双离合自动变速器结构强度及振动噪声分析

论文摘要

变速器是汽车传动系统的重要组成部分，对汽车的传动平稳性、乘坐舒适性都有着直接的影响。随着乘用车市场需求的逐年高涨，为了追求舒适性，带有自动变速器的汽车越来越受消费者的青睐。双离合自动变速器结合了液力式自动变速器和机械式变速器的优点，提高了燃油经济性并消除了换挡动力中断的缺点，同时在国内双离合自动变速器可以充分利用手动变速器产业长期积累的机械加工能力和人力资源，将是较长时间内最有发展前景的。在倡导中国汽车业发展自主研发的背景下，对于双离合自动变速器各个方面的分析显得尤为重要。论文课题是以上海世科嘉车辆技术研发有限公司的双离合自动变速器为研究对象，利用多体动力学理论和有限元理论对双离合自动变速器结构强度进行分析，研究系统动态激励下的动态响应，并应用边界元法对变速器辐射噪声进行预测，最后对齿轮参数及齿廓进行研究，提出优化方案，降低了齿轮啮合传动误差，以达到减振降噪的目的。本文主要研究工作有以下几点：（1）建立了双离合自动变速器几何模型并构建相应的有限元分析模型和仿真模型，对变速器壳体、轴结构强度进行了分析，对齿轮和轴承使用寿命进行了预测。（2）应用机械动力学及齿轮系统动力学理论，建立了双离合自动变速器传动系统扭转振动数学模型。采用兰索斯法分别对变速器壳体及完整的变速器模型进行了模态分析，得到了变速器系统的固有频率及固有振型，同时研究了轴承刚度对齿轮传动系统固有特性的影响。（3）应用齿轮系统动力学理论，分析齿轮啮合动态特性，通过研究齿轮刚度激励、误差激励和啮入冲击激励，最终得到齿轮系统内部激励曲线；通过应用模态叠加法对变速器系统进行瞬态响应分析，获取壳体表面节点的振动量，利用快速傅里叶变换得到频域响应数据，并将此作为声学边界元模型的边界条件，对变速器辐射噪声进行预测分析。（4）根据齿轮参数对变速器振动噪声的影响，对齿轮参数进行优化设计，并利用齿轮修形的方法对轮齿进行修形，以达到减振降噪的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 变速器系统振动与噪声研究
• 1.2.2 变速器齿轮系统振动激励研究
• 1.2.3 变速器齿轮系统动力学研究
• 1.2.4 振动噪声研究方法
• 1.3 本文研究内容及分析流程
• 第二章 双离合变速器结构强度分析
• 2.1 引言
• 2.2 双离合变速器几何模型建立
• 2.3 双离合变速器系统有限元模型建立
• 2.3.1 网格划分及材料属性确定
• 2.3.2 边界条件的确定
• 2.4 双离合变速器仿真模型建立
• 2.4.1 Romax Designer 简介
• 2.4.2 双离合变速器传动系统模型建立
• 2.4.3 载荷谱定义
• 2.4.4 壳体柔性的考虑
• 2.5 变速器系统结构强度分析
• 2.5.1 轴系结构强度分析
• 2.5.2 壳体结构强度分析
• 2.6 齿轮和轴承寿命预测
• 2.6.1 齿轮使用寿命预测
• 2.6.2 轴承使用寿命预测
• 2.7 本章小结
• 第三章 齿轮系统内部激励计算
• 3.1 引言
• 3.2 传动系统内部激励研究
• 3.2.1 齿轮啮合动态激励产生机理
• 3.2.2 传动误差研究
• 3.2.3 齿轮系统啮合动力学
• 3.3 变速器传动系统内部激励计算
• 3.3.1 齿轮刚度激励计算
• 3.3.2 齿轮误差激励的计算
• 3.3.3 齿轮啮合冲击计算
• 3.3.4 齿轮内部激励
• 3.4 本章小结
• 第四章 双离合变速器模态分析
• 4.1 引言
• 4.2 模态分析方法
• 4.2.1 模态分析理论基础
• 4.2.2 NASTRAN 固有特性有限元计算方法
• 4.3 变速器齿轮系统扭转振动模型
• 4.3.1 变速器传动系统振动模型建立
• 4.3.2 变速器传动系统振动模型求解
• 4.4 双离合变速器壳体有限元模态分析
• 4.5 双离合变速器传动系统模态分析
• 4.5.1 传动系统模态分析
• 4.5.2 轴承刚度对轴系的模态影响
• 4.6 双离合变速器模态分析
• 4.6.1 变速器传动系统有限元模型
• 4.6.2 变速器模态分析结果
• 4.7 变速器在一般工况下固有特性分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 双离合变速器动态响应分析
• 5.1 引言
• 5.2 瞬态动力学分析方法
• 5.2.1 直接瞬态响应分析
• 5.2.2 模态瞬态响应分析
• 5.3 双离合变速器动态响应分析
• 5.3.1 分析模型建立
• 5.3.2 瞬态响应分析结果
• 5.3.3 傅里叶变换
• 5.4 本章小结
• 第六章 双离合变速器辐射噪声分析
• 6.1 引言
• 6.2 声学理论
• 6.2.1 声波运动方程
• 6.2.2 结构声辐射——边界元法
• 6.2.3 声音评价
• 6.3 双离合变速器噪声预测
• 6.3.1 变速器声学边界元模型
• 6.3.2 变速器声学边界条件
• 6.3.3 变速器辐射噪声分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 双离合变速器齿轮优化设计
• 7.1 齿轮参数之间相互影响关系
• 7.1.1 变位系数与重合度关系
• 7.1.2 螺旋角与重合度关系
• 7.1.3 重合度与斜齿轮接触线关系研究
• 7.1.4 齿轮参数优化设计
• 7.2 齿轮齿廓修形分析
• 7.2.1 轮齿修形流程
• 7.2.2 Romax Designer 齿轮齿廓修形
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