某电动汽车变速器齿轮轴的设计及有限元分析(附件)
摘 要本毕业设计在某款电动汽车整车完整技术参数及设计要求的基础上，对电动车进行动力匹配，通过合理的计算设计，确定该汽车传动系统的主要参数。对电动汽车变速器相关零件进行构造设计以符合使用要求。用CATIA对已设计出参数的变速器齿轮轴进行建模与仿真，对成果进行优化设计，用CATIA的建模功能，在变速器齿轮轴参数化建模的基础上，利用CATIA自身的有限元分析(FEA)功能，对齿轮轴模型进行了有限元模型的构成和有限元分析，出了齿轮轴应力等值分布图。因为建模与有限元分析都在CATIA的环境下，所以使得齿轮轴实物建模和有限元分析的效率提高，并为齿轮轴的准确设计提供了有用可行的方法。
目 录
第一章 绪论 1
1.1电动汽车发展意义 2
1.2电动汽车变速器齿轮轴有限元分析的先进性 2
1.3变速器设计基本要求 4
1.4齿轮轴设计基本要求 4
第二章 电动汽车传动系统参数的确定 5
2.1整车介绍及参数 5
2.2电机的选择 5
2.3传动机构布置方案与挡数的选择 8
2.4变速器传动比的选择 9
第三章 变速器齿轮结构的设计及参数的计算 10
3.1齿轮结构的设计 10
3.2齿轮参数设计 10
3.3齿轮材料选择 11
3.4两档齿轮参数计算 12
3.5 齿轮受力计算 12
3.5.1齿轮轴转距计算 12
3.5.2 齿轮受力计算 13
第四章 变速箱齿轮轴的设计 14
4.1齿轮轴材料的选择 14
4.2轴的最小直径 15
4.3齿轮轴的结构设计 15
第五章 变速器齿轮轴的CATIA建模 17
5.1CATIA简介 17
5.2CATIA建模过程 18
第六章 变速器齿轮轴的有限元分析 20
6.1CATIA有限元分析过程 20
6.1.1变速器一轴的分析 22
6.1.2齿轮轴二档
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的有限元分析 26
6.2分析结构优化 28
总结语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1电动汽车发展意义
现如今全世界汽车工业面临金融危机和能源环境问题带来的巨大挑战的状态下，发展电动汽车和实现汽车能源动力性的电气化，促进传统汽车工业的策略转型，是如今要解决的问题，如今我国也出台了许多政策来发展电动汽车产业，政府想加快提高国内电动汽车产业的对国外的竞争力，电动汽车的发展进入关键阶段，机会与困难都有。
电动汽车能成为本世纪大力研究的原因有很多，首先是因为电动汽车是用电机驱动的，大大减少了有害气体的排放，其它污染物也明显减少了许多。发电厂大多建造在城市的郊区人口较少的地方，而且发电厂的场所固定，对人体有害的排放物集中处理并且清除较容易。因为电力能从很多一次能源中获得，如核能、水力、风力、光、热等，这样人们就不用过于担心石油资源的枯竭了。其次，电动汽车能在晚间用电低谷时富余的电力充电，充分利用了发电设备，经济效益得到了提高。
目前汽车市场上是传统内燃机汽车占了绝大部分,但是传统内燃机汽车有气体排放和石油资源短缺这两个难以解决的问题,所以电动汽车被认为是汽车未来真正的发展方向。电动汽车与传统内燃机汽车相比,有无污染尾气排放、基本没有噪声污染及节省石油资源的优点。但是,电动汽车由于续驶里程和动力性等各个方面还有很多不足,当在城市里行驶时,由于交通拥挤,传统汽车平均车速很低,频繁的启动和刹车,使得汽车油耗和尾气排放都急剧的增大,但电动汽车的动力性和续驶里程等要求低,能很好的适应城市道路拥堵的交通情况。由于石油资源的匮乏,伴随着温室效应、有毒尾气排放量增加等环境问题越来越严重,各国已经加剧展开对电动汽车的研究与开发。
1.2电动汽车变速器齿轮轴有限元分析的先进性
汽车的核心部件是变速器，作为动力性的传递、转速的调整以及汽车前进和后退转换的控制装置，影响着汽车的动力性、经济性、舒适性。如今汽车技术发展的越来越快，对变速器构造要求也越来越高。同时变速器关键部件的齿轮及齿轮轴，工作环境越恶劣，越容易损坏。变速器能否平稳高效运转和齿轮及齿轮轴的质量有着重要的关系。
1.3变速器设计基本要求
