某CVT变速器箱体强度分析及优化
发布时间：2021-02-11 16:17
CVT变速器能够实现传动比的连续变化,使汽车行驶状况和与发动机负载实现最佳匹配,较大程度发挥发动机的潜力。目前国内对CVT变速器箱体的研究较少,并且CVT变速器的箱体结构较为复杂,当汽车行驶在道路上时,箱体会受到来自内部传动系统和道路的激励,一定概率发生较大的应力和变形,当箱体的刚强度不足时,则会使箱体产生一定程度的变形或损坏,严重影响变速器工作效率及寿命。因此,本文以某CVT变速器箱体为研究对象,借助于有限元分析技术,从研究有限元法的四面体网格尺寸与算法、变速器箱体的模态与强度以及箱体拓扑优化设计及再分析等几个角度着手研究该CVT变速器箱体。本文主要研究内容如下:（1）变速器箱体的模态分析基于对二阶实体单元的探究,针对变速器箱体有无油底壳的约束模态进行分析,对比探讨得到了箱体主体部分的动态特性以及油底壳自身所存在的结构问题。随后通过对油底壳的单独约束模态分析及结构优化,使油底壳结构达到较为合理可靠的程度。（2）有限元法的四面体网格尺寸与算法探究以悬臂梁为例,对有限元仿真分析时四面体网格常用的一号算法（单点积分）和四号算法（全积分）,以及不同算法下网格尺寸对有限元分析结果的影响进行探究...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
无横板罩盖有限元模型
2变速器箱体的模态分析9②无横板罩盖的有限元模态分析对无横板罩盖进行模态计算，网格控制尺寸为2mm，进行了四面体10节点单元（二阶实体单元）划分和四面体4节点单元（一阶实体单元）划分，并赋予材料后进行自由模态计算，计算模型如下图2.3所示，计算结果如图2.4所示。图2.3无横板罩盖有限元模型Fig.2.3Finiteelementmodelofflatcover图2.4无横板罩盖自由模态计算频率Fig2.4Free-modecalculationfrequencyofflat-freecover二阶实体单元和一阶实体单元计算的振型一致，下面提取二阶实体单元模型的前四阶振型如下所示，为了与实验对比，特对第二阶模态阵型进行消隐掉局部模态振型观察。(a)第1阶(b)第2阶(a)firstorder(b)secondorder
2变速器箱体的模态分析11算结果更接近实际情况，采用二阶实体单元对箱体模型进行离散。基于对计算精度和计算资源的考虑，最终划分完成的网格模型的网格平均尺寸为4mm，网格总数约为117万，其中各个箱体的网格数量和质量控制如表2.3所示。变速器箱体有限元模型如图2.6所示。箱体的材料为铝合金，具体的材料属性分别设置为：密度为2.7g/cm3，弹性模量为71000MPa，泊松比为0.3。表2.3箱体网格质量控制Table2.3QualityControlofBoxMesh二阶网格质量前箱体中箱体后箱体装配体网格数量2719455614611667771015829不合格网格率（%）4.56%5.19%4.68%4.94%图2.6变速器箱体有限元模型Fig.2.6FiniteElementModelofTransmissionBox为了更加真实的模拟箱体实际的工作状态（即模拟箱体之间的螺栓连接），在有限元模型中各箱体之间的连接方式也采用实体螺栓的连接方式。其中螺栓和箱体螺栓孔之间采用共节点方式连接，从而达到将两个箱体牢牢地连接在一起的目的，螺栓的网格模型如图2.7所示。由于整体模型上中箱体上分别连接了前箱体、后箱体，图2.8可更加全面、清晰地反映出中箱体上的各螺栓的分布位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车变速器箱体拓扑优化设计[J]. 张庆,李洪彪,周洽,闫惠东,郭文天,杨献学. 机械传动. 2017(06)
[2]汽车变速器啮合质量承载能力优化设计[J]. 任忠伦,贺敬良,秦龙泉,陈勇. 计算机仿真. 2016(08)
[3]基于折衷规划的汽车变速器壳体拓扑优化方法研究[J]. 梅超,褚超美,缪国. 机械设计与制造. 2016(08)
[4]QX-25L轻型商用车铝壳变速器模态分析[J]. 马勇,王铁,武志斐. 机械传动. 2014(08)
[5]汽车变速器箱体精准性优化仿真研究[J]. 张斌,褚超美,缪国,曹昭展. 计算机仿真. 2012(08)
[6]汽车变速箱壳体结构柔性分析与研究[J]. 贺敬良,田燕林,牛浩龙. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]安装中央制动器的变速器后壳改进设计与仿真[J]. 王源隆,王良模,余有平,陈桂银,崔保良. 机械传动. 2012(02)
[8]电动汽车两挡变速器箱体有限元分析[J]. 施一敏,吴光强,何东伟,王国华. 机电一体化. 2011 (04)
[9]载重汽车变速器壳体加强筋布置的优化设计[J]. 徐岩,陈宇东,杨志军,陈塑寰. 哈尔滨工业大学学报. 2009(03)
[10]金属带式无级变速器壳体的强度和刚度分析[J]. 孙德志,郑宏远,程乃士,张伟华. 中国机械工程. 2007(18)
博士论文
[1]基于有限元方法的重型车变速器整体动态模拟与寿命预测研究[D]. 陈静.吉林大学 2009
硕士论文
[1]混合动力汽车自动变速器壳体结构设计及优化[D]. 胡松岩.吉林大学 2018
[2]纯电动汽车2AT自动变速器结构设计及优化[D]. 黄旭.湖南大学 2017
[3]基于刚柔耦合的汽车变速器箱体动态特性分析[D]. 张睿.重庆大学 2016
[4]大型拖拉机液压机械无级变速器的设计及有限元分析的研究[D]. 张守宝.南京农业大学 2016
