下载

1下载券

加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究

考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究.pdf

考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究

toxshy
2010-12-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究pdf》,可适用于工程科技领域

年第卷月第期机械科学与技术MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringMarchVolNo收稿日期:基金项目:重庆市科技攻关项目(CSTC,AC)资助作者简介:李武靖(),硕士,研究方向为车辆结构分析及计算机辅助设计杨为(联系人),副研究员,硕士研究生导师,slmtcom李武靖考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究李武靖,杨 为,李延骁,韩国胜(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 )摘 要:为解决如何处理连接或装配关系以正确地进行动力学分析的难题,本文以某汽车变速器的壳体为研究对象,提出了采用多点约束技术来模拟零部件之间的装配关系,建立了该汽车变速器壳体的有限元分析模型,研究了该变速器壳体的固有特性,从应变能的角度提出了优化该壳体动力学特性的措施,得到了提高壳体底部刚度或改变装配方式是提高该变速器壳体动态特性的有效途径的结论。最后进行了模态实验验证,实验结果表明,运用多点约束方法的分析结果较传统方法更接近实验值。关 键 词:变速器壳体多点约束固有特性中图分类号:TH   文献标识码:A     文章编号:()OntheIntrinsicPropertyofaTransmissionHouseConsideringAssemblyRelationshipLiWujing,YangWei,LiYanxiao,HanGuosheng(StateKeyLaboratoryofMechanicalTransmission,ChongqingUniversity,Chongqing)Abstract:Todealwiththeconnectionorassemblyrelationcorrectlyforthedynamicscharacteristicresearch,anautomobile′stransmissionhouseisstudiedTheassemblyrelationshipissimulatedusingthemultipointconstraints(MPC)techniqueTheintrinsicpropertyisinvestigatedbybuildingthefiniteelementmodelofthetransmissionhouseAmethodforoptimizingthedynamiccharacteristicsofthetransmissionhouseisputforwardfromthepointofthestrainenergyTheresultsshowthatthedynamiccharacteristicsoftransmissionhousecanbeoptimizedbyincreasingtheshellbottom′srigidityandchangingtheassemblyrelationshipFinally,theresultsoffiniteelementmethod(FEM)arevalidatedbythemodeexperimentsTheexperimentalresultsshowthattheresultsbyMPCmethodaremoreclosetothetestdata,andbetterthanthatbythetraditionalmethodKeywords:transmissionhousemultipointconstraintsintrinsicproperty  许多工程结构往往是由众多零部件装配而成,其装配形式包括配合连接、螺栓连接、销连接、焊接、胶接等。文献~中,对装配结构进行动力学分析时,没有考虑零部件间的连接配合关系,将装配结构中的各个零件直接合并为一个整体进行分析研究,装配件之间的连接视为刚性连接。