二軸五檔機械式變速器傳動機構(gòu)設(shè)計含12張CAD圖,五檔,機械式,變速器,傳動,機構(gòu),設(shè)計,12,十二,cad 附 錄 附錄 英文文獻 附錄 文獻翻譯 手動變速箱/減速器的動態(tài)效率建模與分析 摘要 – 為了分析和模擬車輛傳動系統(tǒng)的動態(tài)效率，從理論功率損耗推導(dǎo)出了彈性流體動力潤滑條件下的正齒輪/斜齒輪的公式（EHL）。將直齒圓柱齒輪預(yù)測模型與實測數(shù)據(jù)進行比較，驗證了嚙合效率模型的有效性。采用廣泛應(yīng)用并符合實驗結(jié)果的油攪拌， 風(fēng)阻和軸承功率損耗公式，將應(yīng)用于分析手動傳動系統(tǒng)的效率。根據(jù)變速器各部分的功率損耗公式，建立了基于 Matlab / Simulink 的手動變速器/減速機的動態(tài)傳動效率模型。在新的歐洲駕駛周期（NEDC）下，模擬了特定五速手動變速箱的每個檔位的效率圖。最后，在仿真結(jié)果方面，提出并分析了一種新型變速箱，能夠顯著提高傳動效率。 關(guān)鍵詞：齒輪嚙合功率損耗，油攪拌和風(fēng)阻，動態(tài)傳動效率，建模 1.介紹 車輛驅(qū)動系統(tǒng)的傳動效率通常被視為固定值。然而，傳輸效率總是隨著轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化而變化（Zhao et al。，2009）。為了減少驅(qū)動系統(tǒng)的功率損耗并延長驅(qū)動范圍 （特別是電動汽車），驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)效率建模是首要任務(wù)。由于齒輪傳動廣泛應(yīng)用于機械傳動系統(tǒng)，本文從齒輪嚙合效率的研究入手。 在摩擦系數(shù)方面，齒輪效率調(diào)查可分為三類（Xu et al.，2007）。 第一組研究通過假設(shè)沿著整個接觸表面均勻的給定摩擦系數(shù)來研究齒輪效率。Yao et al.（2001 年）。將摩擦系數(shù)視為常數(shù)。從嚙合區(qū)域的瞬時嚙合效率和平均效率的計算公式是從驅(qū)動功率和負載功率的角度來實現(xiàn)的。第二組依靠公布的摩擦系數(shù)實驗公式。 Xu and Kahraman（2007）列出了適用范圍內(nèi)精確的經(jīng)驗公式。第三組引入彈性流體動力學(xué)潤滑（EHL）行為計算摩擦系數(shù)（Xu et al。，2007）。在流體動力學(xué)，接觸力學(xué)和摩擦學(xué)的基礎(chǔ)上，獲得了廣泛應(yīng)用的公式，但這些公式涉及太多因素，因此復(fù)雜。 對于斜齒輪嚙合功率損耗的更為復(fù)雜的計算和分析，很少提及。 基于 CFD 軟件的油攪拌損失的理論分析和模擬研究是罕見的，而在實驗的基礎(chǔ)上有許多經(jīng)驗公式來預(yù)測油攪拌損失。 Changenet 和 Velex（2007）審查了主要的攪拌計算公式，包括 Terekhov，Lauster，Boos 和 Boness 根據(jù)實驗結(jié)果提出的公式，修改了這些公式，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行了比較。俄亥俄州立大學(xué)機械工程系在石油攪拌損失的理論研究上取得突破（Seetharaman，2009; Seetharaman 和 Kahraman，2009）。他們將油攪拌功率損耗分為四個部分，其中包括齒輪的周邊和面部的阻力損耗，根部灌注造成的功率損耗和油漬功率損耗，以及分別提出的理論公式，并通過實驗進行了演示。