变速箱产品的仿真解决方案

变速箱是传动系统关键总成之一，其齿轮传动系统的静力特性、动力学特性在变速器设计中备受关注，直接影响着变速箱乃至整机的性能。利用有限元和多体动力学分析软件，建立变速箱齿轮传动系统的三维实体装配模型、有限元模型，进行静力分析、动力学分析，可以得到齿轮传动系统相应的静力特性和动态特性，对指导变速箱的设计、分析优化和减振降噪及齿轮系统使用寿命、可靠性分析意义重大。

ANSYS是美国大型通用有限元分析软件，它集结构、流体、电磁于一身，能为变速箱的设计提供完整的解决方案。ANSYS结构产品模块在变速箱行业的主要应用如下表所示。

在变速箱设计中，需要解决和关注的问题主要包括：

1.     轴及轴系

（1）轴的强度、刚度、动刚度、应力分布、阶梯轴轴肩处的应力集中；

（2）轴的模态、谐响应及振动特性；

（3）转动系统的稳定性和不平衡响应；

（4）轴承的强度、刚度、摩擦、疲劳；

（5）橡胶件密封性；

（6）轴的应力/应变/Dang van疲劳寿命问题。

                       案例1. 轴系转子动力学分析

 2.       齿轮系统

（1）齿轮本身的强度和刚度（变形）；

（2）齿轮的振动

（3）齿轮啮合模拟、齿轮接触应力；

（4）齿轮冲击模拟

（5）齿轮的疲劳寿命、接触疲劳等

                                       案例2. 齿轮啮合过程强度分析

 3.       箱体

（1）箱体的静力学特性（强度）；

（2）箱体的自振频率计算、振动分析；

（3）箱体的动力学特性分析等。

              箱体变形云图                     箱体应力云图

                       案例3.变速箱箱体分析

4.     整体系统

（1）机构运动学和动力学问题，如运动过程模拟；

（2）系统各部件之间的装配、装配压力、过盈配合、间隙配合；

（3）螺栓预紧；

（4）轴、齿轮、箱体的耦合振动；

（5）齿轮啮合、碰撞、噪声以及控制等。

案例4. 齿轮传动系统刚体、多体动力学仿真