某重型汽车变速箱动态特性的仿真与实验研究

摘要

变速箱箱体作为整个变速箱的支撑部件，承载着各种传动系统的复杂载荷，往往会受到非常大的扭转力、弯曲以及冲击力的共同作用，因此其强度和刚度的要求是非常高的。若一味的通过增加箱体的几何尺寸来增强箱体的安全系数，这样箱体的重量会大大增加，造成更多材料的浪费，同时也降低了汽车的总体性能。变速箱是汽车传动系统中的主要部件之一，作用在该系统上的各种激励使得变速箱产生了复杂的振动，其振动必然带来了整车的振动噪声,影响了汽车的整车性能。对变速箱动态特性的仿真与实验研究，可以降低其设计制造的成本，而且为变速箱的减振降噪提供了理论上的依据。因此，对变速箱动态特性的仿真与研究具有十分重要的意义。
　　本论文以模态仿真分析与振动噪声实验测试及其信号处理为中心，并结合某重型汽车变速箱来进行变速箱动态特性的研究。以某重型汽车变速箱作为实验对象，对其箱体进行有限元模态仿真分析；针对变速箱实际状况中的故障机理及其振动特性，设计了振动与噪声的测试系统，对采集到的振动与噪声信号进行PSD分析和传递函数估计分析，并结合了齿轮的啮合频率在PSD分析曲线上的分布情况，来研究变速箱的动态特性。
　　结果证明，模态仿真分析指出了变速箱设计较薄弱的区域，并且为其结构优化设计提供了依据，其对变速箱动态特性的研究具有十分重要的意义；振动与噪声信号的PSD分析和传递函数估计分析是两种研究变速箱动态特性的有效方法。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外的发展现状及趋势

1.3 本文的主要研究内容

2 变速箱振动与噪声的测试方法及功率谱分析理论

2.1 变速箱的振动机理及箱体振动

2.2 变速箱振动与噪声的测试方法

2.3 功率谱分析理论

3 模态分析的基本理论

3.1 模态分析的理论

3.2 模态的参数识别

4 某重型汽车变速箱箱体的有限元模态仿真

4.1 有限元法的基本理论

4.2 箱体的简化及其有限元模型

4.3 箱体的自由模态仿真分析

4.4 模拟实验状态下的箱体约束模态仿真分析

4.5 本章小结

5 某重型汽车变速箱振动与噪声的实验研究

5.1 某重型汽车变速箱振动与噪声信号的测试

5.2 振动与噪声信号的PSD分析

5.3 齿轮啮合频率与振动噪声信号PSD曲线的分析

5.4 振动与噪声信号的传递函数估计分析

6 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