但這種方法涉及很多參數(shù)，其數(shù)值解難，因此不實用。 齒輪風(fēng)量功率損耗的計算也基于經(jīng)驗公式。 Eastwick 等人 （2008）提出了根據(jù)實驗結(jié)果提出的湯森和道森提出的擬合公式，并介紹了關(guān)于 CFD 齒輪風(fēng)速模型建立的相關(guān)文章。 Diab 等人 （2004）將重點放在高速風(fēng)電功率損耗方面。 他們首先根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結(jié)了安德森和洛文特哈爾齒輪對的風(fēng)阻計算公式，并給出了實驗數(shù)據(jù)的擬合公式， 并提出了實驗過程和結(jié)果，最后提出了兩種不同的理論方法：尺寸分析和流體流動分析。此外，提供了這些公式給出的結(jié)果與實驗證據(jù)之間的比較。 然而，從整個變速箱的角度來看，對損失的研究和分析很少。 在計算變速箱各部分功率損耗公式的基礎(chǔ)上，Changenet 等 （2006）建立了熱網(wǎng)模型來預(yù)測傳輸?shù)墓β蕮p耗，并展示了其結(jié)果。 但是 Changenet 等 （2006）只是簡單地整合現(xiàn)有公式而不考慮風(fēng)阻。 Timothy（2008）進行了詳細的實驗，以在寬范圍的速度和扭矩范圍內(nèi)提供實驗結(jié)果，這對于展示傳動/減速機的預(yù)測模型是有意義的。 然而，傳輸?shù)幕緟?shù)沒有提供，限制了實驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用以演示具體的預(yù)測模型。 本文著重于考慮各種動態(tài)參數(shù)的齒輪嚙合功率損耗的理論推導(dǎo)和分析，特別是在計算斜齒輪功率損耗的過程中引入雙積分算法。 此外，本文基于 Matlab / Simulink 建立了齒輪箱/減速機的精確傳動效率模型，綜合考慮齒輪箱各部件的功率損耗，并介紹了油攪拌，風(fēng)阻和軸承摩擦等經(jīng)驗公式。 基于許多實驗數(shù)據(jù)擬合。 該模型可以幫助預(yù)測變速箱的傳動效率。 此外，本文提出了一種配置，以分析仿真結(jié)果后提高變速箱的傳動效率。 2.齒輪嚙合功率損失 齒輪嚙合功率損耗可分為兩部分，滑動和滾動功率損耗。 在 EHL 條件下，數(shù)學(xué)模型的準確性主要取決于摩擦系數(shù)，載荷分布，嚙合點位置和油膜厚度。 本文對這些因素進行了研究，推導(dǎo)出嚙合周期內(nèi)平均齒輪嚙合機械功率損耗。 2.1 直齒齒輪 圖 1. 外嚙合齒輪對原理圖 如圖 1 所示，網(wǎng)格循環(huán)被定義為從嚙合點到一對嚙合齒的嚙合點的運動。 行動方向分為四個部分（PC，CB1，PD，DB2），用于計算。 以節(jié)點 P 為原點。 首先計算嚙合點的瞬態(tài)嚙合功率損耗。 它是網(wǎng)格點位置的函數(shù)。 然后分別計算沿著嚙合方向和嚙合方向的積分。 最終得到整個網(wǎng)格周期的平均功率損耗。 根據(jù)嚙合漸開線齒輪的性質(zhì)，除了僅存在滾動速度的節(jié)點之外，在不同的嚙合點上同時存在瞬時滑動和滾動速度。 由于一對齒輪的接合表面的接觸狀態(tài)是連續(xù)的，根據(jù)聯(lián)系力學(xué)（Johnson，1992）的知識，兩個嚙合齒輪的嚙合點的正常速度分量相等。 2.2 螺旋齒輪 斜齒輪的任意橫截面實際上是具有無限小寬度的正齒輪。 螺旋齒輪可以看作無限小寬度的無限正齒輪的積累。 