齿轮啮合式无级变速传动系统动力学仿真

摘要

无级变速传动是车辆理想的传动方式,也是未来变速器的研究发展方向。无级变速传动系统的运动学和动力学特性关系到其自身以及传动系统乃至整车性能的发挥。
　　 本文在齿轮啮合式无级变速传动装置的基础上对其齿轮传动系统设计进行了详细的分析和计算,并运用虚拟样机技术对其进行了动力学仿真分析、研究。该系统包括主动力行星传递齿轮组和转速对比齿轮传递机构。主动力传递齿轮组根据对比齿轮传递机构提供的反馈转速把动力实时传递至动力输出轴,从而达到无级变速的目的。
　　 基于变速器未来的发展趋势,本文对齿轮啮合式无级变速传动系统进行了动力学仿真研究,主要研究内容如下:
　　 1.阐述了国内外关于无级变速装置的发展和研究现状,提出本文关于齿轮啮合式无级变速传动系统的研究目的和意义。
　　 2.对齿轮啮合式无级变速传动系统的结构及工作原理进行了详细分析和阐述,并进行了设计计算。运用三维软件Pro/E强大的参数化建模功能,完成了整个无级变速齿轮传动部分的三维模型的建模工作。
　　 3.基于齿轮传动动力学基本理论,建立齿轮啮合式无级变速传动系统的动力学模型和方程,证明其理论的可行性。
　　 4.利用Pro/E与多体动力学分析软件ADAMS的接口软件MECHANISM/Pro将装配模型导入到ADAMS中,并添加相应的约束及驱动,对整个传动系统的齿轮啮合进行了接触碰撞动力学仿真分析。
　　 5.运用有限元软件ANSYS对传动系统中的齿轮进行了模态分析,同时结合ADAMS对真个系统进行了刚柔耦合仿真分析。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 引言

1.2 无级变速传动的分类

1.2.1 机械式无级变速器

1.2.2 流体式无级变速器

1.2.3 电传动式无级传动

1.2.4 液压机械式无级传动

1.3 国内外无级变速传动的研究现状

1.3.1 国内研究现状

1.3.2 国外研究现状

1.4 研究的目的和意义

1.5 本章小结

2 齿轮啮合式无级变速传动系统分析及三维建模

2.1 概述

2.2 齿轮啮合式无级变速传动系统结构分析

2.3 齿轮啮合式无级变速传动系统工作原理阐述

2.4 齿轮变速传动设计理论分析

2.5 齿轮啮合式无级变速传动系统传动比计算

2.5.1 定轴轮系传动比计算

2.5.2 周转轮系传动比计算

2.5.3 转速对比机构行星齿轮组传动比计算

2.5.4 整个传动系统传动比计算

2.6 齿轮传动效率、功率和转矩的计算

2.7 齿轮啮合式无级变速传动系统三维模型建立

2.7.1 Pro/E软件介绍

2.7.2 齿轮传动系统建模

2.8 齿轮啮合式无级变速传动系统装配

2.9 本章小结

3 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学方程的建立

3.1 概述

3.2 解决机械动力学问题的一般步骤

3.3 齿轮传动系统动力学基本理论

3.3.1 分析理论

3.3.2 分析系统

3.3.3 分析方法

3.4 齿轮系统动力学的研究内容

3.4.1 基本问题

3.4.2 齿轮系统的动态激励

3.4.3 齿轮系统的分析模型和求解方法

3.4.4 齿轮系统的动态特性

3.5 齿轮啮合式无级变速传动系统扭转振动模型分析

3.5.1 圆柱齿轮副扭转振动模型分析

3.5.2 圆锥齿轮扭转振动模型与分析

3.5.3 蜗轮蜗杆扭转振动模型与分析

3.6 齿轮传动啮合刚度和阻尼的计算

3.6.1 齿轮传动啮合刚度计算

3.6.2 齿轮传动啮合阻尼的计算

3.7 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学方程

3.7.1 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学分析

3.7.2 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学模型

3.7.3 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学方程

3.8 本章小结

4 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学仿真

4.1 概述

4.2 虚拟样机技术

4.3 ADAMS软件介绍

4.4 ADAMS动力学仿真基础理论

4.4.1 广义坐标选择

4.4.2 动力学方程的建立

4.4.3 动力学方程的求解

4.5 齿轮啮合式无级变速传动系统动力学仿真分析

4.5.1 接口软件MECHANISM/Pro分析流程

4.5.2 模型导入及约束、载荷施加

4.5.3 虚拟样机动力学仿真

4.6 本章小结

5 齿轮啮合式无级变速传动系统刚柔耦合仿真

5.1 概述

5.2 有限元软件ANSYS介绍

5.3 ANSYS模态分析

5.3.1 模态提取方法

5.3.2 模态提取方法

5.4 齿轮模型的网格化划分

5.4.1 导入齿轮模型

5.4.2 定义单元类型

5.4.3 定义材料属性

5.4.4 模型网格化

5.5 齿轮啮合式无级变速传动模型模态计算及结果分析

5.5.1 模态计算

5.5.2 模态提取和分析

5.6 齿轮啮合式无级变速传动系统刚柔耦合仿真及结果分析

5.6.1 概述

5.6.2 ADAMS柔性体生成理论

5.6.3 ADAMS中生成柔性体

5.6.4 轮-轴刚柔耦合仿真结果分析

5.7 本章小结

6 结论和展望

主要研究工作和结论

展望

参考文献

附录 (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