变速器是汽车的主要传动系统,因此对其建模与仿真的研究是非常重要的。过去经常采用常规的设计理论进行计算分析,使用材料力学的超静定理论和弯曲变形来分析载荷情况,因此所得到的值只是一个近似的数值,与实际情况有很大的差别。而现在经常采用三维建模仿真软件来进行分析，大大提高了准确性。
1.4齿轮轴设计基本要求
目前应用使用最多的传动机构之一是齿轮机构。优点是传动功率范围大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等，在各个行业中应用很广泛。由变速器齿轮轴上连接或固定的其他零件的型号及其尺寸影响的齿轮轴的直径与各段的长度是我们设计所需要考虑的主要方面。而轴与其他零件中间的连接件的设计也非常重要，因为往往它们的设计会影响整个轴的强度与刚度。那么在以上两个方面都满足的时候，还要考虑轴上某些面是否有过大的应力集中。除此之外就是要考虑它在工艺方面的要求。
1.5国内外研究现状的介绍
最近十年，我国对变速器产业开发特别重视，投入了很多财力、人力、物力，十几年前，我国研究的变速器都有一个共同的特点，就是新产品的开发流程是不完善的，伴随着我国这些年科技的快速发展，我国变速器产品开发也越来越成熟，与国外的产品也相差不了多少。?
一个完整的变速器新产品的设计开发一般包括以下几个过程：l.潜 在顾客的信息收集。2.变速器市 场调查、确定开 发方向。3.制定技术方案。4.可行性分析。5?概念设计（道路载荷谱的确定、建立分析模型、Package及静态动态间隙分析等）。
设计方案的研究目标是由市场的需求来确定的，完善设计是为了满足顾客需求，这种设计方法能明显缩短研发周期，成本减小了很多。
我国的汽车及车辆的部件产品在性能上和其他国家还是有着很大的差距，其中很主要的原因就是落后的设计手法，发达国家很早就以分析设计来设计机械产品，他们利用有限元分析、优化设计、可靠性设计等来设计产品，采用有限元分析系统在计算机上进行建模、分析，实现三维设计，提高产品设计的通过率，降低了试验成本，缩短了产品更新周期。而我国的设计方法还在以经验设计为主的二维平面设计阶段，设计完成后在使用中经常改动很多，开发周期就会变的很长，为改善我国的车辆零部件的生产和设计手法的落后的情况，提高市场竞争力，必须开发适合中国国情的汽车及零部件的有限元分析系统，对已有的有限元分析系统进行提高和完善。?
目 录
第一章 绪论 1
1.1电动汽车发展意义 2
1.2电动汽车变速器齿轮轴有限元分析的先进性 2
1.3变速器设计基本要求 4
1.4齿轮轴设计基本要求 4
第二章 电动汽车传动系统参数的确定 5
2.1整车介绍及参数 5
2.2电机的选择 5
2.3传动机构布置方案与挡数的选择 8
2.4变速器传动比的选择 9
第三章 变速器齿轮结构的设计及参数的计算 10
3.1齿轮结构的设计 10
3.2齿轮参数设计 10
3.3齿轮材料选择 11
3.4两档齿轮参数计算 12
3.5 齿轮受力计算 12
3.5.1齿轮轴转距计算 12
3.5.2 齿轮受力计算 13
第四章 变速箱齿轮轴的设计 14
4.1齿轮轴材料的选择 14
4.2轴的最小直径 15
4.3齿轮轴的结构设计 15
第五章 变速器齿轮轴的CATIA建模 17
5.1CATIA简介 17
5.2CATIA建模过程 18
第六章 变速器齿轮轴的有限元分析 20
6.1CATIA有限元分析过程 20
6.1.1变速器一轴的分析 22
6.1.2齿轮轴二档
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的有限元分析 26
6.2分析结构优化 28
总结语 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1电动汽车发展意义
现如今全世界汽车工业面临金融危机和能源环境问题带来的巨大挑战的状态下，发展电动汽车和实现汽车能源动力性的电气化，促进传统汽车工业的策略转型，是如今要解决的问题，如今我国也出台了许多政策来发展电动汽车产业，政府想加快提高国内电动汽车产业的对国外的竞争力，电动汽车的发展进入关键阶段，机会与困难都有。
