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大學(xué)生方程式賽車行星齒輪箱的優(yōu)化設(shè)計(jì)

行星齒輪箱由于其傳輸效率比較高，而且受空間的限制比較小，因此在現(xiàn)代汽車中得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)尺寸緊湊、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，因此很適用于方程式賽車。介紹了大學(xué)生方程式賽車行星齒輪箱的輕量化設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，采用迭代優(yōu)化的方法對變速器進(jìn)行最佳匹配。從現(xiàn)有的市場調(diào)查得知，印度生產(chǎn)的行星齒輪箱不能滿足高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，因此對其設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

變速器的減速比是一個(gè)固定的參數(shù)，所研究的變速器減速比在6.2∶1～6.5∶1范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)中要對齒輪系傳動比進(jìn)行優(yōu)化。采用數(shù)學(xué)建模的方法進(jìn)行計(jì)算，并且運(yùn)用了CAD工具進(jìn)行運(yùn)動模擬，從而得出齒輪的運(yùn)動特性。為了減小齒輪箱的體積，減輕齒輪箱的質(zhì)量，采用迭代方法對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬測試。關(guān)于軸承的選擇，則通過計(jì)算作用到軸承的力以及軸承的標(biāo)準(zhǔn)件來確定。而齒輪軸則需要根據(jù)力的計(jì)算和結(jié)構(gòu)的需要來確定其尺寸和形狀。為了使齒輪系的安裝更加方便，需要設(shè)計(jì)齒輪套，其結(jié)構(gòu)需要通過靜態(tài)模擬分析來確定。最后還需要進(jìn)行熱特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果對齒輪箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

最終設(shè)計(jì)的行星齒輪箱結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖1可見，所設(shè)計(jì)的行星齒輪箱具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)，如果將其應(yīng)用到現(xiàn)代汽車的設(shè)計(jì)中，將有助于汽車的輕量化設(shè)計(jì)。

Soovadeep Bakshi et al. SAE 2014-01-1780.

編譯：張冬冬