轻卡变速器壳体模态分析

轻卡变速器壳体模态分析

1总结2模态分析与改进有限模型分析主要用于计算结构系统的动态特性，明确了解各层频率和振幅的分布，进一步提高产品的使用性，并进行更多的优化改进。目前，模型分析广泛应用于车辆框架、动力系统等部件的动态分析和改进。2.1solidford软件的修改采用某厂提供的变速箱壳体三维模型,变速箱壳体由离合器壳、中壳和后壳组成,利用Solidworks软件再对其进行合理地修改、补充和改进。有限元仿真分析采用ANSYS12.0Workbench软件进行模态分析。2.2生物能源模量及网格划分将变速箱壳体三维实体模型导入ANSYSWorkbench中,开始进行模态仿真分析。设置模态数为15个,变速箱壳体离合器壳、中壳、后壳及输入轴端盖采用压铸铝材料,设置弹性模量为6.9E+10Pa,泊松比为0.3,密度为2.7g/cm3;变速箱后盖采用灰铸铁材料,设置弹性模量为1.1E+11Pa,泊松比为0.28,密度为7.2g/cm3;几何模型各处连接螺栓采用结构钢材料,设置弹性模量为2E+11Pa,泊松比为0.3,密度为7.85g/cm3。变速箱壳通过螺栓联接,离合器壳与变速箱壳体前端面之间及变速箱壳体后端面与输出轴端盖之间,摩擦系数设定为0.2,其他为默认设置。网格划分方法采用智能划分网格,采用四面体划分,共有节点数924047,单元数共有418987。三维模型划分网格结果,如图2所示。2.3无约束边界条件下的模态在利用ANSYSWorkbench求解时,我们提取壳体的前15阶次模态。箱体有限元模型在无约束边界条件下的模态分析,在计算过程中计算了箱体的15阶次并提取了箱体的前9阶非零模态。变速箱壳体的前6阶振型情况,如图3所示。3数据处理和分析试验模态分析是采用数据信号采集仪采集到试验需要的信号,比如应变信号、加速度信号等等,经过试验数据的处理和分析,获得其模态参数。模态试验可以采用单点随机、多点随机及锤击激励等方法,而本次试验采用锤击法进行测试,锤击激振是由带力传感器的力锤敲击壳体来实现的。采取同一点敲击4次并对传递函数取平均值的方法,但是每次锤击避免形成连击的情况,保证每次锤击的力度相差不大,降低结果误差。3.1流场测试布置测试试验采用DASPINV3020-CPCI高性能数据测试分析仪、力锤、三向加速度传感器、信号线、悬吊胶皮绳等仪器设备,测试系统组成,如图4所示。试验选用胶皮带对壳体进行自由支撑,为了使壳体达到较高程度的自由约束状态,选用胶皮带的刚度和阻尼尽可能要小,减少误差。测试布置测点的原则能够充分表征试验分析频段内的各阶振型,保证变速箱壳体开裂位置附近要有测点布置。根据壳体开裂的位置以及厂家的要求在壳体上布置了59个测点作为响应点,每组测试10个测点,总共分六组进行测试,现场测试及测点坐标方向,如图5所示。水平方向为X轴,垂直方向为Y轴,轴向方向为Z轴。将采集到的信号导入DASPV10软件中进行数据处理,根据测点的布置在模态分析软件中建立的简化变速箱线框模型。3.2干扰成分的控制试验所得数据是多种实际因素的影响中含有干扰成分,但是这些误差都控制在误差范围之内的。试验模态取垂直锤击时的前六阶模态进行分析,结果如图6所示。4仿真与试验模态分析的比较变速箱壳体有限元仿真与试验模态分析频率对比表,如表1所示。通过图3与图6的振型以及表1的频率表进行对比,有限元仿真与试验模态分析的前六阶的振型有着较高程度的相似度,通过表1可以看出有限元仿真与试验模态振型相同而频率并不完全接近,忽略一定程度上的实验误差,分析原因可能是仿真模态分析模型与实际模型存在差别,且有限元分析参数设置不够准确。但是变速箱壳体的各阶固有频率的仿真值与试验值的误差都在5%以内,说明有限元仿真的结果可以有效地反映变速箱壳体的物理特性。5转速壳破裂缺陷利用ANSYSWorkbench软件,对变速箱壳体进行有限元仿真,进行自由模态分析;同时采用DASPINV3020-CPCI测试系统完成试验模态分析,得到了低阶频率范围内的振型,两者结果进行对比,频率和振型大体一致,验证了有限元仿真的准确性,将两者方法结合起来,既保存了有限元分析方法的优点,又能依据实际测得数据对变速箱壳体的某些参数进行局部修正,并为后续找出变速箱开裂问题提出修改建议和优化。轻卡变速箱是机械设备的重要结构,其运转状况直接影响到整个系统的正常运行。在变速箱运行过程中,壳体承受着较大的载荷,致使变速箱壳体破裂。根据某厂提供的材料可知,变速箱的中壳与前壳螺栓连接处开裂,将变速箱前壳拆下后,中壳与前壳连接处一部分掉落,如图1所示。变速箱壳体破裂,导致轻卡的使用性能更差,为了提高改善汽车的刚度、可靠性、使用寿命