在这样情况下的分析结果,不能正确地反映结构的连接或装配关系对动力学特性的影响,缺乏实际应用的参考价值。因此,在进行动力学分析时,如何处理连接或装配关系是进行正确动力学分析的一个至关重要的问题。本文以某汽车变速器的壳体为研究对象,采用多点约束方法模拟零部件之间的装配关系,建立了该汽车变速器壳体的有限元分析模型,对该变速器壳体的固有特性进行了分析。从应变能的角度提出了优化该壳体动力学特性的途径,本文的研究成果有助于进行汽车变速器壳体的动态优化设计,具有一定的理论意义和实用价值。©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet第期李武靖等:考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究 多点约束的理论基础多点约束是对节点的一种约束,即将一个或多个节点的自由度(称为非独立节点自由度)定义为其他若干节点自由度(称为独立节点自由度)的函数,它可表征一些特定的物理现象,如刚性连接、铰接、滑动等,也可用于在不相容单元间进行载荷传递。多点约束的一般形式描述为U=CUCUCU⋯CnUnC()式中:U为非独立节点自由度Ui为独立节点自由度Ci为常数。等式左边为非独立项,右边为独立项C为特殊独立项,称为常数项。多点约束方法具有以下特点:()将两个节点之间的相关运动定义为个自由度,或者是将几个运动平均值定义为个相关自由度。()可将个力分配到结构中相互关联的几个点上。()获得作用于结构或结构部件上的合力。()模拟结构部件之间的铰链或滑动连接。()定义节点的运动分量等。 汽车变速器壳体有限元计算模型的建立汽车变速器壳体的结构比较复杂,壳体上分布有筋板、凸台、轴承孔和螺栓连接孔等。为使计算更接近实际情况,在建立该变速器壳体的有限元模型时,保留了结构的大部分几何细节特征。图 汽车变速器壳体的有限元模型该汽车变速器壳体分为上下两部分,两部分间用螺栓连接。针对汽车变速器壳体几何结构关系,提出了采用多点约束方法来模拟螺栓连接的力学关系,使变速器外壳装配件的边界条件与实际边界条件吻合,在这样的边界条件下动态特性的计算结果更准确。采用多点约束方法处理后的变速器壳体的有限元模型如图所示,该有限元模型采用了四面体实体单元,由个有限单元,个节点构成。壳体材料为铝合金,其弹性模量E=×Pa,泊松比μ=,密度ρ=×kgm。 Lanczos迭代法Lanczos法是一种矢量正交化方法,,其特点是利用一个递推公式产生一个正交矢量矩阵。通过它可把原来的对称矩阵的特征值问题转变为一个三对角矩阵的问题,在保证效率的同时也不会丢根。其原理如下:对于特征值问题(KλM)<=()<TM<=I()式中:K和M为n阶对称正定矩阵λ为系统孤立特征值<为对应的特征向量。K、M、λ和<都是设计参数p的函数,将式()、式()分别对p求导数,可得(KλM)<p=b   ()<TM<p<TMp<=()b=λpMKpλMp<()式()是秩为n的奇异方程组,有无数个解,在式()的约束下,可得唯一解。将式()化成等价方程组,并令<p=x,则(MKλI)x=Mb()  采用截断Lanczos法,任取初始向量x,计算Mb(MKλI)x=v()  为了将方程组的阶数缩低,应使Lanczos向量v在尽量少的特征向量<,<,⋯,<m生成的子空间Vm中,为此采用迭代法选取初始向量x。将式()改写为Kx=λiMxb()  构造迭代算法Kzs=λiMzsbz, z=()  选择初始向量x=zs=K∑sk=(λiMK)kb()  由式()可得v=M(λiMk)sb()式中:s是迭代次数v是特征向量生成的子空间中的一个向量。v=∑nk=ak<k()  由式()和式()得∑nk=ak<k=M(λiMk)sb()  方程两边前乘<TkM,可求出待定系数ak©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet机械科学与技术第卷ak=λiλks<Tkb()即v=∑nk=λiλks(<Tkb)<k()  对于固定的整数r(i<r<n),如取s使λiλis<ε()  ε为控制精度的小数,于是v=∑nk=λiλks(<Tkb)<k()  这时Lanczos缩阶方程的阶数m≤r。 计算结果及分析在MSCPatranNastran分析环境下采用Lanczos法对整个变速器壳体的前阶模态进行了计算,得到了该壳体前阶的应变能分布和振型图。限于篇幅,本文中只列出了壳体的前阶应变能分布图,如图所示。