换档机构分析报告最终版(共33页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上AMT电控机械式自动变速器CAE分析报告目录一 主要分析参数二 AMT运动部件刚性分析三 齿扇与12齿齿轮有限元分析四 齿条与17齿齿轮有限元分析五 选档蜗杆与蜗轮有限元分析六 换档蜗杆与蜗轮有限元分析一 主要分析参数1.1 结构拓扑图43齿选档蜗杆17齿齿条齿扇12齿换档蜗杆70齿轴图1 刚性分析的总体结构模型结构拓扑图轴齿扇齿条17齿齿轮43齿齿轮12齿齿轮70齿齿轮选档蜗杆换档蜗杆大地轴固定副fix2旋转副revjoint4齿扇固定副fix2接触contact1齿条接触contact3移动副17齿齿轮接触contact3接触contact4旋转副revjoint
2、143齿齿轮接触contact4接触contact5旋转副revjoint212齿齿轮接触contact1固定副fix3旋转副revjoint370齿齿轮固定副fix3接触contact2选档蜗杆接触contact5旋转副revjoint5换档蜗杆接触contact2旋转副revjoint61.2 AMT零件的材料力学属性轴齿扇齿条17齿齿轮43齿齿轮12齿齿轮70齿齿轮选档蜗杆换档蜗杆材料40Cr40Cr尼龙40Cr尼龙40Cr尼龙40Cr40Cr弹性模量(MPa)2.1e52.1e56e32.1e56e32.1e56e32.1e52.1e5泊松比0.287-0.30.287-0.30.40
3、.287-0.30.40.287-0.30.40.287-0.30.287-0.3密度kg/mm37.85e-67.85e-61.35e-67.85e-61.35e-67.85e-61.35e-67.85e-67.85e-6屈服极限(MPa)785785150785150785150785785强度极限(MPa)9801.3分析方案及参数采用N-1-2-3-4-5-4-3-2-1-N-R-N方案。换挡间隔t=3s,仿真一个循环周期,即仿真时间为36s。选档蜗杆和换档蜗杆为驱动件,转速为n=1000rpm,其中选档时间约为0.1468s,换档时间约为0.157s。仿真模型中,换档的阻力等效为轴的
4、阻力距。选档的阻力为两个回位弹簧。两个回位弹簧的动态阻尼系数为0.5。选取刚体的接触刚度系数为10000。1、2、3、4、5、倒档的换档和摘档的阻力分别为F1-F12。选档行程h1和h2。换档的行程l1-l6(参数均为汽车厂家提供)。二 AMT运动部件刚性分析2.1选档蜗杆、换档蜗杆及轴的等效阻力矩为了实现选档和换档的顺利进行,必须在规定时间周期内完成选档和换档。此外轴上的等效阻力矩的大小必须和换档的时刻相对应。在此,用if函数表达式来写驱动和阻力矩表达式。 图2 选档蜗杆的转速图2表示的是选档蜗杆的转速。选档蜗杆处于反复旋转和静止的交替状态。以下是实现选档蜗杆转速的表达式。2*PI*n*(I
5、F(TIME:0,1,1)-IF(TIME-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-2*t-ATAN(l2/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-2*t-ATAN(l2/52)/b/n-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-4*t-ATAN(l4/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-4*t-ATAN(l4/52)/b/n-h2/a/n:0,1,1)+IF(TIME-5*t-ATAN(l5/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-5*t-ATAN(l5/52)/b/n-h2/a/n:0,1,1)+IF(TIME-7*t-ATAN(l3/52)/b/n:0,1,1
6、)-IF(TIME-7*t-ATAN(l3/52)/b/n-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-9*t-ATAN(l1/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-9*t-ATAN(l1/52)/b/n-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-10*t:0,1,1)+IF(TIME-10*t-h2/a/n:0,1,1)+IF(TIME-11*t-ATAN(l6/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-11*t-ATAN(l6/52)/b/n-h2/a/n:0,1,1)图3 换档蜗杆的转速图3显示的换档蜗杆的转速和图2显示的选档蜗杆的转速类似。以下是实现换档蜗杆转速的表达式。
