微车主减速器齿轮的振动测试与动力学分析

论文摘要

在现代微型汽车的后桥主减速器上,应用最广泛的齿轮是准双曲面齿轮。该齿轮的特点是主、被动轮的轴线不相交而呈空间交叉,空间交叉角采用90°,主动轮相对于被动齿轮轴线有向上或向下的偏置。准双曲面齿轮与普通圆锥齿轮相比,具有重合度大、齿面接触应力低、传动平稳、冲击和噪音小、承载能力高和寿命长等优点。随着汽车技术的迅猛发展,人们对微车的舒适性要求越来越高,微型车的生产制造对后桥主减速器的振动也提出了更高的要求。准双曲面齿轮作为主减速器中的重要传动零件,在传递转矩的时候,工作情况复杂,载荷波动范围大,轮齿受到的齿面接触应力和齿根弯曲应力很大。如果该对齿轮的零件加工制造、装配调整和跑合未达到设计要求时,微车齿轮副在啮合工作过程中,会产生振动和噪声,严重时会影响车辆运行的平稳性及乘员乘坐的舒适性。本文针对准双曲面齿轮的装配调整环节引起后桥振动问题做了一些研究,此研究结果对于降低微车后桥主减速器的振动和噪声具有十分重要的意义,本文对后桥主减速器采取的研究方法在国内尚属首次。本文对主动轮的中心距按照正常、向左和向右三种情况下进行装配,研究其对微车后桥振动的影响。文章首先介绍了振动测试系统,其中包括测试试验台架的设计和软件系统的简介,并利用振动测试系统对三种装配下的主减速器进行测试与分析,得出齿轮的装配调整影响微车主减速器的振动。接着阐述了准双曲面齿轮的切齿原理及加工方法,利用其加工方法与啮合原理对主减速器准双曲面齿轮进行了三维实体建模、三种装配情况下的虚拟装配、干涉检查分析。然后利用虚拟样机技术对三种装配情况下的准双曲面齿轮进行运动学和动力学仿真,进而在理论上分析出主减速器准双曲面齿轮的转速、角加速度和啮合力的时域或频域图。论文最后将理论分析结果和生产现场实际测试结果进行分析比较,用理论分析来验证实际测试结果的正确性。本文的理论研究和实验结果都说明了齿轮的装配调整是影响主减速器振动和噪声大小的重要因素。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 本课题国内外研究的现状分析
• 1.3 本课题的来源和需要解决的关键问题
• 1.4 本论文研究的主要意义和内容
• 1.4.1 本论文研究的主要意义
• 1.4.2 本论文的主要内容
• 1.4.3 本论文的主要创新点
• 第2章 微车主减速器准双曲面齿轮的振动测试
• 2.1 WLT简介
• 2.1.1 WLT的功能
• 2.1.2 WLT的构成
• 2.2 测试试验台架的设计与电气控制箱
• 2.2.1 测试试验台架的设计
• 2.2.2 电气控制箱
• 2.3 振动测试方法
• 2.4 微车主减齿轮的主要结构参数与频率计算
• 2.4.1 主减齿轮的主要结构参数与技术要求
• 2.4.2 主减齿轮的频率计算
• 2.5 试验测试数据与分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 微车主减速器齿轮三维实体模型的建立
• 3.1 UG软件概述
• 3.2 主减准双曲面齿轮的切齿原理及加工方法
• 3.3 主减齿轮三维实体模型的建立
• 3.3.1 主减齿轮的创建步骤
• 3.3.2 主减齿轮实体模型的装配
• 3.3.3 主减齿轮的干涉检查
• 3.4 本章小结
• 第4章 虚拟样机模型建立与动力学仿真分析
• 4.1 虚拟样机技术
• 4.1.1 虚拟样机简介
• 4.1.2 软件的理论基础
• 4.2 UG与ADAMS之间的数据转换
• 4.3 虚拟样机模型的建立
• 4.3.1 UG模型导入到ADAMS
• 4.3.2 系统的约束和载荷施加
• 4.3.3 齿轮接触力及碰撞参数选取
• 4.3.4 驱动函数选取
• 4.4 主减齿轮的运动学仿真
• 4.5 主减齿轮的动力学分析
• 4.5.1 主减齿轮的转速仿真分析
• 4.5.2 主减齿轮的角加速度仿真分析
• 4.5.3 主减齿轮啮合力的时域与频域关系图
• 4.6 本章小结
• 第5章 微车主减齿轮的对比分析
• 5.1 比较主减齿轮在不同装配情况下的动力学分析结果
• 5.2 比较主减齿轮的理论分析结果与试验测试数据
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究工作中的不足及展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文