差速器的参数化设计及有限元分析

发布时间：2017-06-06 20:14

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【摘要】： 差速器是汽车传动系的重要组成部分。当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时,它使左右驱动车轮以不同的转速滚动,即保证两侧驱动车轮作纯滚动。 首先根据对称式圆锥行星齿轮差速器设计计算理论,进行了某车型差速器参数的设计计算,建立了锥齿轮优化设计数学模型,基于MATLAB软件进行了锥齿轮优化设计;同时利用大型三维建模软件UG进行二次开发,建立了差速器的参数化造型系统,该系统能够根据输入的参数精确而快速地生成差速器齿轮的三维模型,大大提高了设计质量和设计效率。 将建好的几何模型导入前处理软件HyperMesh中,利用壳单元和实体单元划分网格,并建立合适的MPC单元以方便载荷和约束的施加,最终得到差速器各零部件的有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS对差速器的主要部件进行静强度分析、动态接触分析以及模态分析,结果表明所设计的差速器能够满足要求。 基于齿轮有限元分析结果,利用专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,进行了齿轮的疲劳寿命预测,得到齿轮寿命云图及最低疲劳寿命。论文以壳体的体积为目标变量,提出对差速器壳体的优化方案,并运用ANSYS的优化模块对壳体进行了有限元优化分析,以达到减轻重量,节约成本的目的。
【关键词】：汽车 差速器 设计 有限元 优化
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 课题研究的背景8
• 1.2 差速器的研究现状8-9
• 1.3 课题研究的具体内容及方法9-11
• 2 差速器齿轮参数化造型系统的开发11-24
• 2.1 系统开发软件简介11-12
• 2.1.1 UG简介11
• 2.1.2 VC++简介11-12
• 2.2 UG二次开发相关技术12-14
• 2.2.1 UG/OPEN GRIP12-13
• 2.2.2 UG/OPEN API13-14
• 2.2.3 UG/OPEN MenuScript14
• 2.2.4 UG/OPEN UIStyler14
• 2.3 系统功能与设计思路14-15
• 2.3.1 系统界面模块14-15
• 2.3.2 齿轮参数计算模块15
• 2.3.3 齿轮齿形生成模块15
• 2.3.4 齿轮实体生成模块15
• 2.4 系统开发的关键技术和实现过程15-23
• 2.4.1 建立齿轮三维模型样板16-19
• 2.4.2 编写菜单文件19-20
• 2.4.3 设计用户界面对话框20-21
• 2.4.4 创建应用程序框架21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 差速器的设计24-34
• 3.1 差速器的目标车型参数及设计要求24
• 3.1.1 目标车型参数24
• 3.1.2 设计要求24
• 3.2 差速器的选型24-26
• 3.3 对称式圆锥行星齿轮差速器齿轮的设计计算26-28
• 3.4 基于MATLAB的锥齿轮优化设计28-30
• 3.4.1 优化设计数学模型28-29
• 3.4.2 模型应用29-30
• 3.5 最终设计方案30-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 差速器的有限元分析34-59
• 4.1 有限元法及有限元分析软件简介34-37
• 4.1.1 有限元法简介34
• 4.1.2 HyperMesh简介34-36
• 4.1.3 ANSYS简介36-37
• 4.2 差速器几何模型的建立与简化37-39
• 4.2.1 差速器的材料属性37
• 4.2.2 差速器总成的建立37-39
• 4.2.3 模型的简化39
• 4.3 差速器有限元模型的建立39-43
• 4.3.1 单元简介39
• 4.3.2 实体单元和壳单元的连接39-40
• 4.3.3 网格划分的原则40
• 4.3.4 行星齿轮有限元模型的建立40-41
• 4.3.5 半轴齿轮有限元模型的建立41
• 4.3.6 差速器壳体有限元模型的建立41-42
• 4.3.7 齿轮单齿有限元模型的建立42
• 4.3.8 三对齿啮合的齿轮有限元模型的建立42-43
• 4.4 差速器齿轮弯曲强度分析43-49
• 4.4.1 齿轮单齿啮合最高点的确立43-46
• 4.4.2 齿轮的力学分析46-47
• 4.4.3 齿轮的单齿弯曲强度有限元分析47-48
• 4.4.4 传统方法与有限元法的对比48-49
• 4.5 差速器齿轮接触应力的有限元分析49-54
• 4.5.1 定义单元类型、设置单元实常数、材料属性49-50
• 4.5.2 定义PART50
• 4.5.3 定义接触50-51
• 4.5.4 施加载荷51-52
• 4.5.5 分析求解52-54
• 4.6 差速器壳体有限元分析54-55
• 4.7 差速器模态分析55-58
• 4.8 本章小结58-59
• 5 差速器齿轮的疲劳寿命分析59-65
• 5.1 疲劳分析的理论基础59-61
• 5.1.1 疲劳的定义59
• 5.1.2 线性累计损伤理论59-60
• 5.1.3 疲劳载荷谱的处理60
• 5.1.4 MSC.Fatigue软件的简介60-61
• 5.2 MSC.Fatigue分析的关键61
• 5.3 齿轮的疲劳分析61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 差速器壳体的优化65-73
• 6.1 优化设计概述65-66
• 6.2 ANSYS中的优化设计66-69
• 6.2.1 优化的基本过程66-67
• 6.2.2 优化设计的基本概念67-68
• 6.2.3 优化工具的选择68-69
• 6.3 差速器壳体在ANSYS中的优化69-72
• 6.3.1 优化处理69-71
• 6.3.2 优化设计结果71-72
• 6.4 本章小结72-73
• 7 总结与展望73-74
• 7.1 论文总结73
• 7.2 工作展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 何耀华;肖泽艳;;基于CATIA的轿车差速器直齿圆锥齿轮的参数化设计[J];兰州理工大学学报;2011年04期

2 杜正越;徐治;吕永林;赵智巍;;4WD概念车驱动桥的设计与分析[J];湖北汽车工业学院学报;2011年03期

3 李维国;李剑敏;陈文华;周迅;徐杰;;差速器齿轮有限元精确建模与强度分析[J];机械传动;2011年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 肖泽艳;轿车差速器参数化设计与有限元分析[D];武汉理工大学;2011年

2 刘志岗;轮式车辆后驱动桥辅助转向差速器研究[D];中北大学;2012年

3 张辉;基于改进粒子群算法的可靠性优化研究[D];湖南大学;2012年

4 孙瑞峰;载重汽车系列驱动桥参数化设计与分析系统研究[D];青岛理工大学;2011年

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本文编号：427416