其網(wǎng)格效率的計算與正齒輪的計算相同。 假設(shè)齒輪剛度是恒定的，并且負載沿著接觸線均勻分布。 在從嚙合點到一對嚙合齒嚙合點的一個嚙合區(qū)域中，嚙合點的位置隨時間以及齒輪接觸線的長度而變化。 在此過程中，齒輪接觸線的長度從 0 增加到最大 bt，然后從最大值減小到 0.圖 2 顯示了 兩張照片。一種是漸開線接觸比等于或大于面接觸比，而另一種則是漸開線接觸 比例小于面接觸比。 圖 2. 螺旋齒輪嚙合區(qū)B1 是齒輪前面的接合點，B2 是齒輪背面的接合點。B1E1 被認為是前面的嚙合區(qū)域。 一個嚙合周期從嚙合點開始并在接合點處結(jié)束。 網(wǎng)格劃分區(qū)域 B1B1'B2'B2 分為圖 2 所 示的五個部分，分別計算各部分的功率損耗。 假設(shè) K 是齒輪前面的嚙合區(qū)域中的一個嚙合點。 K 和 P 之間的距離是 s。 假設(shè)有一個足夠小的 dz 長度的接觸區(qū)域，它可以被認為是接觸線 KK'上的一個點。 該區(qū)域和 PP'之間的距離為 x。 將節(jié)點設(shè)為 P 為原點。 嚙合區(qū)域的接觸線的整個長度為 Lall。而這個長度通常變化很小（Pu 和 Ji，2006），其中根據(jù)上述分析，利用雙重積分來計算螺旋齒輪的嚙合效率。 3.軸承的功率損失 傳動系統(tǒng)中的軸承是支撐軸抵抗負載的部件。 軸承功率損耗是由點接觸或線接觸的摩擦引起的。 如今，軸承功率損耗一般分為兩部分，由負載引起的摩擦功率損耗和由潤滑劑引起的粘性摩擦。 4.油攪動功率損失和風(fēng)阻損失 由于齒輪表面和側(cè)面上的油阻力以及在嚙合區(qū)域中潤滑劑的擠壓，存在油攪動功率損失。 在這里，油攪拌可以根據(jù)擬合公式（Changenet 和 Velex，2007; Changenet 等人，2006）表示 5.模型驗證 由于參考文獻中提出的軸承摩擦，油攪拌和風(fēng)阻功率損耗的經(jīng)驗公式是可靠和廣泛應(yīng)用的，本章主要展示了正齒輪嚙合效率模型與參考文獻中的實驗結(jié)果。對于斜齒輪， 本文沒有提供具體的演示，因為斜齒輪的計算公式可以與正齒輪相同的方式推導(dǎo)出來。 本文的模擬（Xu，2005; Chase，2005）來自以前被普遍接受的情況，其中包括兩個正弦齒輪對（23T 和 40T），其傳動比均為 1.仿真參數(shù)負載分布理想。 由于實驗條件的限制，本文采用其他研究者的實驗（Xu，2005）來演示仿真結(jié)果。將齒輪嚙合功率損耗與總功率損耗分開是困難的。 提供了機械效率曲線（Xu，2005）， 包括負載條件下的軸承功率損耗，為了演示齒輪嚙合功率損耗模型，在模擬中應(yīng)考慮負載條件下的軸承功率損耗模型。 通過比較，本文的數(shù)學(xué)模型顯然比周刊的數(shù)學(xué)模型更為準確（Zhou，2004）。有兩個原因一方面考慮齒輪表面粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。與嚙合點的位置相關(guān)的諸如摩擦系數(shù)和油膜厚度的變量被整合。另一方面，在計算每個相關(guān)因素時引入潤滑劑粘度修正因子。與本文的數(shù)學(xué)模型相比，（Xu et al。，2007）的模型僅修改了油膜厚度，而在彈性流體動力學(xué)潤滑的基礎(chǔ)上采用了負荷分布模型。結(jié)果表明，該參考文獻中的模擬結(jié)果與本文和實驗結(jié)果相似。在一定程度上，這意味著負荷分布模型對齒輪嚙合功率損耗模型的精度有一定的影響，這說明了進一步研究的方向。