汽車變速箱模態分析
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-19
汽車變速箱模態分析的視頻教程
變速器網格劃分及模態分析
主要采用Simcenter 3D自動網格劃分工具，對變速器殼體進行網格劃分和殼體之間螺栓模擬連接，最后對殼體進行了模態求解。將Simcenter 3D的stp導入Hypermesh中進行了模態求解，對比兩個軟件模態求解的固有頻率和振型的結果。
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hypermesh與ansys APDL聯合的齒輪箱模態及靜力分析
1hypermesh網格劃分及輸入ansys apdl的相關設置 2導入ansys apdl的步驟，進行模態及靜力分析
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汽車變速箱模態分析的實例教程
安小龍
仿真應用工程師
汽車變速箱的動態特性是影響汽車振動與噪聲的重要因素，作為多自由度彈性振動系統，變速箱在工作狀態下受到復雜的激勵并產生復雜的振動，嚴重影響著汽車的舒適性。本文以
汽車變速箱箱體
為研究對象，應用
自主有限元軟件Perasim
建立箱體有限元模型，完成變速箱箱體的模態分析，得到了變速箱箱體在低階以及高階單元下的前六階固有頻率與振型。
一、箱體有限元模型的建立
變速箱箱體的幾何結構十分復雜，箱體上分布著包括加強筋、各種圓角以及螺栓連接孔等結構。過小的結構特征對箱體的模態分析幾乎沒有影響，并且由于結構尺寸的影響，導致不必要的計算成本增加。因此，在模態分析之前，需要對箱體的幾何結構作適當的簡化：
（1）去掉各部分箱體之間的螺栓連接，不考慮螺栓的幾何建模；
（2）將箱體上的螺紋孔簡化為光孔，不考慮螺紋的幾何形狀；
（3）去掉小尺寸倒角；
（4）將螺栓連接簡化為被夾緊件接合面之間的綁定約束。
簡化后的變速箱箱體的幾何模型如下圖所示:
圖 1 變速箱箱體幾何模型
劃分網格
PeraSim支持四面體網格以及四面體、六面體混合網格劃分，考慮到箱體復雜的幾何結構，本文使用混合網格劃分。
展開 汽車變速箱的動態特性是影響汽車振動與噪聲的重要因素，作為多自由度彈性振動系統，變速箱在工作狀態下受到復雜的激勵并產生復雜的振動，嚴重影響著汽車的舒適性。本文以汽車變速箱箱體為研究對象，應用自主有限元軟件Perasim建立箱體有限元模型，完成變速箱箱體的模態分析，得到了變速箱箱體在低階以及高階單元下的前六階固有頻率與振型。
一、箱體有限元模型的建立
變速箱箱體的幾何結構十分復雜，箱體上分布著包括加強筋、各種圓角以及螺栓連接孔等結構。過小的結構特征對箱體的模態分析幾乎沒有影響，并且由于結構尺寸的影響，導致不必要的計算成本增加。因此，在模態分析之前，需要對箱體的幾何結構作適當的簡化：
（1）去掉各部分箱體之間的螺栓連接，不考慮螺栓的幾何建模；
（2）將箱體上的螺紋孔簡化為光孔，不考慮螺紋的幾何形狀；
（3）去掉小尺寸倒角；
（4）將螺栓連接簡化為被夾緊件接合面之間的綁定約束。
簡化后的變速箱箱體的幾何模型如下圖所示:
圖 1 變速箱箱體幾何模型
劃分網格
PeraSim支持四面體網格以及四面體、六面體混合網格劃分，考慮到箱體復雜的幾何結構，本文使用混合網格劃分。通過全局以及局部網格控制，劃分該箱體模型共產生337萬單元，箱體的網格模型如下圖所示：
圖 2 箱體網格模型
定義屬性
點擊“屬性”模塊，輸入變速箱箱體的材料屬性，定義為各項同性的線彈性材料，其中彈性模量：210 GPa，泊松比：0.3，密度：7800kg/m3。定義變速箱箱體的截面屬性，并將材料屬性與截面屬性一同賦予給箱體結構。
圖 3 屬性定義界面
二、有限元計算結果
基于Perasim對變速箱箱體進行模態分析，并研究低階與高階單元對箱體模態分析的影響。
展開 1：自動變速箱工作工程（液力傳動——變扭器、離合器等）由于變扭器再傳遞發動機力時有一部分時間是利用液力實現的，因此會形成大量熱能；同時離合器和制動器再工作時產生摩擦力也會產生大量的熱，因此會導致ATF再一定時間內變質
