中型客车变速器中间轴的静力学分析[ANSYS]【含CAD图纸+PDF图】
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ANSYS
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中型客车变速器中间轴的静力学分析,机械设计制造及其自动化04级机制1班 谢克意,Click to add your text,1.选题原因,中型客车变速器中间轴是最容易发生脆断的一个关键部件,中间轴组件,具有极其复杂的结构,而且没有成熟的计算方法,我们用ANSYS有限元设计软件中的静力分析来对它进行设计,模拟它的受力及约束情况,最后计算结果表明应力分布合理。设计中出现了应力集中引起的大应力问题,做出了解释和说明。变速器的轴系结构是一个三套轴结构,也先用传统方法来设计,我们用ANSYS有限元设计软件中的静力分析方法对它进行设计,算出实际转速要远大于轴系的自身最低临界值,轴系安全。,2.先进的变速器设计方法的意义,传统的设计方法一般是根据性能要求利用经验公式取初值,然后验算其强度,传动质量指标等,如果不符合要求则根据经验改变某些参数,继续验算,直至符合所有的条件与要求。这种设计方法计算量较,得到的答案仅仅是符合要求的一个解,而一般的经验公式又较保守,对于不符合要求时改变的参数有一定的局限性,导致结果过于保证安全性。产品笨重,而许多性能未必很好甚至变的较差。,3.变速器齿轮分布图,各挡齿轮传动图,由齿轮分布图可得齿轮传动比,中间轴的三维模型,各挡动力传递,Diagram,Diagram,Diagram,Diagram,Diagram,4.有限元分析ANSYS,4.1中间轴建模,通过ANSYS直接建模,以点、线、面、体的顺序建立轴的模型,如下图,4.2等效应力图,4.3应力集中轴段位置,4.4结果分析,由中间轴键槽的断裂处,多发生在直径小于54mm处,这与图中的应力集中最大点十分接近。 ANSYS对中间轴的载荷可以用点在轴上接标出,有利于实时分析与改进,这是有限元分析的在应力集中分析中的重要地方与优势。 分析结果表明:在齿轮向轴身过渡的轴应力较大,而且应力情况比较复杂,通过对比材料的屈服应力极限,在与轴承支撑轴面紧密相连的轴段上轴身直径有变化,所以容易产生应力集中;组合轴承和导轴承之间的轴身段应力情况比较简单,且应力值较小,另外,由应力分布云图可以初步判定,单元和多点约束模拟外载荷通过齿轮传递到中间轴的实际情况 。,5.扩展振动分析,中间轴在运动中会发生振动现象,严重的振动会造成轴段的破坏。中间轴是变速器的关键部件,它受到的激励力来自多方面,振动情况比较复杂。因此对于中间轴的动态特性分析是非常必要的。振动分析是动态特性分析的核心,也是结构强迫振动分析的基础。,5.1影响振动破坏的机械因素,由于制造、安装等因素引起的机械不平衡力主要有: (1)主轴弯曲或有挠度; (2)中间轴上齿轮啮合转动产生的静不平衡; (3)导轴承间隙调整不当; (4)转动部分和固定部分不同心,产生摩擦或碰撞; (5)支持系统刚度不够。,52振动测试,我们使用东方振动研究所的信号分析仪,软件为DASP平台(信号采集和分析),采用南京航天航空大学激振器放大器,以及国产传感器等仪器测试,以下是分析的数据,5.3采用二阶单通道采样分析的结果,5.4测试结果,中间轴扭转振动频率为1260Hz,输入转速为2800r/min,齿数为27,齿轮激振频率为:nZ/60=1260Hz,5.5 数据分析,变速器弯曲振动二阶振动频率(1443Hz)接近输入轴齿轮激振频率(1260 Hz),也降低了中间轴的强度。 变速器中间轴受到输入轴齿轮啮合力(1260Hz)的激振,发生扭转共振,降低了中间轴疲劳寿命,扭转共振导致中间轴断裂的根本原因。,6 致谢,感谢答辩组的各位老师对学生的指导和教
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