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一种新型自动变速器行星轮系的设计研究

作者:金融论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-10-30

引言

变速箱是汽车变速箱系统的核心组件。当前,车辆变速器可分为手动变速器(MT),机械自动变速器(AMT),电液控制自动变速器(AT),双离合器自动变速器(DSU)和无级变速器(CVT)。本文提出的选择性输出并联行星齿轮系自动变速器是在双离合器自动变速器的基础上开发的。它的工作原理与双离合器自动变速器相似,并且已被组装成原型。

齿轮广泛用于汽车变速器中,并且是变速器和载荷承载的最重要部件之一。由于行星齿轮系具有相同的齿轮比,因此具有体积小,重量轻,结构紧凑,承载能力大,传动效率高,运动平稳等优点,因此已广泛应用于汽车变速器中。然而,在许多应用中,其动态特性(如模态,振动和噪声)是影响行星齿轮系可靠性和寿命的关键因素。因此,在设计行星齿轮系时,应事先知道齿轮系的固有频率,并避免相同频率的共振。

1行星齿轮系的结构设计与模型建立

1. 1行星齿轮系的传动方案和工作原理

The automatic transmission of parallel planetary gear train adopts the ordinary NUW three-element planetary gear train. Its working state is stable and reliable, its process is good, and its manufacturing cost is low. By synthetically considering the speed reduction ratio of transmission, it is reasonable to select the speed reduction ratio of planetary gear train at about 3-4. Selective output parallel planetary gear train automatic transmission can achieve two different transmission ratios of planetary differential transmission and direct transmission through two groups of clutches. Direct transmission is achieved by separating a group of clutches and engaging another group of clutches to fix the gear ring and the planetary frame. At this time, the planetary gear system is equivalent to the ordinary gear transmission and does not have the function of planetary differential transmission, so the planetary gear system at this time does not have the effect of deceleration, its transmission ratio is 1; planetary differential transmission is through a group of separation. Clutch engagement, another group of clutches are separated, so that the ring of teeth and the box are connected, that is, the ring of teeth is fixed, so that the planetary gear train has the function of planetary differential transmission.

Structural Design of 1.2 Planetary Gear Train

In the assembly process, the sun wheel 8 is connected with the middle axle by splines. The AS3552 washer (1 mm thick) 15, AXK3552 thrust needle roller bearing 14 and thrust needle roller washer (thick) 12 are combined into two groups. The thrust needle roller washer (thick) 12 in the two groups is matched with the two ends of the sun wheel 8 respectively, thus defining the axial positions of the left and right planetary shelves 1 and 10. The planetary frame (right) 10 is matched with the middle axle through two pairs of needle roller bearings, three pins are matched with the planetary frame (right) hole respectively, and three planetary wheels are matched with the pin through two pairs of needle roller bearings. Through pin positioning, the planetary frame (left) 1 can be coordinated with pin. Its axial position can be adjusted by AS3552 gasket (< 1 mm thick) 15. The left and right planetary frames are fixed by M8X35 screw n. Tooth rings are connected with meshing teeth of gear rings by means of clamping ring. Load sharing system of elastic parts of clamping rings is adopted. Under the action of unbalanced loads, elastic parts are deformed accordingly, so as to achieve the goal of uniform load distribution among planetary wheels.

3-D Model of 1.3 Planetary Gear Train

将Pro/E应用于3D建模,3D模型爆炸图和行星齿轮系的简化模型。

2行星齿轮系的模态分析

2. 1行星齿轮系模型的材料特性介绍和定义

ANSYS Workbench是用于LAD系统和用户仿真设计的集成平台,用户可以根据需要选择与各种程序模块进行交互。通过Pro/E和ANSYSWorkbench链接导入模型,并设置轮系的齿轮材料属性。在该行星齿轮系中,用于太阳轮和行星齿轮的材料均为20CrMnTi。由于齿圈在热处理期间会发生很大的变形,因此会影响整个行星齿轮系的啮合特性。因此,用于齿圈的材料为40CrMo。模态分析不需要施加载荷,因此仅定义了材料密度,弹性模量和泊松比的三个属性。以上材料属性可以在工程日期中定义。 20CrMnTi材料的密度为7860 kg/mj,弹性模量为2.12 X1011 Pa,泊松比为0.289,40CrMo材料的密度为7850 kg/mj。 2.12 X 1011 Pa,泊松比为0。280 02.2有限元模型网格划分和边界条件定义

在将设备划分为模型之前,应首先设置设备侧面的长度,这对于后续解决方案非常重要。如果将栅格单位设置得太大,可能会导致分割单位失真;如果将网格单位设置得太小,将花费过多的计算时间。考虑到两者之间的关系,将单元侧边长度设置为3 mm,并通过多域扫掠方法将轮系齿轮啮合。接下来,对行星齿轮系施加自由度约束。对于太阳轮,仅需要圆柱(圆柱支撑)约束,它可以限制轴向和径向自由度,而不会限制太阳轮的切向自由度;对于行星齿轮,需要建立局部圆柱坐标系,并且圆柱坐标系的原点位置设置在行星齿轮的中心。定义局部圆柱坐标系后,将激活坐标系,然后限制中心孔中所有节点的:方向的自由度。内齿圈采用工作台。完全固定(fixed),即完全限制了齿圈中所有节点的自由度。完成对自由度的限制后,在“分析设置”中设置前16个固有频率。

2.3行星齿轮系的结构改进分析

从模型的振动模式可以看出,当振动频率达到固有频率时,振动幅度主要在太阳轮的位置,最大振动位移为11.137 mm,10。119 mm,18。613 mm。9. 95 mm,16.872 mm和17.67 mm时,振动幅度远远超过允许的位移,因此首先损坏了太阳轮,导致整个行星齿轮系的损坏,这直接影响了变速箱的正常运行。通过模态分析,可以预先知道行星齿轮系达到共振的大致频率范围,从而通过改变刚度,密度或结构形式来避免行星齿轮系在共振频率下的长期运行。在实际设计中不使用材料,从而避免了零件。破坏。

3结论

本文对并联行星齿轮系自动变速器中的行星齿轮系进行了模态分析,得到了行星齿轮系的前16个固有频率和前6阶振动模式,并得出了材料和方法。未来的自动变速器选择了行星齿轮系的结构。它为实现结构的可行性和完整性提供了理论基础,可以为将来的结构设计提供粗略的参考。因此,如何进一步改善行星齿轮系的结构,提高并联行星齿轮系自动变速器的传动稳定性,降低噪声是下一个研究课题。

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