cae分析的某汽车变速器齿轮轴的设计与优化(附件)【字数：7083】
摘 要现代的汽车由于发动机转速越来越高，转矩变大，使齿轮轴的受力变得更加复杂，并且齿轮轴的受力直接影响变速器的使用性能和寿命。采用原有的数学计算的方法很难对零件进行校正而CAE技术的发展为理论计算提供基础。选择一款电动汽车设计了它的变速器系统，计算相关参数，建立相关零件三维模型，选择变速器齿轮轴对其进行有限元分析，根据它的受力和形变情况对该变速器齿轮轴进行优化。使得变速器相关零件的强度和使用寿命得到提高，为以后的研究提供参考。把CAE分析计算应用到整车的开发设计中，不仅可以提升研发效率，减少因计算而产生的误差，节省开发费用，还可以改善变速器的实用性，为汽车行业提供新的发展方向。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究项目的主要目标 1
第二章 车辆参数和电机的选择 3
2.1 车辆的参数 3
2.2电机的选择和动力匹配 3
2.3 驱动电机的选择 4
第三章 变速器的设计 5
3.1 传动方式和挡数 5
3.2 选择各挡传动比 5
3.3 计算中心距 6
3.4 齿轮的设计 6
3.4.1 齿轮基本参数的确定 6
3.4.2 齿轮强度校核 7
3.5 齿轮轴的计算 9
第四章 三维建模 11
4.1 输入轴的三维模型 11
4.2 输出轴的三维模型 14
第五章 齿轮轴的有限元分析 17
5.1 齿轮轴的受力分析 17
5.2 CAE分析输入轴 17
5.2.1 应用材料 18
5.2.2 分析的类型 18
5.2.3 定义三维特性 18
5.2.4 施加限制 19
5.2.5 载荷的施加 20
5.2.6 网格化 21
5.2.7 分析结果 22
5.3 CAE分析输出轴 23
5.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
分析的类型 23
5.3.3 定义三维特性 23
5.3.4 约束的施加 24
5.3.5 载荷的施加 24
5.3.6 网格化 25
5．3.7 分析 26
第六章 对输出轴进行优化 28
6.1 优化结构 28
6.2 优化材料 28
6.3经济性分析 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 33
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
随着现在计算机技术的发展，利用计算机软件对相关零件的强度刚度稳定性进行校核和计算，已经是工程设计中一种常用的方法，汽车零件结构复杂，导致受力分析变得困难，很难建立相应的数学模型，采用纯计算的方法进行，工作量庞大。采用这种方法整个设计周期较长而且结果准确性不高，投入与收获不对等，对汽车的设计和制造造成阻碍，所以在汽车的相关零件中，汽车辅助设计软件用的较为广泛。齿轮轴是汽车零件的重要组成部分之一，齿轮轴的强度刚度直接影响变速器的寿命和使用性能，因此在对齿轮轴进行设计的基础上，优化是很有必要的。CAE分析技术起着无可替代的作用，并且将在未来的汽车行业占越来越大的比重。有需求就会有发展前景并且CAE技术的应用有利于汽车行业的加速发展。通过优化和其他手段开发出更优越的汽车零部件[1],降低投入的经费，直接使企业的投入减少，收益增大促使企业能够朝着专业化，多功能方向发展，使汽车行业有着新的动力推动发展，使国家的整体制造水平得到极大的提升。
1.2国内外研究现状
在国外，有限元分析已经覆盖了汽车的各个方面，并且在产品的效果上得以显示。现在国外其中很多大型的汽车企业都有使用标准仿真步骤，另外一部分企业在走自主化研究道路，掌握核心技术。CAE技术的应用取得巨大的成绩，根据大数据得出的结论，新车研发费用占总费用的绝大部分，但是在应用CAE分析技术后降到了10%左右。
在这种条件下，我国开始引进先进的设计理念和技术。中国对一些汽车公司开发设计的一些汽车模型的依赖性越来越强。虽然中国汽车行业的CAE技术近年来取得了长足的进步，但在汽车行业，中国的技术仍然不成熟，无论整个车辆部门如何，还是就子部件而言，我们没有能力将CAE完全集成到产品开发和测试中，中国的CAE技术仍有待开发。但一些公司已经开始对部件，子系统，车辆结构以及运动和安全等方面进行有限元分析，并已利用国外资源进行参考，但是其最终结果可能和实际的实验结果偏差较大，这是因为经验不足造成的，我国的分析软件有过不少优秀的，可是缺乏整合并且受到国外更优秀软件的挤压，无法在市场立足，无法进一步完善。CAE技术是制造业的发展方向，我国在CAE分析技术上还需要努力，并且CAE技术在我国汽车行业中的应用范围较广，经过多年的推广和应用，CAE在汽车零部件研发过程中有着不可忽略的重要作用。
1.3研究项目的主要目标