7、2*PI*n*(IF(TIME-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-h1/a/n-ATAN(l1/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-t:0,1,1)+IF(TIME-t-ATAN(l1/52)/b/n-ATAN(l2/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-2*t:0,1,1)-IF(TIME-2*t-ATAN(l2/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-2*t-ATAN(l2/52)/b/n-h1/a/n:0,1,1)-IF(TIME-2*t-ATAN(l2/52)/b/n-h1/a/n-ATAN(l3/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-3*t:
8、0,1,1)+IF(TIME-3*t-ATAN(l3/52)/b/n-ATAN(l4/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-4*t:0,1,1)-IF(TIME-4*t-ATAN(l4/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-4*t-ATAN(l4/52)/b/n-h2/a/n:0,1,1)-IF(TIME-4*t-ATAN(l4/52)/b/n-h2/a/n-ATAN(l5/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-5*t:0,1,1)+IF(TIME-5*t-ATAN(l5/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-5*t-ATAN(l5/52)/b/n-h2/a/n
9、:0,1,1)+IF(TIME-5*t-ATAN(l5/52)/b/n-h2/a/n-ATAN(l4/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-6*t:0,1,1)-IF(TIME-6*t-ATAN(l4/52)/b/n-ATAN(l3/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-7*t:0,1,1)+IF(TIME-7*t-ATAN(l3/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-7*t-ATAN(l3/52)/b/n-h1/a/n:0,1,1)+IF(TIME-7*t-ATAN(l3/52)/b/n-h1/a/n-ATAN(l2/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-8*
10、t:0,1,1)-IF(TIME-8*t-ATAN(l2/52)/b/n-ATAN(l1/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-9*t:0,1,1)+IF(TIME-9*t-ATAN(l1/52)/b/n:0,1,1)-IF(TIME-10*t-h2/a/n:0,1,1)+IF(TIME-10*t-h2/a/n-ATAN(l6/52)/b/n:0,1,1)+IF(TIME-11*t:0,1,1)-IF(TIME-11*t-ATAN(l6/52)/b/n:0,1,1)图4 轴上的等效阻力距图4所示的轴上的等效阻力距和换档运动对应。即在换档蜗杆运动时,轴上有相对应的阻力距,在换档蜗杆静止时
11、,轴上的等效阻力距为零。最大力矩可达9172.8Nmm。其中阻力矩的等效计算为:阻力矩M力臂52mm M=F*H换挡行程L阻力F 2.2 后处理分析主要包括动态接触力的分析、力矩的分析、接触力FFT频谱分析、力矩FFT频谱分析。图5齿扇与12齿齿轮间接触力图5显示了齿扇与12齿齿轮间接触力的变化规律。其中最大接触力大约在30s的时候,即倒档的换档,接触力达317.321N,如图5所示。另外可知,有接触力的时间段远小于接触力为零的时间段,齿扇与12齿齿轮的接触都是瞬时完成的。图6齿扇与相应齿轮间接触力FFT频谱分析通过对齿扇与齿轮间接触力FFT的变换,得到图6的结果,接触力的峰值出现在低频段,而
12、且没有出现高频响应,就说明不存在高频振动问题。图7 换档蜗杆与蜗轮间接触力对比图7与图5即可知,换档蜗杆与涡轮间接触力与齿扇与齿轮间接触力成一个比例关系。接触力最大值为108.172N。图8换档蜗杆与蜗轮间接触力FFT频谱分析图8与图6的曲线变化规律一致,只是在幅度上有所差异。图8的含义与图6相同。图9 齿条与齿轮间的接触力图9为齿条与齿轮间的接触力,考虑了两个回位弹簧的动态阻尼系数之后,得到的接触力有很大的瞬时冲击,最大冲击力85.595N为平稳时的20N的4.2倍。所以弹簧的瞬时压缩对接触力的影响很大,不能忽略。图10 选档蜗杆与蜗轮间的接触力图10中,选档蜗杆与蜗轮间的接触力在平稳状态下
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