某汽车变速器倒挡传动系统的动力学分析(附件)【字数：12702】
目 录
第一章 引言 1
第二章 齿轮历史与研究现状 2
2.1齿轮发展历史 2
2.2齿轮研究现状 2
2.2.1振动与噪声控制 2
2.2.2齿轮材料的发展 3
第三章 齿轮系统的激励分析 5
3.1刚度激励 5
3.2间隙激励 5
3.3误差激励 5
3.4外部激励 5
第四章 齿轮传动的非线性分析 7
4.1非线性分析的研究方法 7
4.2汽车变速箱倒挡传动系统模型的建立 9
4.3倒挡传动系统的平移扭转运动微分方程 9
4.4系统中主要参数的确定 10
4.4.1齿轮啮合刚度的数值计算 11
4.4.2影响因子分析与确定 12
4.4.3接触摩擦因子 13
4.4.4穿透容差FTOL 13
4.4.5齿侧间隙及数学模型 14
4.4.6齿轮误差及数学模型 15
4.4.7其它参数的确定 15
第五章 变速箱倒挡动力传动系统动态响应的分析模型 17
5.1方程的坐标变换 17
5.2方程的无量纲化 17
第六章 变速箱倒挡动力传动系统的动态响应分析 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 引言
汽车变速器作为汽车的动力传递装置，对于汽车的性能起到了至关重要的作用。汽车的动力性，舒适性，耐用性，经济性和安全性全都受到传动系统的影响。甚至可以这么说，没有一个好的变速箱的汽车永远都不可能是一台好汽车。
汽车变速箱的作用主要为，第一，通过改变传动比，使汽车具有不同的行驶速度和牵引力，第二，改变动力传递方向，实现倒挡，第三，利用空挡中断发动机动力传递以便发动机能够起动、怠速和换挡。
汽车变速器基本是齿轮传动，齿轮传动系统的好坏对于汽车变速器的性能起到了决定性的作用。齿轮传动是最重要而且应用广泛的传动机构，齿 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
轮传动系统的运转起来是很复杂的，载荷工况多种多样，动力装置也是五花八门，不但会出现由动力输入以及负荷等引发的外部激励，而且也会因为时变啮合刚度、齿轮传动误差和啮入啮出冲击的存在引发内部激励。
本文中根据变速器倒挡传动系统实际结构特征和传递动力的方式，建立了包含时变啮合刚度、静态传递误差以及轮齿侧隙的平移扭转多自由度非线性齿轮动力学模型，并通过牛顿法建立了变速器倒挡齿轮系统的运动微分方程。
模型中主要参数的确定也是齿轮动力学建模过程中的主要工作。其中齿轮啮合刚度为齿轮系统的重要参数，获得啮合刚度的方法主要有经验公式法、有限元法以及实验法等。在本文中为了求得准确的啮合刚度，采用接触有限元对变速器倒挡动力传动系统中的啮合刚度进行求解，并获得随时间变化的啮合刚度波形，通过傅里叶级数转化为齿轮动力学研究中适用的数学模型。本文所研究的齿轮系统属于多啮合副齿轮系统。在以往的研究中，多数学者并未对多啮合副间的相位进行精确定义，通常忽略不计或仅作简单假设。在本文中为了提高分析模型的准确性，对本模型中多啮合副间的相位差进行精确计算。另外，将齿轮系统中的齿侧间隙和齿轮误差分别等效为分段线性函数和简谐函数的数学模型，并根据变速器倒挡齿轮设计公差等级确定间隙和误差数值。系统中的其它参数可以根据经验公式求得，如啮合阻尼等。
第二章 齿轮历史与研究现状
2.1齿轮发展历史
齿轮的使用在公元前就有了，古时候人们发明齿轮来传递动力，在我国汉代，指南车上就用到了齿轮，当时的齿轮是用木料制造或用金属做成的，只能传递轴间的回转运动，而且传动平衡性也难以保证，承载能力也很小。在国外，古罗马时代就有了关于机械传动的记载，木制齿轮被当时的人用于碾磨中，但当时的齿轮的齿形是直线形，这样也是不能保证齿轮传动的的稳定性。瑞典人们在谷物碾磨中使用石头做成斜齿轮用来传递动力，虽然承载能力比木制齿轮提高了不少，但加工起来比较复杂。18世纪初，瓦特发明蒸汽机，紧接着蒸汽机被广泛的运用起来，而蒸汽机的广泛运动也促进了齿轮传动的发展。此外，第一次工业革命的爆发使得大机器进入社会，机器的运转需要传动机构，因为齿轮的优良性能使得其成为传动机构的第一选择，纺织和矿场的机器纷纷使用齿轮，快速而且负荷大的运动使得以前的齿轮不在能够承受其重，因此可以承受大功率、高质量的木制、金属的齿轮被发明出来发明。20世纪初摆线齿轮和渐开线齿轮相继出现。但由于摆线齿轮在制造和安装上比较困难，因此其发展很有局限性，目前只在钟表领域应用。渐开线齿轮传动有很多种类，比如直齿轮、斜齿轮、锥齿轮和蜗杆传动，上个世纪六七十年代我们国家主要采用滚齿加工工艺来加工渐开线齿轮，但是使用此方法生产的齿轮有很多缺点，比如硬度不高，接触强度低、寿命短。但是很多的齿轮由于使用条件很苛刻，不仅对于齿轮的精度的要求很高，而且对于齿轮的各种参数也有很多的要求，在这样的背景下，磨齿加工齿轮的技术很快的发展起来。同时发展起来的还有齿轮的齿型等等一些齿轮的技术参数，因此在直齿轮的基础之上，斜齿轮被发明出来。虽然直齿轮能够满足一般的需求，但是直齿轮本身有很多的缺点，比如寿命短，承载能力等等。因此在后来的机齿轮的使用中，在同样厚度的齿轮，研究人员选择使用可以增加增加接触线长度的斜齿，即斜齿轮，从而获得了更好的力学效能。虽然斜齿轮比较直齿轮有很多的有点，但是缺点也是存在的，它无论在性能上还是加工上，都较直齿轮复杂。后来，经过研究，人们发明了人字形齿轮，但是人字齿轮的加工更加复杂，所以成本升高，对于人形齿轮的应用也是在不断地发展之中。
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