考虑轴承动力传递关系的汽车变速箱瞬态动力学研究--《重庆大学》2012年硕士论文
考虑轴承动力传递关系的汽车变速箱瞬态动力学研究
【摘要】：我国已经成为全球最大的汽车制造和销售国，车辆工业已经成为我国国民经济发展的支柱性产业，汽车产业的技术发展已经成为中国汽车工业质量的决定因素。变速箱作为车辆重要的传动部件，朝着更为精密化、复杂化、轻量化的方向发展。在进行变速箱性能测试时，通常利用有限元仿真的方法来进行。
本文利用赫兹接触理论对轴承的受力状态进行了分析，计算了滚动轴承中油膜的厚度。根据其具体工作状态，将滚子与内外圈的弹性变形与轴承内部的油膜变形的集合结合起来，建立了适合于汽车变速箱传动的简化轴承模型，利用显示动力学软件LS-DYNA对变速箱进行计算分析，并讨论分析结果。完成的主要工作有：
首先介绍了轴承仿真的背景和发展现状，介绍了本课题的研究方法。利用赫兹接触理论对轴承进行了静力学分析，推导出了轴承内部滚子的受力情况。
其次，针对MF524变速箱中圆柱滚子轴承的特点，根据轴承内、外圈之间的相对位移量是由于滚动体的变形量和油膜厚度的该变量共同叠加所造成的原理，对滚动轴承刚度的计算寻找了理论依据并推导了计算过程。提出了将轴承的刚度看成接触刚度和油膜刚度串联计算轴承刚度的方法。
然后，根据轴承的力学模型和本课题的研究目的，根据某型号变速箱的实物图，进行齿轮轴有限元建模，建立了简化轴承后的变速箱箱体有限元模型。并对箱体中的材料、接触、加载、约束做出了定义，为计算分析做好准备。
最后，利用LS-DYNA对MF524变速箱进行显示动力学分析，根据箱体轴承应力分布图分析最大应力产生的原因。观察了箱体轴承座附近的应力变化情况。分析结果表明本文的模拟轴承方法可以将力有效的传递给轴承座，但需要考虑建模的误差影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：U463.212【目录】：
摘要3-4ABSTRACT4-81 绪论8-12 1.1 课题背景8 1.2 研究目的及意义8-9 1.3 国内外发展情况9-11
1.3.1 滚动轴承力学模型的发展概况9-10
1.3.2 滚动轴承仿真技术的研究概况10-11 1.4 本课题的研究方法和内容11-122 轴承的赫兹理论应力及摩擦力12-19 2.1 滚动轴承的受力分析12-13 2.2 接触问题分析13-15 2.3 根据 Hertz 理论计算滚动轴承的变形15-17 2.4 赫兹理论的局限性17 2.5 轴承的摩擦力与摩擦力矩17-18
2.5.1 润滑粘度产生的摩擦力矩17-18
2.5.2 载荷引起的摩擦力矩18
2.5.3 自旋摩擦力矩18 2.6 本章小结18-193 滚动轴承的刚度计算19-28 3.1 引言19 3.2 等温状态下的弹流润滑理论19-22
3.2.1 雷诺方程19-20
3.2.2 油膜厚度方程20-22
3.2.3 润滑油的密压方程22
3.2.4 润滑油的粘压方程22 3.3 静态下轴承接触刚度的计算22-23 3.4 考虑弹性流体动压润滑时的刚度计算23-24 3.5 滚动轴承的刚度24-25 3.6 圆柱滚子轴承的刚度计算25-27 3.7 本章小结27-284 简化轴承的有限元模型的建立28-37 4.1 引言28 4.2 一种轴承的分析方法28-29 4.3 变速箱有限元模型的建立29-36
4.3.1 几何模型建立29-30
4.3.2 网格的划分30-32
4.3.3 轴承有限元模型建立32-33
4.3.4 定义材料参数33-34
4.3.5 定义接触方式34
4.3.6 加载约束和载荷34-36 4.4 本章小结36-375 变速箱仿真结果分析与讨论37-48 5.1 引言37 5.2 变速箱体的有效应力应变时间37-38 5.3 变速箱箱体的 von mises 应力图38-44 5.4 箱体轴承座位置的应力44-47 5.5 本章小结47-486 总结48-49致谢49-50参考文献50-54附录54 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录54 B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录54
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