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变速箱壳体强度有限元分析

2019-03-04宋起龙

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本文以某款变速箱为例,说明了变速箱壳体内部齿轮的啮合关系,介绍了各轴承空位载荷的大小及加载方式,利用Altair公司的有限元软件HyperMesh对变速箱壳体进行了强度分析,获取了应力及位移集中位置,为后续方案定型提供了指导。

1 概述

    变速箱是汽车上一个重要的传动部件,在汽车行驶的过程中,变速箱承受发动机传递过来的扭矩,在一档工况及倒车工况下,变速箱内部各传动轴对壳体具有多种冲击和振动,其壳体结构必须满足强度使用要求,其强度的好坏直接影响变速箱总成的设计质量。

    按照传统的开发方式,变速箱总成是试制完成之后,其强度性能是利用样件在台架或各种道路试车场进行测试,该方法虽然最直接和最准确,但测试时间较长,且人力物力耗费较大。目前,随着计算机技术的发展,各种仿真分析技术逐渐成熟,其高效率及低成本的优势被国内外汽车厂商多青睐。本文利用有限元软件HyperMesh对某款变速箱壳体一档及倒车工况进行强度分析,得出应力集中位置,对变速箱壳体进行优化设计,从而减少开发周期,降低经济成本,提高产品的设计质量。

    本文系统介绍了变速箱内部各传动轴的配合关系,说明了各轴承孔处在一档及倒车工况下载荷的大小,对壳体内部载荷的施加方式进行了对比,提出了优化建议,为后续设计提供了一定的指导。

2 变速箱有限元模型建立

    变速箱壳体几何数模导入到有限元软件Hypermesh中,因壳体结构比较复杂,建议选用3mm的单元尺寸建立四面体有限元模型。

    变速箱壳体一般由变速器壳体和离合器壳体两部分组成,两者采用螺栓连接,采用Beam+REB2相结合的方式进行模拟,壳体材料为铝合金,材料的参数为:弹性模量:174000Mpa,泊松比:0.3,密度为2.7E-9t/mm3

    变速箱壳体各轴孔位如图1和图2所示。

输入轴及中间轴位置

图1 输入轴及中间轴位置

输出轴位置

图2 输出轴位置

    变速箱内部各轴及轴承的位置如图3所示。

变速箱内部各轴及轴承装配关系

图3 变速箱内部各轴及轴承装配关系

    因变速箱总成和发动机相连,约束其连接断面螺栓孔处全部自由度,如图4所示。

变速箱壳体有限元模型

图4 变速箱壳体有限元模型

责任编辑:程玥
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