汽车变速器的传动与结构振动分析

论文摘要

随着人们生活水平的提高,人们对于车辆乘坐舒适性提出了更高的要求,减振降噪也成为整个汽车行业的重要课题。汽车变速器是影响汽车各项性能的关键部件之一,其工作性能的好坏直接影响到汽车的各项性能指标。近年来由于变速器载荷和速度的提高及发动机振动特性的改善,变速器的结构振动问题也日益突出。本文主要研究内容:首先,研究了汽车变速器振动传递路径、振动原理,总结了汽车变速器振动分析的研究方法以及解决措施。用传递矩阵法建立了变速器传动系统扭转振动方程,并建立了斜齿轮副扭转振动方程,分析了发动机激励频率与变速器固有频率的关系;其次,使用CATIA建立了汽车变速器的实体模型,包括汽车变速器箱体、轴系、齿轮、同步器等零部件,并用ANSYS对箱体进行了模态分析。通过试验模态分析验证了有限元模型的正确性,为进一步的结构参数分析奠定了基础;最后,分析了箱体加强筋和厚度对整个箱体固有频率的影响。本文得到了齿轮传动系统和斜齿轮副的固有频率和振型及频响函数;找出了发动机激励力矩和变速器的共振点及对应的发动机转速;研究出箱体的结构参数(加强筋和厚度)对整个箱体固有频率的影响规律。为设计者设计动态性能良好的变速器提供了依据,对变速器与发动机的匹配具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 汽车变速器振动研究的意义
• 1.2 目前汽车变速器结构振动特性国内外研究状况
• 1.3 研究方法及工具的选择
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 汽车变速器的振动原理分析
• 2.1 齿轮系统振动原理
• 2.1.1 齿轮系统动态激励
• 2.1.2 齿轮啮合动力学方程
• 2.2 汽车变速器传动系统振动模型
• 2.2.1 汽车变速箱体的振动
• 2.2.2 齿轮传动系统振动模型
• 2.2.3 齿轮副扭转振动分析模型
• 2.2.4 斜齿轮副扭转振动模型
• 2.3 传递矩阵法
• 2.3.1 单元传递矩阵
• 2.3.2 系统传递矩阵
• 2.3.3 系统边界条件
• 2.3.4 分支传动系统的传递矩阵法推导
• 2.4 汽车变速器振动分析
• 2.4.1 数学模型
• 2.4.2 扭转振动
• 2.5 变速器扭转振动计算
• 2.5.1 不考虑齿轮啮合刚度扭转振动
• 2.5.2 考虑齿轮啮合刚度的扭转振动
• 2.6 发动机激励频率与变速器固有特性的关系
• 2.6.1 发动机的激励频率
• 2.6.2 斜齿轮副、传动系振动频率与发动机激励频率关系
• 2.7 本章小结
• 第三章 汽车变速器有限元模态分析
• 3.1 汽车变速器三维模型的建立
• 3.2 箱体结构振动的基本方程
• 3.3 ANSYS 软件介绍
• 3.4 模态分析的定义以及应用
• 3.5 变速箱体的模态分析过程
• 3.5.1 变速箱体的模型简化
• 3.5.2 变速箱体模型的导入、单元、材料选择
• 3.5.3 变速箱体的网格划分及加载、约束条件的确定
• 3.5.4 有限元分析结果
• 3.6 整个变速箱体有限元模态分析采用的方法
• 3.6.1 ANSYS 模态综合法原理
• 3.6.2 ANSYS 模态综合法基本过程
• 3.7 箱体求解结果及分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 试验模态分析与结构参数分析
• 4.1 模态参数识别的理论分析
• 4.2 汽车变速器箱体的试验模态分析
• 4.2.1 变速箱体的模态试验过程
• 4.2.1.1 汽车变速箱模态试验条件
• 4.2.1.2 敲击点及测点的布置
• 4.2.1.3 数据采集及谱分析
• 4.2.1.4 测点传递函数拟合与模态参数的识别
• 4.2.2 变速器箱体的模态试验结果及分析
• 4.2.3 变速箱与发动机简谐激励频率的关系
• 4.3 汽车变速箱体的结构参数分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 研究成果
• 5.2 工作展望
• 5.3 结束语
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 参考文献