电动汽车能成为本世纪大力研究的原因有很多，首先是因为电动汽车是用电机驱动的，大大减少了有害气体的排放，其它污染物也明显减少了许多。发电厂大多建造在城市的郊区人口较少的地方，而且发电厂的场所固定，对人体有害的排放物集中处理并且清除较容易。因为电力能从很多一次能源中获得，如核能、水力、风力、光、热等，这样人们就不用过于担心石油资源的枯竭了。其次，电动汽车能在晚间用电低谷时富余的电力充电，充分利用了发电设备，经济效益得到了提高。
目前汽车市场上是传统内燃机汽车占了绝大部分,但是传统内燃机汽车有气体排放和石油资源短缺这两个难以解决的问题,所以电动汽车被认为是汽车未来真正的发展方向。电动汽车与传统内燃机汽车相比,有无污染尾气排放、基本没有噪声污染及节省石油资源的优点。但是,电动汽车由于续驶里程和动力性等各个方面还有很多不足,当在城市里行驶时,由于交通拥挤,传统汽车平均车速很低,频繁的启动和刹车,使得汽车油耗和尾气排放都急剧的增大,但电动汽车的动力性和续驶里程等要求低,能很好的适应城市道路拥堵的交通情况。由于石油资源的匮乏,伴随着温室效应、有毒尾气排放量增加等环境问题越来越严重,各国已经加剧展开对电动汽车的研究与开发。
1.2电动汽车变速器齿轮轴有限元分析的先进性
汽车的核心部件是变速器，作为动力性的传递、转速的调整以及汽车前进和后退转换的控制装置，影响着汽车的动力性、经济性、舒适性。如今汽车技术发展的越来越快，对变速器构造要求也越来越高。同时变速器关键部件的齿轮及齿轮轴，工作环境越恶劣，越容易损坏。变速器能否平稳高效运转和齿轮及齿轮轴的质量有着重要的关系。
1.3变速器设计基本要求
变速器是汽车的主要传动系统,因此对其建模与仿真的研究是非常重要的。过去经常采用常规的设计理论进行计算分析,使用材料力学的超静定理论和弯曲变形来分析载荷情况,因此所得到的值只是一个近似的数值,与实际情况有很大的差别。而现在经常采用三维建模仿真软件来进行分析，大大提高了准确性。
1.4齿轮轴设计基本要求
目前应用使用最多的传动机构之一是齿轮机构。优点是传动功率范围大、效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等，在各个行业中应用很广泛。由变速器齿轮轴上连接或固定的其他零件的型号及其尺寸影响的齿轮轴的直径与各段的长度是我们设计所需要考虑的主要方面。而轴与其他零件中间的连接件的设计也非常重要，因为往往它们的设计会影响整个轴的强度与刚度。那么在以上两个方面都满足的时候，还要考虑轴上某些面是否有过大的应力集中。除此之外就是要考虑它在工艺方面的要求。
1.5国内外研究现状的介绍
最近十年，我国对变速器产业开发特别重视，投入了很多财力、人力、物力，十几年前，我国研究的变速器都有一个共同的特点，就是新产品的开发流程是不完善的，伴随着我国这些年科技的快速发展，我国变速器产品开发也越来越成熟，与国外的产品也相差不了多少。?
一个完整的变速器新产品的设计开发一般包括以下几个过程：l.潜 在顾客的信息收集。2.变速器市 场调查、确定开 发方向。3.制定技术方案。4.可行性分析。5?概念设计（道路载荷谱的确定、建立分析模型、Package及静态动态间隙分析等）。
设计方案的研究目标是由市场的需求来确定的，完善设计是为了满足顾客需求，这种设计方法能明显缩短研发周期，成本减小了很多。
我国的汽车及车辆的部件产品在性能上和其他国家还是有着很大的差距，其中很主要的原因就是落后的设计手法，发达国家很早就以分析设计来设计机械产品，他们利用有限元分析、优化设计、可靠性设计等来设计产品，采用有限元分析系统在计算机上进行建模、分析，实现三维设计，提高产品设计的通过率，降低了试验成本，缩短了产品更新周期。而我国的设计方法还在以经验设计为主的二维平面设计阶段，设计完成后在使用中经常改动很多，开发周期就会变的很长，为改善我国的车辆零部件的生产和设计手法的落后的情况，提高市场竞争力，必须开发适合中国国情的汽车及零部件的有限元分析系统，对已有的有限元分析系统进行提高和完善。?
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1417.html