[5]某型汽车变速器壳体的强度与刚度分析[D]. 马铁.东北大学 2015
[6]某变速器前箱体强度分析[D]. 解宝常.重庆大学 2014
[7]金属带式无级变速器壳体结构分析与改进[D]. 谭见钱.湖南大学 2012
[8]汽车变速器箱体结构强度分析与优化设计[D]. 高娟.吉林大学 2011
[9]基于整车刚柔耦合模型的变速器箱体动态载荷分析[D]. 何林英.吉林大学 2011
[10]汽车变速器箱体的静动态力学分析研究[D]. 王旭兰.东北大学 2010
本文编号：3029378
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
无横板罩盖有限元模型
2变速器箱体的模态分析9②无横板罩盖的有限元模态分析对无横板罩盖进行模态计算，网格控制尺寸为2mm，进行了四面体10节点单元（二阶实体单元）划分和四面体4节点单元（一阶实体单元）划分，并赋予材料后进行自由模态计算，计算模型如下图2.3所示，计算结果如图2.4所示。图2.3无横板罩盖有限元模型Fig.2.3Finiteelementmodelofflatcover图2.4无横板罩盖自由模态计算频率Fig2.4Free-modecalculationfrequencyofflat-freecover二阶实体单元和一阶实体单元计算的振型一致，下面提取二阶实体单元模型的前四阶振型如下所示，为了与实验对比，特对第二阶模态阵型进行消隐掉局部模态振型观察。(a)第1阶(b)第2阶(a)firstorder(b)secondorder
2变速器箱体的模态分析11算结果更接近实际情况，采用二阶实体单元对箱体模型进行离散。基于对计算精度和计算资源的考虑，最终划分完成的网格模型的网格平均尺寸为4mm，网格总数约为117万，其中各个箱体的网格数量和质量控制如表2.3所示。变速器箱体有限元模型如图2.6所示。箱体的材料为铝合金，具体的材料属性分别设置为：密度为2.7g/cm3，弹性模量为71000MPa，泊松比为0.3。表2.3箱体网格质量控制Table2.3QualityControlofBoxMesh二阶网格质量前箱体中箱体后箱体装配体网格数量2719455614611667771015829不合格网格率（%）4.56%5.19%4.68%4.94%图2.6变速器箱体有限元模型Fig.2.6FiniteElementModelofTransmissionBox为了更加真实的模拟箱体实际的工作状态（即模拟箱体之间的螺栓连接），在有限元模型中各箱体之间的连接方式也采用实体螺栓的连接方式。其中螺栓和箱体螺栓孔之间采用共节点方式连接，从而达到将两个箱体牢牢地连接在一起的目的，螺栓的网格模型如图2.7所示。由于整体模型上中箱体上分别连接了前箱体、后箱体，图2.8可更加全面、清晰地反映出中箱体上的各螺栓的分布位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车变速器箱体拓扑优化设计[J]. 张庆,李洪彪,周洽,闫惠东,郭文天,杨献学. 机械传动. 2017(06)
[2]汽车变速器啮合质量承载能力优化设计[J]. 任忠伦,贺敬良,秦龙泉,陈勇. 计算机仿真. 2016(08)
[3]基于折衷规划的汽车变速器壳体拓扑优化方法研究[J]. 梅超,褚超美,缪国. 机械设计与制造. 2016(08)
[4]QX-25L轻型商用车铝壳变速器模态分析[J]. 马勇,王铁,武志斐. 机械传动. 2014(08)
[5]汽车变速器箱体精准性优化仿真研究[J]. 张斌,褚超美,缪国,曹昭展. 计算机仿真. 2012(08)
[6]汽车变速箱壳体结构柔性分析与研究[J]. 贺敬良,田燕林,牛浩龙. 北京信息科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[7]安装中央制动器的变速器后壳改进设计与仿真[J]. 王源隆,王良模,余有平,陈桂银,崔保良. 机械传动. 2012(02)
[8]电动汽车两挡变速器箱体有限元分析[J]. 施一敏,吴光强,何东伟,王国华. 机电一体化. 2011 (04)
[9]载重汽车变速器壳体加强筋布置的优化设计[J]. 徐岩,陈宇东,杨志军,陈塑寰. 哈尔滨工业大学学报. 2009(03)
[10]金属带式无级变速器壳体的强度和刚度分析[J]. 孙德志,郑宏远,程乃士,张伟华. 中国机械工程. 2007(18)
博士论文
[1]基于有限元方法的重型车变速器整体动态模拟与寿命预测研究[D]. 陈静.吉林大学 2009
硕士论文
[1]混合动力汽车自动变速器壳体结构设计及优化[D]. 胡松岩.吉林大学 2018
[2]纯电动汽车2AT自动变速器结构设计及优化[D]. 黄旭.湖南大学 2017
[3]基于刚柔耦合的汽车变速器箱体动态特性分析[D]. 张睿.重庆大学 2016
[4]大型拖拉机液压机械无级变速器的设计及有限元分析的研究[D]. 张守宝.南京农业大学 2016
[5]某型汽车变速器壳体的强度与刚度分析[D]. 马铁.东北大学 2015
[6]某变速器前箱体强度分析[D]. 解宝常.重庆大学 2014
[7]金属带式无级变速器壳体结构分析与改进[D]. 谭见钱.湖南大学 2012
[8]汽车变速器箱体结构强度分析与优化设计[D]. 高娟.吉林大学 2011
[9]基于整车刚柔耦合模型的变速器箱体动态载荷分析[D]. 何林英.吉林大学 2011
[10]汽车变速器箱体的静动态力学分析研究[D]. 王旭兰.东北大学 2010
本文编号：3029378
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