基于车辆的完整参数，本毕业设计将用于改善电动汽车的动力性。通过合理的计算和设计，对电机和变速器的相关参数进行校核和设计，以满足使用要求。将使用相关的机械设计知识,设计电动车变速器某齿轮轴的相关结构，确定其相关尺寸，使用三维软件绘制该传动轴的三维图形，并对其进行CAE分析，在CAE分析的基础上对其进行优化设计。因此此次课题主要研究内容：
1.根据整车参数及主要设计要求进行动力装置选型。
2.通过计算确定该电动汽车传动系统的主要参数。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究项目的主要目标 1
第二章 车辆参数和电机的选择 3
2.1 车辆的参数 3
2.2电机的选择和动力匹配 3
2.3 驱动电机的选择 4
第三章 变速器的设计 5
3.1 传动方式和挡数 5
3.2 选择各挡传动比 5
3.3 计算中心距 6
3.4 齿轮的设计 6
3.4.1 齿轮基本参数的确定 6
3.4.2 齿轮强度校核 7
3.5 齿轮轴的计算 9
第四章 三维建模 11
4.1 输入轴的三维模型 11
4.2 输出轴的三维模型 14
第五章 齿轮轴的有限元分析 17
5.1 齿轮轴的受力分析 17
5.2 CAE分析输入轴 17
5.2.1 应用材料 18
5.2.2 分析的类型 18
5.2.3 定义三维特性 18
5.2.4 施加限制 19
5.2.5 载荷的施加 20
5.2.6 网格化 21
5.2.7 分析结果 22
5.3 CAE分析输出轴 23
5.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
分析的类型 23
5.3.3 定义三维特性 23
5.3.4 约束的施加 24
5.3.5 载荷的施加 24
5.3.6 网格化 25
5．3.7 分析 26
第六章 对输出轴进行优化 28
6.1 优化结构 28
6.2 优化材料 28
6.3经济性分析 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 33
第一章 绪论
1.1研究的背景与意义
随着现在计算机技术的发展，利用计算机软件对相关零件的强度刚度稳定性进行校核和计算，已经是工程设计中一种常用的方法，汽车零件结构复杂，导致受力分析变得困难，很难建立相应的数学模型，采用纯计算的方法进行，工作量庞大。采用这种方法整个设计周期较长而且结果准确性不高，投入与收获不对等，对汽车的设计和制造造成阻碍，所以在汽车的相关零件中，汽车辅助设计软件用的较为广泛。齿轮轴是汽车零件的重要组成部分之一，齿轮轴的强度刚度直接影响变速器的寿命和使用性能，因此在对齿轮轴进行设计的基础上，优化是很有必要的。CAE分析技术起着无可替代的作用，并且将在未来的汽车行业占越来越大的比重。有需求就会有发展前景并且CAE技术的应用有利于汽车行业的加速发展。通过优化和其他手段开发出更优越的汽车零部件[1],降低投入的经费，直接使企业的投入减少，收益增大促使企业能够朝着专业化，多功能方向发展，使汽车行业有着新的动力推动发展，使国家的整体制造水平得到极大的提升。
1.2国内外研究现状
在国外，有限元分析已经覆盖了汽车的各个方面，并且在产品的效果上得以显示。现在国外其中很多大型的汽车企业都有使用标准仿真步骤，另外一部分企业在走自主化研究道路，掌握核心技术。CAE技术的应用取得巨大的成绩，根据大数据得出的结论，新车研发费用占总费用的绝大部分，但是在应用CAE分析技术后降到了10%左右。
在这种条件下，我国开始引进先进的设计理念和技术。中国对一些汽车公司开发设计的一些汽车模型的依赖性越来越强。虽然中国汽车行业的CAE技术近年来取得了长足的进步，但在汽车行业，中国的技术仍然不成熟，无论整个车辆部门如何，还是就子部件而言，我们没有能力将CAE完全集成到产品开发和测试中，中国的CAE技术仍有待开发。但一些公司已经开始对部件，子系统，车辆结构以及运动和安全等方面进行有限元分析，并已利用国外资源进行参考，但是其最终结果可能和实际的实验结果偏差较大，这是因为经验不足造成的，我国的分析软件有过不少优秀的，可是缺乏整合并且受到国外更优秀软件的挤压，无法在市场立足，无法进一步完善。CAE技术是制造业的发展方向，我国在CAE分析技术上还需要努力，并且CAE技术在我国汽车行业中的应用范围较广，经过多年的推广和应用，CAE在汽车零部件研发过程中有着不可忽略的重要作用。
1.3研究项目的主要目标
基于车辆的完整参数，本毕业设计将用于改善电动汽车的动力性。通过合理的计算和设计，对电机和变速器的相关参数进行校核和设计，以满足使用要求。将使用相关的机械设计知识,设计电动车变速器某齿轮轴的相关结构，确定其相关尺寸，使用三维软件绘制该传动轴的三维图形，并对其进行CAE分析，在CAE分析的基础上对其进行优化设计。因此此次课题主要研究内容：
1.根据整车参数及主要设计要求进行动力装置选型。
2.通过计算确定该电动汽车传动系统的主要参数。
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