箱体公差及其对变速箱齿轮啮合特性影响研究

发布时间：2017-10-01 10:08

  本文关键词：箱体公差及其对变速箱齿轮啮合特性影响研究

  更多相关文章： 变速箱 公差建模 轮齿接触分析(TCA) 轮齿啮合应力

【摘要】：变速箱作为汽车动力系统的重要组成部分,其性能直接影响到汽车的动力性、舒适性等综合性能。而以往的变速箱性能研究大都基于理想装配、零公差的模型。本文从变速箱箱体本身的设计公差出发,建立了变速箱箱体的公差模型,得到箱体公差与轴线偏差的关系,进而分析了轴线偏差对齿轮啮合特性的影响。首先,通过齐次变换矩阵法建立了平行轴式变速箱箱体的公差数学模型,得到了箱体公差与轴线偏差的关系。其主要步骤包括:在箱体重要的几何特征处建立理想位置基准坐标系和实际位置坐标系,并通过齐次变换矩阵进行坐标系之间的转换;根据公差语义将箱体形位公差表示成约束不等式的形式;根据相关定义建立轴线偏差的数学模型。同时使用MATLAB GUI模块开发了变速箱箱体轴线偏差的计算软件。其次,基于轮齿接触分析(TCA),建立了含轴线偏差的斜齿轮接触数学模型。使用该数学模型分析了轴线偏差对斜齿轮啮合轨迹及传动比的影响。分析结果表明交错角和相交角将导致边缘接触,同时使传动比产生周期性突变,交错角对传动比的影响比相交角大且两者具有一定规律的耦合效应。再次,运用ANSYS APDL命令流建立了含轴线偏差的斜齿轮啮合有限元模型。通过有限元仿真分析了轴线偏差对齿轮啮合应力的影响。分析结果表明:负中心距偏差存在某个临界值,当超过临界值以后,接触应力和弯曲应力将急剧上升;交错角和相交角对弯曲应力的影响不大,但会增加接触应力并引起接触应力的轴向偏载。最后,使用三坐标测量仪测量了变速箱箱体的实际偏差,对比分析了测量结果和计算结果,对本文中建立的箱体公差数学模型进行了验证。研究了轴线偏差对箱体形位公差的敏感度,并对比分析了两种不同公差标注方式在轴线偏差及齿轮啮合特性上的区别。
【关键词】：变速箱 公差建模 轮齿接触分析(TCA) 轮齿啮合应力
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.212
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及研究意义11
• 1.2 国内外研究概述11-15
• 1.2.1 公差建模研究12
• 1.2.2 齿轮接触研究12-14
• 1.2.3 齿轮啮合应力研究14-15
• 1.3 本文的研究内容15-17
• 第二章 平行轴式变速箱箱体公差建模17-34
• 2.1 公差建模基本理论17-18
• 2.2 箱体公差模型坐标系的建立18-22
• 2.3 箱体形位公差的数学建模22-29
• 2.3.1 轴线位置度23-24
• 2.3.2 轴线同轴度24-25
• 2.3.3 平行度25-28
• 2.3.4 垂直度28-29
• 2.4 箱体轴线偏差的数学建模29-31
• 2.5 箱体公差约束下轴线偏差的最值求解31-32
• 2.6 基于MATLAB GUI变速箱箱体轴线偏差计算软件的开发32-33
• 2.7 本章小结33-34
• 第三章 轴线偏差对斜齿轮啮合轨迹及传动比影响分析34-53
• 3.1 含轴线偏差斜齿轮接触模型坐标系的建立34-36
• 3.2 含轴线角度偏差斜齿轮的接触轨迹求解36-41
• 3.2.1 接触形式分类36-39
• 3.2.2 啮合点求解39
• 3.2.3 啮合轨迹求解算法39-41
• 3.3 轴线偏差对斜齿轮啮合轨迹及传动比的影响41-51
• 3.3.1 中心距偏差因素41-42
• 3.3.2 交错角因素42-46
• 3.3.3 相交角因素46-50
• 3.3.4 交错角和相交角的耦合作用分析50-51
• 3.4 基于MATLAB GUI含轴线偏差斜齿轮啮合轨迹计算软件的开发51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 轴线偏差对斜齿轮啮合应力影响分析53-67
• 4.1 含轴线偏差斜齿轮有限元模型53-56
• 4.1.1 APDL齿轮有限元模型建立过程53-55
• 4.1.2 有限元模型准确性验证55-56
• 4.2 轴线偏差对斜齿轮啮合应力的影响56-66
• 4.2.1 中心距偏差因素57-59
• 4.2.2 交错角因素59-61
• 4.2.3 相交角因素61-63
• 4.2.4 中心距偏差、交错角、相交角三因素的正交实验分析63-65
• 4.2.5 交错角与相交角的耦合作用分析65-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第五章 某型号变速箱箱体公差分析实例67-75
• 5.1 变速箱箱体公差测量实验分析67-69
• 5.2 轴线偏差对箱体公差的敏感度分析69-72
• 5.2.1 中心距偏差对箱体公差的敏感度分析70
• 5.2.2 交错角对箱体公差的敏感度分析70-71
• 5.2.3 相交角对箱体公差的敏感度分析71-72
• 5.3 两种不同公差标注方式的对比分析72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 结论与展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82-83
• 附件83

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本文编号：952832