2：自動變速箱工作環境，經常性工作比較苛刻的環境下，由于變速箱工作載荷較大導致其溫度升高，時間久了油自然會變質。
3：自動變速箱使用條件（駕駛員的性情、極限范圍等），駕駛員總是追求動感駕駛模式，變速箱總是在發動機高轉速下完成換擋，長時間得不到高檔位的傳動比，所以變速箱溫度會持續升高從而導致AT變質。
4：變速箱數據參數變化（壓力、摩擦系數等）在某些工作情況下由于一些正常參數下降，導致壓力、摩擦系數的降低而影響其正常運轉。
5：到底怎樣理解某些變速箱的“終身面維護”？（質保范圍內），目前一些汽車廠家直接對汽車打出自動變速箱“終身免維護”的口號，因此導致用戶自始至終都不進行變速箱油的檢查和更換，從而使變速箱達到一定程度的磨損或損壞。其實這些都是不可能免維護的，在使用過程中其油還要發揮其各種作用呢，會影響其標準容量的。所以變速箱養護是很重要的一個環節。
展開 汽車作為現代人們日益依賴的交通工具，不僅消耗了大量的傳統能源，而且對環境造成很大污染。隨著電池技術、控制技術等技術的發展，電動汽車的性能越來越好，成本逐漸降低，電動車將具備與傳統汽車競爭的能力。變速器作為電動汽車動力總成至關重要的一部分，它的NVH (Noise, Vibration, Harshness)[1]性能是影響汽車整體NVH性能的重要因素之一。電動汽車由于沒有發動機等噪聲的掩蓋，變速器噪聲顯得尤為突出。所以在開發設計變速器階段，設計者需要多加考慮。傳遞誤差的大小直接關系到變速器NVH性能的好壞，通過對齒輪想修形可以降低傳遞誤差從而達到降低變速器嘯叫，這種方法簡單實用，并且成本。
2. 傳遞誤差的定義
如果一對完美的齒輪在零載荷下嚙合，漸開線幾何數學規定了從動齒輪與主動齒輪接觸點長度相等，兩者轉動的角度與齒數成比例。但是，實際上由于加工誤差和裝配誤差等的存在，導致從動齒輪在理論位置的前方或后方。從測量的旋轉角度來看，齒輪傳遞誤差]可以表示
式中，TE為傳遞誤差；θ2、θ1分別為從動齒輪和主動齒輪轉角；rb2、rb1分別為從動輪和主動輪半徑。
展開 是指機械變速器每個檔位的變換是借助反映發動機負荷和車速的信號系統來控制換檔系統的執行元件而實現的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。
(3)半自動操縱式變速器:半自動操縱式變速器有兩種型式:一種是常用的幾個檔位自動操縱，其余檔位則由駕駛員操縱;另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換檔。
保養方式
裝備自動變速箱的汽車越來越多。有了自動變速箱，人們可以在一腳油門、一腳剎車之間，完成對汽車的駕駛，非常輕松。如果車主平時忽視對自動變速箱的保養，嬌貴的自動變速箱很容易出現故障。
車主平時最容易忽視的是正確選用和按時更換自動變速箱油。除了平時的正確駕駛外，進行保養的關鍵就是正確"換油"。需注意的是，必須使用制造商規定使用的自動變速器油(ATF)，否則會使自動變速器出現異常磨損。更換自動變速箱油不能在路邊店或汽車美容店進行，因為此操作非常嚴格。國際上的自動變速箱有兩大系列，使用兩個系列標準的自動變速箱油，兩者不能互換和混用，否則會損壞自動變速箱。因此，更換自動變速箱油，車主一定要到特約維修廠或專業的自動變速器維修店去。
常規情況下，自動變速箱汽車每行駛20000公里至25000公里時應清洗保養一次，或遇變速箱打滑、水溫偏高、換擋遲緩、系統滲漏時清洗保養一次。
注意事項:
1.掌握好更換自動變速箱油的周期。
自動變速箱內部控制機構非常精密，配合間隙小，所以大部分自動變速箱換油周期一般為兩年或4~6萬公里。在正常使用的過程中，變速箱油的工作溫度一般在120攝氏度左右，因此對油品的質量要求很高，還必須保持清潔。其次，變速箱油使用時間長了以后會產生油垢，有可能會形成油泥，會加大各摩擦片和各部件的磨損，而且還影響系統油壓，使動力傳遞受到影響。
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