DANA32000型变速器的结构强度分析与动态特性研究

论文摘要

随着国家加大基础设施建设的力度和城市化进程的加快,对工程机械的需求越来越大。与国外先进产品相比,国产工程机械传动件在技术性能和可靠性上,总体要落后20年左右的水平,因此为了减少对国外产品的依赖,必须开发具有自主知识产权的新型产品。本文以省级重点科研攻关项目“电液换挡定轴式装载机用变速器的研制”为依托,以DANA公司生产的MHR32000型动力换挡变速器为研究对象,在研究变速器的原理、结构特点的基础上,通过“反求”工程,利用三维软件SolidWorks建立了精确的变速器箱体、轴系、渐开线齿轮的实体模型,并根据有限元分析的要求对模型进行了简化,并在Simulation中进行了求解计算。分析结果对于变速器结构强度和动态特性的研究具有一定的指导意义与实用价值,并为实现该类型变速器的国产化、系列化打下基础。箱体、轴系和渐开线齿轮是变速器的主要零部件,对它们的强度分析一直是变速器研究的重点。本文在液力变矩器最大输出扭矩时,对变速器箱体、一档齿轮副的受载和约束情况进行了分析。重点介绍了渐开线斜齿轮危险截面和最恶加载线的定义,并据此对变速器一档齿轮副的最恶加载线进行了计算,并在齿轮实体模型中进行了确定；通过计算确定了齿轮的最优加载形式,即以面载荷代替了线载荷,最后把生成的有限元模型在Simulation中进行求解计算,得出零件的应力分布和变形分布云图,并与其实际工作过程中的破坏形式相比较。应用模态分析的方法在Simulation中对变速器箱体、轴这些主要的部件进行了动态特性研究,求解出了它们的各阶固有频率和振型,并分析了各阶频率在工作过程中对变速器的影响,为新型国产化变速器的设计提供了可靠的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 变速器结构强度和动态特性的研究现状
• 1.3 课题研究的意义和手段
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 有限元分析的理论基础
• 2.1 有限元法及其理论基础
• 2.1.1 有限元法的基本概念和原理
• 2.1.2 有限元法的理论基础
• 2.2 有限元法在工程中的应用
• 2.3 有限元法的发展趋势
• 2.4 本文中使用的有限元软件介绍
• 3 变速器模型的建立
• 3.1 DANA变速器介绍
• 3.2 变速器的数字化建模
• 3.3 反求工程介绍
• 3.4 本章小结
• 4 变速器主要零部件的有限元结构强度计算分析
• 4.1 变速器箱体的结构强度分析
• 4.1.1 变速器箱体强度研究的意义
• 4.1.2 变速器箱体内部齿轮、轴系分布
• 4.1.3 变速器箱体的载荷分析
• 4.1.4 变速器箱体三维实体模型的简化
• 4.1.5 变速器箱体有限元模型的建立
• 4.1.6 变速器箱体有限元强度分析结果
• 4.2 变速器一档齿轮副（四级轴大齿轮和低速轴齿轮）的强度分析
• 4.2.1 变速器一档齿轮副的建模
• 4.2.2 危险截面与最恶加载线的确定
• 4.2.3 最恶加载形式的确定
• 4.2.4 有限元分析结果
• 4.3 本章小结
• 5 变速器主要零部件的模态分析
• 5.1 模态分析概述
• 5.2 模态分析的理论基础
• 5.3 模态分析技术的应用
• 5.4 变速器箱体的模态分析
• 5.4.1 实体模型的简化
• 5.4.2 单元类型选择与材料属性
• 5.4.3 变速器箱体网格的划分及约束条件的确定
• 5.4.4 变速器箱体动态特性有限元分析结果
• 5.5 变速器各轴动态特性的有限元分析
• 5.5.1 变速器各轴有限元分析模型的建立
• 5.5.2 变速器各轴动态特性有限元分析结果
• 5.6 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及攻读硕士学位期间取得研究成果