齿轮传动系统CAE分析技术应用

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1、福田雷沃重工2009经销商年会齿轮传动系统齿轮传动系统齿轮传动系统齿轮传动系统CAECAECAECAE分析技术应用分析技术应用分析技术应用分析技术应用福田雷沃重工冷峻2010年10月14日1福田雷沃重工2009经销商年会目录一、齿轮传动系统CAE业务设计Contents二、齿轮传动系统关键部件和问题三、齿轮传动系统计算工具四、齿轮传动系统分析流程五、应用案例六、应用不足2福田雷沃重工2009经销商年会一、齿轮传动系统CAE业务的设计虚拟验证（CAE）结构耐久性分析结构被动安全分析车辆动力学分析整车匹配分析NVH分析流体（CFD）分析专业系统分析载荷谱

2、采集发动工机电作安驾发驾驾全驶车机整整结动驾整舱冷驶驶液路部结结结结架室辆构结整驶车进三却室室传压面件构构构构构车车机排载模构车室通维系动控载扭强刚寿优OEOE动运荷动经态模悬振内气流统采制系制荷矩CDCD力动力济置过噪暖冷度度命化计测态动噪噪场匹统性谱载分分评分认认学学算性性试分匹分声、配性性分的荷证证分分分分配声声能能能析析估析分分析析分析分析分分分温分析分采谱析析析析析度析分分析集的析析析析析析场采分集析3二、齿轮传动系统关键部件和问题福田雷沃重工2009经销商年会4福田雷沃重工2009经销商年会三、齿轮传动系统计算工具2009年前1拖拉机专用

3、齿轮计算软件（JB/T9837-1999：拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法）2利用EXCEL表自编的程序主要优点：计算齿轮简便快速；主要缺点：不能系统的考虑箱体、轴的变形对齿轮啮合的影响，不能系统计算箱体、轴强度及轴承的寿命。5福田雷沃重工2009经销商年会三、齿轮传动系统计算工具2009年后英国Romax工具优点：集成化系统模型的解决方案缺点：部分计算参数需要根据企业产品进行标定6四、齿轮传动系统分析流程福田雷沃重工2009经销商年会建立轴的计算模型、齿轮副、箱体的有限元模型（不考虑箱体强度和变形对齿轮副的影响时，可不建箱体模型，系统默认轴承外圈与大

4、地刚性连接）、建立传动系模型、定义载荷工况和齿轮箱载荷谱、输出计算报告，分析流程如下图轴、齿轮材料轴的模型轴的模型轴承库定义载荷工传动系统模输出计算况和齿轮箱型报告载荷谱箱体的有齿轮副模型限元模型计算参数精度等级计算标准的设置7五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会某拖拉机传动系统(18+6)，下图为变速箱计算模型主要组件：•轴•轴承•齿轮•其它8五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会1建立轴模型9五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会2齿轮副的建立齿轮建立直接输入参数即可，参数界面见图10五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会3轴的

5、装配组件将建好的齿轮等组件及轴承安装相应的轴上，形成轴的装配组件11五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会4建立传动系统12五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会5定义轴、齿轮的材料属性13五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会6定义齿轮承载能力计算标准齿轮表面粗糙度定义界面齿轮计算标准定义界面齿向载荷分布系数KHβ计算方法界面14五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会7定义档位和工作循环低1档齿轮功率流传递定义工作循环，输入每个档位的当量载荷大小及时间，界面如上图高1档齿轮功率流传递15五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会8轴

6、承计算结果ISO281和Adjusted方法•从右上表各个轴承总的分析结果。这些结果采用了ISO寿命、ISO损伤、Adjusted寿命、Adjusted损伤的方式进行表达。这些参数的解释如下：•ISO寿命使用标准公式计算轴承寿命，并假设无内部间隙，轴承位置完全校准和一定比例的轴向和径向载荷。•ISO损伤描述在载荷谱中由ISO寿命计算产生的所可能发生的损伤百分比。•Adjusted寿命使用真实的条件对轴承寿命进行计算。这些条件包含了内部•间隙、轴承位置的错位误差和轴向及径向误差。16五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会9轴计算结果1软件有两种计算

7、寿命计算方法：•ANSI（美国国家标准协会）/ASME（美国机械工程师协会）和GM（GeneralMotors）方法：•1）ANSI/ASME方法用于设计传动轴在弯某工况下ANSI/ASME方法计算（预测轴直径）结果曲和扭转综合作用下的无限寿命设计，他提供在有限载荷块谱（幅值与频次），预测轴直径的大小；•2）GM（GeneralMotors）方法：有限高周疲劳寿命分析；GM（GeneralMotors）方法计算（疲劳损伤）结果17五、应用案例福田雷沃重工2009经销商年会9轴计算结果2ROMAX和设计手册相结合的轴强度计算方法ROMAX中利用ANSI

8、/ASME方法和GM方法，需要材料的S_N曲线和准确的载荷谱，如果材料的S_N曲线和载荷谱不完备的情况下，采