏成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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