汽车变速器传动齿轮动力学特性研究

发布时间：2017-10-11 18:44

  本文关键词：汽车变速器传动齿轮动力学特性研究

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【摘要】：汽车变速器的振动噪声特性对整车的NVH性能有很大影响,其中传动齿轮作为动力传递的主要载体,其动力学特性在很大程度上决定了整个变速器的振动性能。随着人们对汽车NVH性能要求的提高,对汽车变速器传动齿轮的动力学特性研究也具有更加重要的工程实际意义。本文的主要工作内容如下:(1)本文以单对斜齿轮副为研究对象,分析了齿轮系统的内部动态激励,着重研究了时变啮合刚度激励和误差激励。对时变啮合刚度进行了理论求解,并通过KISSsoft软件仿真验证了理论求解方法的正确性。研究了螺旋角、输入扭矩对时变啮合刚度的影响,以及齿距误差对传递误差的影响。结果表明,1)存在一个最佳螺旋角使时变啮合刚度幅值变化最平缓,当螺旋角增大或减小都会引起时变啮合刚度波动幅度增大,使系统振动加剧;2)当输入扭矩增大时,时变啮合刚度幅值相应增大,但每次增大的幅值却在减小;3)齿距误差的引入使传递误差的波动程度和数值都明显增大,齿距误差每次以相同的百分比增大,对应的传递误差增大的幅值相等。(2)结合内部动态激励,建立了斜齿轮副六自由度非线性动力模型及其非线性动力学方程组。利用Matlab软件理论求解与有限元软件仿真两种方法,得到了斜齿轮系统的无阻尼自由振动固有特性,并对固有频率进行了对比分析。(3)运用四阶龙格库塔法对非线性方程组进行了动力学求解,得到了系统的时域响应;并利用快速傅里叶变换求得了对应的频域响应。研究了时变啮合刚度、齿距误差对斜齿轮动力学特性的影响规律。结果表明,1)当时变啮合刚度减小时,斜齿轮系统各方向上振动加速度相应增大,并且增大的速率加快;2)当齿距误差以一定比例逐渐增大时,系统的响应也相应增大,但每次的增幅几乎相等。(4)分析了齿轮修形方法;确定了本文齿轮的修形方案;研究了鼓形量对齿轮传递误差、齿面接触应力等齿轮动态特性的影响。结果表明,鼓形量需控制在合理范围内,才能获得变化平滑且幅值小的传递误差,并改善齿面偏载现象。
【关键词】：斜齿轮 传递误差 时变啮合刚度 非线性动力学 修形
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.212
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景与意义12
• 1.2 齿轮系统非线性动力学研究现状12-15
• 1.3 齿轮修形研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第二章 斜齿轮系统内部动态激励18-35
• 2.1 KISSsoft软件简介18-19
• 2.2 斜齿轮系统动态激励类型19
• 2.3 时变啮合刚度激励19-30
• 2.3.1 时变啮合刚度的求解19-28
• 2.3.2 螺旋角对时变啮合刚度的影响规律28-29
• 2.3.3 输入扭矩对时变啮合刚度的影响规律29-30
• 2.4 误差激励30-34
• 2.4.1 齿轮啮合误差30-32
• 2.4.2 齿轮系统的传递误差32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 斜齿轮系统非线性动力学模型的建立35-48
• 3.1 ANSYS Workbench软件简介35
• 3.2 非线性动力学模型的建立35-41
• 3.2.1 分析方法35-36
• 3.2.2 斜齿轮系统动力学模型的建立36-38
• 3.2.3 斜齿轮系统动力学方程组的建立38-40
• 3.2.4 相关动力学参数说明40-41
• 3.3 斜齿轮系统无阻尼自由振动固有特性分析41-47
• 3.3.1 固有特性理论基础41-42
• 3.3.2 固有特性求解42-43
• 3.3.3 模态分析基础43-45
• 3.3.4 有限元仿真验证45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 斜齿轮系统动力学特性分析48-64
• 4.1 理论基础48-52
• 4.1.1 Runge-Kutta法49-50
• 4.1.2 降阶处理50-51
• 4.1.3 MATLAB求解器的选择51-52
• 4.2 系统的动力学响应求解52-55
• 4.3 内部激励对斜齿轮系统动力学特性的影响规律55-63
• 4.3.1 时变啮合刚度对斜齿轮系统动力学特性的影响规律56-58
• 4.3.2 齿距误差对斜齿轮系统动力学特性的影响规律58-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第五章 修形对斜齿轮系统动力学特性的影响64-77
• 5.1 修形类型64-65
• 5.2 齿形修形65-68
• 5.3 齿向修形68-70
• 5.3.1 齿廓鼓形修形69
• 5.3.2 鼓形量的确定69-70
• 5.4 斜齿轮修形方案70-71
• 5.5 修形参数对齿轮动力学特性的影响规律71-76
• 5.5.1 鼓形量对传递误差的影响规律72
• 5.5.2 鼓形量对齿面接触应力的影响规律72-76
• 5.6 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果83-84
• 致谢84-85

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本文编号：1014114