该汽车变速器壳体前阶固有频率及振型描述如表所示。表 汽车变速器壳体前阶固有频率和振型模态阶数固有频率(Hz)振型描述沿Y轴弯曲变形沿Y轴弯曲变形沿X轴扭转变形沿X轴弯曲变形沿X轴扭转变形计算结果表明,该变速器壳体的振动形式以弯曲、扭转振动为主,振动变形较大区域主要集中在壳体上部的筋板处和壳体底部。应变能是指以位移或应变为基本变量所表达的变形能。从振动模态的应变能分布可以知道具有装配关系的机械结构各个部分振动模态的贡献量。如果壳体某阶模态的某个部位的应变能过高,则这个部位的模态应该改变,相应的整个壳体的振动模态也将得到有效的改进,可通过增加这个部位的刚度来提高整个壳体的固有频率,达到改善或优化其动力学特性的目的。汽车变速器应变能的计算结果表明,壳体前十阶模态对应的应变能大多分布在壳体的下半部分,尤其是底部和装配结合处,如要进一步改善变速器壳体的动态特性,壳体底部刚度或改变装配方式是提高该变速器壳体动态特性的有效途径。图 汽车变速器壳体前阶应变能分布图©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet第期李武靖等:考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究 实验验证对变速器壳体进行模态实验以验证分析结果,模态实验的测试框图如图所示。测试系统由被测的某变速器壳体、LMSSCADAS数据采集前端、信号发生器、电荷放大器等设备组成。试验时用橡皮绳将该变速器壳体吊起来,使其处于自由状态。采用单点随机激振激励的方式进行自由模态分析。测点和激振点布置如图所示。实验模态和分析结果的比较如表所示。表 实验结果和分析结果比较模态阶数分析结果(Hz)多点约束传统方法实验结果(Hz)相对误差多点约束传统方法 结论()由于考虑了连接刚度的影响,具有装配关系的汽车变速器壳体固有特性及应变能分析,能准确地反映变速器壳体整体的固有特性。()由应变能的计算结果可知,壳体的应变能值较大部位主要分布在壳体下半部分和装配结合处,这为壳体的动态性能优化设计提供了有效的途径。()本文提出了采用多点约束方法来处理复杂机械结构的装配关系(如螺栓连接等),并应用于某型汽车变速器壳体的固有特性研究中。实验结果表明,运用了多点约束方法的分析结果与实验结果更为吻合。参考文献 杨家华,管华,郭宁军印刷机结构振动的有限元分析J北京工业大学学报,,():~ 郭晓冬,黎勇,张明德汽车变速器模态分析及振动噪声测试实验研究J现代制造工程,,():~ 李德信,吕江涛,应锦春SX型自卸车车架有限元分析模型的建立及动静态特性分析J机械科学与技术,,():~ 常德功,孟兆明,潘悦飞利用ANSYS软件对三叉杆滑块式万向联轴器进行应力分析J机械科学与技术,,S():~ 辛洪兵柔轮齿圈应力的有限元分析J机械科学与技术,,():~ MSCNastranLinearStaticAnalysisUser′sGuide, 杨为,邱清盈,胡建军机械结构的理论模态分析方法J重庆大学学报(自然科学版),,():~ 吴国洋基于灵敏度Lanczos迭代法的摩托车曲轴箱模态分析J重庆工学院学报,,():~ KuwahaH,AlbaY,AklbaMAdvancedtechnologyonnoiseandvibrationinmotorcycleASymposiumonInternationalAutomotiveTechnologyC,:~(上接第页)参考文献 楼智美多自由度振动系统的简正坐标和简正振动模式J力学与实践,,():~ 吴江宁,骆涵秀,李世伦并联式六自由度电液伺服平台J中国机械工程,,():~ TsaiLWMultidegreeoffreedomMechanicsforMachineToolsandtheLikePUSAPatent:, TsaiLWTheenumerationofaclassofthreeDOFparallelmanipulatorsAthWorldCongressoftheTheoryofMachineandMechanismsC,Finland, 马履中,尹小琴一类多自由度并联机构组合弹性减振装置P中国发明专利申请号: 马履中,尹小琴,杨启志等多维减振平台主体机构的分析研究J江苏大学学报(自然科学版),,():~©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/4

考虑装配关系的汽车变速器壳体的固有特性研究

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利