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landdfq

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[资源] 一汽解放-基于MASTA的某重型变速器性能开发

基于MASTA 的某重型变速器性能开发
by
马振辉赵军吴仕赋赫建勇谷鸣宇

摘要：本文主要介绍某重型车12 档变速器性能开发的过程及方法。运用设计与仿真相结合的方法进行设计开发，最终通过台架试验进行产品验证。通过构建MASTA 模型对整个变速器系统进行计算分析，主要分析内容包括可靠性、NVH、传动效率，设计完成后进行台架试验验证。通过与台架试验对比的方式为设计仿真积累经验，提高变速器正向开发的能力，缩短开发周期，节约开发成本。

关键词：MASTA、可靠性、NVH、传动效率

0 前言
随着我国经济的快速发展，国内市场对重型商用车的需求越来越多。客户对重型商用车的品质也提出了更高的要求。为满足整车可靠性，NVH，传动效率等方面的要求，重型商用车传动系统尤其是变速器总成的设计也必须达到更高的水平。
本文重点介绍某12档重型车变速器性能开发过程，及试验结果与仿真计算的对比情况，论证了性能开发在产品开发过程中的支撑作用。

1 设计方案及模型构建
变速器设计需求12个前进挡，2个倒档；发动机最大输入扭矩2300Nm；B10寿命150万公里；台架试验噪声低于91dB(A)；传动效率大于95%。

为满足档位及速比需求采用主箱加副箱的倍档组合式设计（图 1）。主箱有6个前进挡、1个倒挡，副箱有高、低2个档位。变速器的主箱和副箱均采用双中间轴结构，缩短总成长度，增加扭矩容量，降低总成重量。为保证加工及装配的方便，主箱采用直齿轮设计，副箱采用斜齿轮设计。主箱输入轴，二轴，副箱输出轴，及装配在上边的齿轮均是浮动设计，主箱采用齿套换挡，副箱为锁销式同步器换挡。

应用MASTA 软件搭建仿真模型（图2），应用柔性化建模方法，导入壳体刚度矩阵。可以使得计算结果更为准确。根据设计条件定义计算边界条件

考虑重型变速器轴齿材料质量的稳定性要求和国内钢厂的能力。为保证变速箱可靠性，齿轮材料选用２０ＣｒＮｉＭｏ；考虑工厂现有的齿轮生产能力主箱齿轮采用滚齿加剃齿工艺加工；副箱齿轮采用滚齿加磨齿工艺加工。齿轮均采用渗碳淬火处理。加工完成后对齿轮进行喷丸强化。
根据设计输入定义计算边界，齿轮材料使用如下Ｓ－Ｎ曲线（图３、图４）。根据加工能力定义计算齿轮精度。主箱齿轮计算精度等级定义为８极（根据ＩＳＯ１３２８）；副箱齿轮计算精度等级定义为７极（根据ＩＳＯ１３２８）。齿轮齿面粗糙度定义为Ｒａ０．８，齿根粗糙度为Ｒａ１．６。

２可靠性设计仿真及试验验证
根据整车道路试验采集的实际载荷谱转化出变速器１５０万公里计算载荷谱。利用此载荷谱对变速器进行设计仿真和试验验证。
齿轮的计算结果（表１）显示齿轮的弯曲疲劳安全系数大于１．２，接触疲劳安全系数大于１。齿轮强度满足设计载荷谱要求；由轴承的计算结果（表２）可以看出，轴承安全系数较高，错位量较小。满足设计载荷谱要求......

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