變速箱齒輪沖擊性能分析方法的研究

鞏招兵

摘 要：經濟和科技的飛速發展讓我國所有產業都發生了一定的影響，尤其體現在人們生活水平的提升，對車輛的需求量加大。而對于汽車自身來說，車輛的變速箱是非常容易出現問題的，高負荷的工作狀態下，齒輪自身所承受的壓力增加，非常容易造成齒輪失效。

關鍵詞：變速箱; 齒輪沖擊性能; 分析方法

中圖分類號：U463.212? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1006-3315（2019）04-196-001

汽車變速箱中的齒輪自身稱重能力都是根據嚴格分析之后得出的，通常計算方法是通過簡化的方式，將齒輪簡化為“懸梁臂”計算“懸梁臂”周身承壓來計算齒輪的承壓能力。但這種計算方式存在非常大的復雜性和誤差性，往往在經過一系列復雜的計算公式之后所取得的結果依舊是錯誤的。而如今最多使用的研究齒輪沖擊性的方法有兩種，一種是通過使用物理樣機的方式進行實驗模擬研究，根據齒輪自身所發生的狀態改變來分析。這種方式雖然能夠直觀的看到實驗結果，了解齒輪所受沖擊力，卻無法明確各個環節對齒輪所產生的影響，尤其是一旦程序在設定之后無法對其進行修改與優化，費時費力;其次是通過虛擬樣機的方式進行實驗模擬，這種方式通常是在系統中錄入經典物理學公式，如力學、動力學、有限元等公式，然后在不同階段對齒輪所承受壓力進行實驗模擬，最終實現有效分析齒輪承受沖擊力的效果。這種方式成本較低，并且在實驗的過程中對各個環節容易把控，已經成為當前階段中對齒輪沖擊性能分析的主流方式。

1.實驗流程

國外很多的科研機構都對虛擬樣機有過充分的研究，并且取得了不錯的效果。但現階段國外對于樣機的研究尚未實現將經典物理學加入到樣機之中。而針對這一問題可以通過使用PRO/E聯合建模軟件，動力學軟件ADAMS，和有限元軟件ANSYS來整個環節進行分析和研究。

1.1 ADAMS與ANSYS之間轉化

ANSYS在使用的過程中需要使用到固定格式的文件加以進行，通常是以*.lod結尾的載荷文件。而ADAMS在使用的過程中會輸出ANSYS系統所使用的文件，以此來實現源源不斷的向ANSYA系統傳輸有效信息，為實驗結果的準確性提供保障。

1.2 ADAMS系統輸出邊界

要對齒輪的載荷力進行分析時，首先應分析的應該是載荷譜，通過分析載荷譜確定零件自身的已損情況。而這一環節進行測算的過程并不復雜，通過計算機模擬可實現，通過ADAMS技術進行動力學分析也可得出。

1.3 ANSYS應力應變分析

在向系統輸入相應數據進行分析時，應通過對網格格式劃分和約束的方式進行。可利用ADAMS中得到的邊界模型進行實施，通過得出的結果可清晰的分辨出設備自身承受應變應力分布狀況，進而通過分析各個部位的應變應力大小來具體分辨可能存在問題的部位，并結合齒輪彎曲的狀況對驗證結果加以驗證。

2.變速箱齒輪力學性能分析選擇

通常汽車在發動時會使用二檔進行發動，尤其是部分汽車動力較小、雪地路滑等情況下，多會使用二檔起步。但二檔起步的方式對于齒輪的齒根部位所產生的扭力非常大，加之部分小齒輪的強度非常低，很容易在較大的扭力作用下發生斷裂。因此在對齒輪力學進行分析時，應選擇二檔進行檢測。

3.嚙合齒輪動力學分析

在對嚙合齒輪進行分析的過程，應首先建立動力學仿真模型。這一模型的建立可通過PRO/E來實現，在進行分析時也應借鑒ADAMS專用接口來和Mech/Pro進行結合。為更好的把握每個過程對齒輪自身的影響，可適當調整輸入項和輸出項加以調整，實現對各個參照物之間的有效轉換，具體實施情況如下：

3.1輸入/出軸與齒輪的控制

輸入/出軸與齒輪之間是通過過盈配合的方式進行的，在齒輪自身轉動的過程中兩者之間不存在轉動的情況，因此可通過使用固定搭配的方式進行。

3.2箱體和地面之間的控制

箱體和地面之間存在一定的空隙，在實施控制時應適當添加各級軸承用來維持兩者之間的固定距離。

3.3實體與實體之間的控制

為更好的檢測齒輪之間的摩擦力，可通過使用增加實體的方式更直觀的表現彼此之間的碰撞力。此外，為不影響齒輪自身的作用，應適當從中添加潤滑劑的方式來減小實體之間的摩擦力。

4.嚙合齒輪有限元分析

首先可通過使用PRO/E軟件將實驗中的各個環節導入到ANSYS的Workbench中，軟件自身攜帶的功能會自動向其中添加各項實驗數據，最后在軟件細分網格中加以調整，各項試驗數據調整之后便可進行實驗。

正確的齒輪受力效果圖應表現為齒輪受應力分布應與梁分布有直接關系，通常情況下中間所受應力應較小，而齒輪的周邊也就是輪廓部位所受應力應較大。

5.結語

綜上所述，文章立足當前環節中變速箱齒輪在運轉的過程中所面臨的問題，構建了一種更加直觀的分析變速箱在運行中所產生變化的系統。文章基于現有的物理樣機進行分析，可以說借助了前輩在對于物理樣機研究過程的成果，并加以改進。得到的結果能夠更加接近現實情況，方便了現階段對于齒輪沖擊力的研究。當然，文章研究的內容也并不是技術的終點，應以此為基礎，努力發展新的技術和手段，提升對于變速箱齒輪沖擊性能分析能力。

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