TY型商用车细高齿变速动态特性仿真及分析

摘要

变速箱是汽车传动系统的重要组成部分，其结构对汽车的动力性、经济性、传动的平稳性与效率等都有直接的影响。而对于重型车，其装载质量大，使用条件复杂，人们则更加关注其变速箱产品的经济性、耐久性和可靠性。
　　 近年来随着汽车发动机的设计趋向大扭矩、高转速，对汽车变速箱工作性能也提出更高的要求。变速箱的结构振动噪声等动态特性作为其工作性能的重要指标之一，受到越来越多的关注。减小齿轮传动噪声，提高齿轮强度已成为目前重要的研究课题。“细高齿”齿轮是一种与标准渐开线齿轮相比，采用小模数、大齿顶高系数使齿形变瘦变高的齿轮，因此采用细高齿齿轮是目前实现高强度、低噪声的齿轮变速箱的有效途径。
　　 本文通过对采用细高齿齿轮的TY型重型商用车主副箱组合式机械变速箱进行分析，得到其变速箱齿轮的强度、寿命及固有频率，并通过试验加以验证。
　　 论文的主要内容如下：
　　 1)在齿轮传动多体动力学分析理论的基础上，应用Romax Designer软件建立TY型商用车细高齿主副箱组合式机械变速箱模型。由于RomaxDesigner软件在仿真的时候，一次只能设定一个齿套或者同步器的连接，因此该变速箱不能实现主箱在挂有一个挡位的同时副箱也挂有高挡或低挡，所以在建模时，根据副箱在高挡或者低挡时，预先设定好副箱中两种挡位的传递路线，然后分别连接一个主箱，得到两个变速箱模型，从而实现变速箱从1挡到10挡的速度变化；
　　 2)对TY型商用车细高齿变速箱模型进行稳态分析。通过对TY细高齿型变速箱强化试验的疲劳寿命仿真，得出仿真结果能较好地模拟实际强化试验结果，并通过公式计算验证了仿真结果；在此基础上，按照正常试验的扭矩与时间对TY型细高齿变速箱进行疲劳寿命仿真，结果表明该变速箱可以通过疲劳试验；通过对副箱中危险齿轮的齿面修形，改善齿面的受载情况，使齿面的单元载荷有一定的降低，增加了齿轮寿命。
　　 3)对TY型商用车细高齿变速箱模态分析。通过对TY细高齿型变速箱的固有频率进行仿真与试验，得出仿真仿真结果与固有频率锤击试验结果基本一致；通过分析在变速箱输入转速为1300r/min时振动信号频谱图，验证了TY型细高齿变速箱模态分析仿真结果的正确性；计算了变速箱输入转速为2200r/min时的特征频率，结合模态分析仿真结果和试验结果，对箱体在经济转速下可能会发生振动甚至共振的挡位及特征频率进行了预测；通过分析Campbell图，得到在TY型细高齿变速箱的整个转速范围内，可能引起共振的输入转速及挡位。