基于组合式动力换挡的机械变速传动模块结构强度分析及系统优化研究

发布时间：2020-08-12 09:15

【摘要】：拖拉机作业时,地面状况复杂,传动系统承受载荷较大。此外,为保证农时,农业作业具有在特定时期内完成大量工作的特点。因此,提高变速器的寿命和工作可靠性,延长变速器无故障工作时间对农业生产有着重要意义。本文以某组合式动力换挡变速器的机械变速模块为研究对象,应用Romax软件建立其模型,并对各零部件进行仿真分析,研究了不同因素对变速器寿命的影响,对零部件设计参数及通用件和标准件选用合理性进行评价,并提出了相应的优化方案。具体研究内容如下:(1)基于拖拉机传动系统,对动力换挡变速器的结构和各挡位传动比组成进行分析,并通过Romax软件建立机械变速模块的摸型。(2)结合拖拉机在牵引或动力输出作业方式下机械变速模块的功率输入及输出特点,确定了用于仿真分析的载荷谱。(3)通过软件仿真与理论计算结果的对比,验证了所建立模型的正确性;基于齿轮、轴承和轴的寿命分析结果,对相关零部件的设计和标准件的选用合理性进行评价。(4)研究并分析了部分因素如材料、润滑等对变速器的齿轮、轴承和轴的疲劳寿命的影响,基于具体的分析结果,给出了变速器加工或产品化使用的建议。(5)对传动系统进行动力学分析,得到了各挡位齿轮在不同工况下的传动误差以及部分零部件的动态响应,综合静态分析结果,对变速器相关零部件进行优化研究。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S219
【图文】：

动力学体系,齿轮系统

工作状况进行理论分析的基础上，通过加大测试的负载来加速试验，分析了推力滚针轴承的失效原因，并提出了改善方案；文献[21]对齿轮载荷进行了统计处理，得到较接近实际工况的载荷，讨论了齿轮弯曲疲劳寿命的估算及不同因素对齿轮疲劳寿命的影响。文献[22]利用有限元软件对变速器箱体进行模态分析并与实验模态进行对比，验证了有限元模型的准确性，再采用多体动力学以及有限元方法相结合的方式对变速器箱体进行疲劳寿命预测。文献[23]利用 CAE 软件对变速器倒挡齿轮进行疲劳寿命分析，根据分析结果，提出了从表面处理和加工方法两个方面的优化措施。1.4.2 变速器动力学析现状齿轮传动系统作为变速器的最主要装置，其动力学问题是变速器动力学分析的重点，而齿轮在啮合传动过程中的动力学特性则是齿轮动力学问题的核心，动力学研究主要关注齿轮在传递运动和动力时产生的冲击、振动和噪声[24]。经过多年来人们对变速器动力学问题不断的研究，变速器动力学分析现已发展为一个较完整的体系[25]，如图 1.1 所示。

变速器,动力换挡,同步器

图 2.2 变速器结构简图Fig 2.2 The structure diagram of transmission1.5/6 挡同步器；2.3/4 挡同步器；3.手动变速箱输入轴；4.后桥输出端；5. 1/2 挡同步器；6. 手动变速箱输出轴；7.前桥输出端；8. 主离合器；9. 动力换挡倒挡离合器；10. 动力换挡倒挡轴；11. 动力换挡输出轴离合器；12. 动力换挡输出轴；13. 动力换挡输入轴；14. 动力换挡输入轴离合器；15.动力输出（PTO）端；16.爬行挡/正常挡同步器。由图 2.2 可知，该变速器主要由 4 速动力换挡模块和 6 速机械变速模块组成，并在主离合器前加装能实现爬行挡与正常挡切换的同步器，从理论上来件该变速器能实现 4*2*6 共 48 个前进挡，但因部分挡位有速度重叠，故实际可得到 40 个前进挡和 40 个倒退挡。位于变速器前端的动力换挡模块由 3 个多片湿式离合器换挡包组成，该模块能提供 L 挡（低速挡）、M 挡（中速挡）、H 挡（高速挡）、S 挡（超速挡）四个前进挡位选择，同理，倒退挡分别为 RL、RM、RH、RS。各个挡位传动比如表 2.1所示。

模型图,模型,输入轴

输入轴模型

【参考文献】