汽车驱动桥主减速器齿轮疲劳寿命研究

论文摘要

对汽车驱动桥主减速器齿轮断裂情况进行分析,发现了这些断裂大部分与齿轮结构的疲劳破坏有关。因此,开展对驱动桥主减速器锥齿轮结构进行疲劳强度分析及其寿命预估,不但可以对现行驱动桥主减速器进行剩余寿命评估,而且能够有效地指导更好的主减速器的开发,具有重要的理论意义和实用价值。论文首先对现有的驱动桥主减速器齿轮疲劳试验台的研究现状进行了分析比较,采用交流变频回馈加载方式,研制出了一种新型的疲劳寿命试验台,并且制订该试验台的试验规范,接着对某型号的主减速器进行疲劳试验得出试验结果。本文简要地介绍了疲劳的理论知识和分析方法,并结合主减速器锥齿轮啮合的自身特点进行归纳,提出了对主减速器锥齿轮进行疲劳寿命计算的具体方法,并且通过名义应力法理论来计算锥齿轮疲劳寿命值。以某型号主减速器锥齿轮为例,先采用Pro/ENGINEER软件建立主减速器锥齿轮的三维实体模型,并进行啮合装配。应用MSC.Patran软件建立与试验工况相对应的锥齿轮啮合有限元分析模型。采用MSC.Marc求解器对其进行分析计算,在此基础上,采用MSC.Fatigue软件对其疲劳寿命进行了预估。将仿真的结果、数值估算出来寿命结果及实验结果进行比较,得出三者的结果基本吻合,验证了理论分析及有限元仿真分析的正确性,为进一步开展实际工况下主减速器齿轮疲劳寿命预估提供了理论依据。最后,对本实验中所涉及到得锥齿轮的失效情况进行分析,得出锥齿轮失效的原因,并针对该失效的原因采取了措施来预防齿轮过早的失效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.2 主减速器总成疲劳试验台发展现状
• 1.3 国内外研究主减速器齿轮疲劳寿命现状
• 1.3.1 疲劳寿命估算方法
• 1.3.2 主减速器齿轮疲劳寿命现状
• 1.4 课题的提出及其主要研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 课题的主要研究内容
• 第二章 驱动桥总成疲劳试验台的设计及实现
• 2.1 汽车主减速器锥齿轮的概述
• 2.2 汽车主减速器锥齿轮传动的性能要求
• 2.2.1 锥齿轮传动原理
• 2.2.2 锥齿轮传动性能要求
• 2.3 驱动桥总成疲劳寿命试验台的研制
• 2.3.1 驱动桥总成疲劳寿命试验台的总体结构设计
• 2.3.2 驱动桥总成齿轮疲劳试验规范要求
• 2.3.3 实验结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 锥齿轮疲劳寿命估算研究及寿命估算
• 3.1 疲劳及疲劳寿命的定义
• 3.1.1 疲劳的定义
• 3.1.2 疲劳寿命的定义
• 3.2 疲劳寿命估算方法
• 3.3 锥齿轮接触疲劳寿命估算及结果分析
• 3.3.1 锥齿轮接触疲劳寿命估算方法选择
• 3.3.2 接触疲劳寿命估算
• 3.4 本章小结
• 第四章 螺旋锥齿轮静态接触分析及疲劳寿命分析
• 4.1 螺旋锥齿轮静态接触分析
• 4.1.1 有限元方法及基本思想
• 4.1.2 MSC 有限元分析软件介绍
• 4.1.3 螺旋锥齿轮静态接触分析
• 4.1.4 螺旋锥齿轮静态接触分析结果与理论计算值的比较
• 4.2 螺旋锥齿轮设计疲劳寿命分析
• 4.2.1 MSC.FATIGUE 有限元疲劳分析软件简介
• 4.2.2 MSC.FATIGUE 疲劳分析过程
• 4.2.3 基于疲劳有限元的螺旋锥齿轮的寿命分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 锥齿轮疲劳失效实验分析
• 5.1 锥齿轮的常见宏观失效形式
• 5.2 锥齿轮失效分析和初步认定原因
• 5.2.1 失效分析的一般处理过程
• 5.2.2 锥齿轮失效的初步分析
• 5.3 提出改进措施
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文