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基于刚柔耦合的差速器动力学分析与优化
| 论文题名： | 基于刚柔耦合的差速器动力学分析与优化 |
| 关键词： | 差速器;优化设计;动力学分析;刚柔耦合 |
| 摘要： | 随着经济全球化、贸易自由化、社会信息化的快速发展,国内诸多公司在不断推进各自产品的自动化及系列化。因此在短期内研制出高质量、低成本的产品是整个制造业工作的重点。显然,低效的传统设计理念和制造技术已经不符合当今时代汽车制造的要求,因此急需一种全新的设计理念和开发模式。 由于汽车设计向轻量化方向发展,差速器构件的柔性变形对运动学和弹性运动学的影响不应该被忽略,将差速器构件作为刚体处理已不能满足精度要求,因此研究差速器构件柔性变形对差速器运动学特性的影响是十分必要的。 首先,本文以模态分析为基础,结合企业提供的差速器三维模型,分别对差速器壳体进行模态实验和基于ABAQUS的有限元模态分析,通过对两种方式得到的差速器壳体前6阶振型和振动频率进行比较,得出两种方式获得的差速器各阶振型基本一致,并且振动频率误差在5％左右,有效地验证了差速器壳体模型的准确性。 其次,本文介绍了有限元相关的理论及有限元分析的具体步骤。同时基于有限元的分析方法,选用Hypermesh作为差速器壳体有限元分析的前处理软件,进行有限元网格的划分;针对网格检查的各项指标对网格质量检查满意后,导入到ANSYS/Workbench中进行载荷的加载和约束,进行有限元分析,得出在具体工况下差速器壳体所受应力和应变情况,发现该差速器壳体均满足设计要求。 再次,在差速器壳体应力和应变满足设计要求的情况下,掌握疲劳理论中平均应力对疲劳寿命的重要影响,对名义应力法进行相关介绍,然后对差速器壳体进行疲劳寿命分析,得出该差速器壳体的安全系数;并与企业设计要求进行对比后,充分理解拓扑优化理论,利用拓扑优化对差速器进行轻量化设计;同时为了验证拓扑优化后的差速器壳体是否满足实际要求,又对其进行了静力学分析和疲劳分析,验证了优化后模型的准确性和适用性。 最后,本文基于ADAMS软件,充分利用刚体动力学仿真理论,对差速器齿轮机构进行刚体动力学仿真,模拟了汽车由直线行驶进入到转弯工况,得出了齿轮在这一运动过程中的相关动力学性能曲线,验证了差速器的工作原理;同时利用ADAMS软件自带的生成柔性体功能,在多体系统动力学理论的指导下,建立行星齿轮的柔性体模型,从而得到差速器齿轮机构的刚柔耦合模型,之后进行了差速器齿轮机构的刚柔耦合分析,通过分析柔性体的应力云图和应力最大的10个节点,验证了该差速器的齿轮完全符合设计要求,同时为以后的齿轮设计提供了技术支持。 |
| 作者： | 鲁磊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑泉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 安徽农业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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