鞏招兵

摘 要：經(jīng)濟和科技的飛速發(fā)展讓我國所有產(chǎn)業(yè)都發(fā)生了一定的影響，尤其體現(xiàn)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(xiàn)問題的，高負荷的工作狀態(tài)下，齒輪自身所承受的壓力增加，非常容易造成齒輪失效。

關(guān)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(jù)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(fù)雜性和誤差性，往往在經(jīng)過一系列復(fù)雜的計算公式之后所取得的結(jié)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?zāi)M研究，根據(jù)齒輪自身所發(fā)生的狀態(tài)改變來分析。這種方式雖然能夠直觀的看到實驗結(jié)果，了解齒輪所受沖擊力，卻無法明確各個環(huán)節(jié)對齒輪所產(chǎn)生的影響，尤其是一旦程序在設(shè)定之后無法對其進行修改與優(yōu)化，費時費力;其次是通過虛擬樣機的方式進行實驗?zāi)M，這種方式通常是在系統(tǒng)中錄入經(jīng)典物理學(xué)公式，如力學(xué)、動力學(xué)、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?zāi)M，最終實現(xiàn)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(huán)節(jié)容易把控，已經(jīng)成為當(dāng)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(gòu)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(xiàn)階段國外對于樣機的研究尚未實現(xiàn)將經(jīng)典物理學(xué)加入到樣機之中。而針對這一問題可以通過使用PRO/E聯(lián)合建模軟件，動力學(xué)軟件ADAMS，和有限元軟件ANSYS來整個環(huán)節(jié)進行分析和研究。

1.1 ADAMS與ANSYS之間轉(zhuǎn)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(jié)尾的載荷文件。而ADAMS在使用的過程中會輸出ANSYS系統(tǒng)所使用的文件，以此來實現(xiàn)源源不斷的向ANSYA系統(tǒng)傳輸有效信息，為實驗結(jié)果的準確性提供保障。

1.2 ADAMS系統(tǒng)輸出邊界

要對齒輪的載荷力進行分析時，首先應(yīng)分析的應(yīng)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(huán)節(jié)進行測算的過程并不復(fù)雜，通過計算機模擬可實現(xiàn)，通過ADAMS技術(shù)進行動力學(xué)分析也可得出。

1.3 ANSYS應(yīng)力應(yīng)變分析

在向系統(tǒng)輸入相應(yīng)數(shù)據(jù)進行分析時，應(yīng)通過對網(wǎng)格格式劃分和約束的方式進行?？衫肁DAMS中得到的邊界模型進行實施，通過得出的結(jié)果可清晰的分辨出設(shè)備自身承受應(yīng)變應(yīng)力分布狀況，進而通過分析各個部位的應(yīng)變應(yīng)力大小來具體分辨可能存在問題的部位，并結(jié)合齒輪彎曲的狀況對驗證結(jié)果加以驗證。

2.變速箱齒輪力學(xué)性能分析選擇

通常汽車在發(fā)動時會使用二檔進行發(fā)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(chǎn)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(fā)生斷裂。因此在對齒輪力學(xué)進行分析時，應(yīng)選擇二檔進行檢測。

3.嚙合齒輪動力學(xué)分析

在對嚙合齒輪進行分析的過程，應(yīng)首先建立動力學(xué)仿真模型。這一模型的建立可通過PRO/E來實現(xiàn)，在進行分析時也應(yīng)借鑒ADAMS專用接口來和Mech/Pro進行結(jié)合。為更好的把握每個過程對齒輪自身的影響，可適當(dāng)調(diào)整輸入項和輸出項加以調(diào)整，實現(xiàn)對各個參照物之間的有效轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動的過程中兩者之間不存在轉(zhuǎn)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(yīng)適當(dāng)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(xiàn)彼此之間的碰撞力。此外，為不影響齒輪自身的作用，應(yīng)適當(dāng)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(huán)節(jié)導(dǎo)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(shù)據(jù)，最后在軟件細分網(wǎng)格中加以調(diào)整，各項試驗數(shù)據(jù)調(diào)整之后便可進行實驗。

正確的齒輪受力效果圖應(yīng)表現(xiàn)為齒輪受應(yīng)力分布應(yīng)與梁分布有直接關(guān)系，通常情況下中間所受應(yīng)力應(yīng)較小，而齒輪的周邊也就是輪廓部位所受應(yīng)力應(yīng)較大。

5.結(jié)語

綜上所述，文章立足當(dāng)前環(huán)節(jié)中變速箱齒輪在運轉(zhuǎn)的過程中所面臨的問題，構(gòu)建了一種更加直觀的分析變速箱在運行中所產(chǎn)生變化的系統(tǒng)。文章基于現(xiàn)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(jié)果能夠更加接近現(xiàn)實情況，方便了現(xiàn)階段對于齒輪沖擊力的研究。當(dāng)然，文章研究的內(nèi)容也并不是技術(shù)的終點，應(yīng)以此為基礎(chǔ)，努力發(fā)展新的技術(shù)和手段，提升對于變速箱齒輪沖擊性能分析能力。

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