格特拉克变速箱箱体振动分析及优化

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）格特拉克变速箱箱体振动分析及优化李秋芳二〇一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501109广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）格特拉克变速箱箱体振动分析及优化李秋芳指导教师姓名、职称：袁清珂教授学科(专业)或领域名称：机械工程学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：2018年5月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScienc

2、e)VibrationNoiseAnalysisandOptimizationaboutgear-boxofGRTRAGMasterCandidate:LiQiufangSupervisor:Prof.YuanQingkeMay2018SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要汽车产业的快速发展改善了人们的生活，与此同时，汽车变速箱作为汽车传动系统的重要一部分，在行驶过程中

3、的振动问题越来越突出，影响着汽车整体的性能与驾驶的安全性。通过ADAMS对格特拉克汽车变速箱齿轮传动系统的运动仿真分析，得到变速箱箱体各轴承孔的受载情况，之后对箱体进行相关的有限元仿真，能够了解变速箱箱体在较为恶劣的一档、倒挡工况下的位移云图、应力云图与各阶固有频率下的振型图，最后设定提高变速箱箱体第一阶固有频率和减轻箱体质量为目标，对变速箱箱体进行基于遗传算法下的多目标优化。本文通过对江西省格特拉克(江西)传动系统有限公司赣州工厂实验室的一台三轴式手动变速箱进行分析和研究，具体完成的工作任务如下：1)了解格特拉克变速箱的工作原理，分析变速箱

4、产生振动的原因，通过这些理论知识的学习，为接下来的分析做好基础。在三维软件Pro/E中对手动变速箱各零部件进行绘制，如箱体、输入轴、中间轴等，最后再装配成一个整体，完成对三轴式手动变速箱的三维建模。2)将变速箱中的传动结构系统的三维模型通过中间文件的形式导入到运动仿真软件ADAMS中，建立了变速箱的齿轮传动系统虚拟仿真模型，对该传动系统进行一档、倒挡下的仿真加载，可以获得各传动轴上各轴承受力情况。提取一档跟倒挡时的齿轮啮合力，与经典机械设计公式计算的齿轮啮合力进行误差比较，验证齿轮传动系统运动仿真模型的正确性。最后完成变速箱箱体上各轴承孔在一

5、档和倒挡工况下的受力大小。3)在有限元分析软件Workbench中完成变速箱箱体的网格划分，设置与实际工况相近的边界条件及受载情况，完成变速箱箱体的静力学分析以及模态分析，得到变速箱箱体的应力云图、位移云图以及各阶固有频率下的振型图，对箱体的动态特性以及薄弱位置有了清晰的认识。4)设定提高变速箱箱体第一阶固有频率和减轻箱体质量为目标，对变速箱箱体进行遗传算法多目标优化。考虑到箱体安全可靠性，最后选取DP4这种方案，虽然箱体质量略微增加1.889%，但是总位移降低9.4063%，应力降低20.3887%，第一阶固有频率提升4.379%。I广东工

6、业大学硕士学位论文关键词：手动变速箱；运动学仿真分析；有限元分析；多目标优化；遗传算法IICONTENTSABSTRACTTherapiddevelopmentofautomobileindustryhadimprovedpeople’slife.Meanwhileautomobilegearboxes,asanimportantpartofautotransmissionsystem,hadterriblenoisewhentheywereatworkandhadinfluenceonautofunctionsanditsdrivingsa

7、fety.UsingADAMStodokinematicsimulationanalysisofGETRAGautomobilegearbox,wecangaintheloadsofeachbearingholesanddofiniteelementsimulationanalysissoastogetinformationofdeformableposition,deformabledegreeanddynamicfeaturesofthegearbox.Toimprovetheirfirstnaturalfrequencyanddimin

8、ishboxmass,boxesweredonemultiobjectiveoptimization.Thepaperdidanalysesandresearche