镁合金汽车变速箱壳体强度分析_张少睿
变速器壳体强度有限元分析与试验验证
图 3 变速器一挡受力分析
表 1 齿轮传动力
N
主箱常啮 合齿轮对 主箱一挡
齿轮对 副箱常啮 合齿轮对 副箱减速
齿轮对
圆周力 Ft 16 449． 6 31 977． 5 50 449． 6 127 607． 9
径向力 Fr 6 177． 4 12 281． 6 19 455． 5 66 479． 5
目前可查的箱体建模方法有3利用结构单元模拟齿轮轴承和齿轮轴建立载荷传递路径建立齿轮箱的有限元分析模型种是将由材料力学方法得到的轴承力以一定的分布方式加载到轴承孔上建立箱体的有限元分析模型利用实体单元模拟齿轮轴承和齿轮轴建立载荷传递路径建立变速器壳体的有限元分析模型建模方法简单方便但都没有考虑齿轮轴和轴承刚度对箱体强度的影响特别是对于箱体轴承孔强度的影响
通常分析变速器壳体强度比较有效的方法是有限 元法。应用有限元法的关键在于建立合理的有限元分 析模型。目前可查的箱体建模方法有 3 种，第 1 种是 利用结构单元模拟齿轮、轴承和齿轮轴建立载荷传递 路径，建立齿轮箱的有限元分析模型［1］； 第 2 种是将由 材料力学方法得到的轴承力以一定的分布方式加载到 轴承孔上，建立箱体的有限元分析模型［2 － 6］； 第 3 种是 利用实体单元模拟齿轮、轴承和齿轮轴建立载荷传递 路径，建立变速器壳体的有限元分析模型［7］。前 2 种 建模方法简单、方便，但都没有考虑齿轮轴和轴承刚度 对箱体强度的影响，特别是对于箱体轴承孔强度的影 响。后一种建模方法考虑的影响因素较全，但轴承和 齿轮的建模比较复杂，有限元计算也比较耗时。
验值对比情况如图 11 所示。
图 11 计算值与试验值对比
在图 11 中，应力相对误差位于 20． 0% 以内的测 点有 8 个，其中 9 号测点的误差最小，为 2． 6% ； 误差 位于 20． 0% ～ 30． 0% 的测点有 2 个，它们是 5 号和 10 号测点，其 误 差 分 别 为 27． 8% 和 20． 8% ，5 号 测
AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺模拟及优化
WU Futao1，, WANG Juan3 , LI Xin3 , TAN Jianbo1，
(1. School of Material Science and Engineering, Hcbci University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hcbci 050018, China； 2. Hebei Key Laboratory of Material Near-net Forming Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China； 3. Tangshan Caofeidian J idong Equipment Mechanical Foundry Company Limited, Tangshan, Hebei 063200, China.)
收稿日期：2020-10-29；修回日期：2020-12-01；责任编辑：张士莹 基金项目：河北省重点研发计划项目(18211021D) 第一作者简介：吴复涛(1997—)男，畐建龙岩人，硕士研究生，主要从事金属基复合材料方面的研究. 通讯作者：谭建波教授.E-mail： tanjanl9 98@ 吴复涛，王娟，李鑫，等.AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺模拟及优化[J].河北科技大学学报,021,2(3)304-310. WU Futao, WANG Juan, LI Xin, et al.Simulation and optimization of low pressure casting process for A1S19Mg gearbox shell[J].Journal of Hebei University of Science and Technology.2021.42(3) : 304-310.
稀土镁合金的研究现状及应用
稀土镁合金的研究现状及应用杨素媛,张丽娟,张堡垒(北京理工大学材料科学与工程学院,北京 100081)摘 要:镁合金具有质轻、高比强度、高比刚度等优异性能。
但其强度不高,高温性能较差,为了改善其性能,在熔炼过程中加入稀土制成具有高强、耐热、耐蚀等性能的稀土镁合金,大大增加了材料的抗拉强度、延展性及抗蠕变性能,从而使镁合金在航空航天、汽车工业及电子通讯行业得到了广泛应用。
总结了稀土对镁合金的净化和阻燃作用,分析了稀土元素对合金组织和性能的影响,综述了稀土耐热镁合金、稀土高强镁合金、稀土阻燃镁合金的研究现状,并简述了稀土镁合金的应用及发展前景。
关键词:稀土镁合金;组织;力学性能;应用中图分类号:TG146 2 文献标识码:A 文章编号:1004 0277(2008)04 0081 06镁及镁合金是目前最轻的结构金属材料,具有高的比强度和比刚度,很好的抗磁性,高的电负性和导热性,良好的消震性和切削加工性能。
但是镁合金的强度不高,特别是高温性能较差,大大限制了其应用。
所以提高镁合金的室温强度和高温强度是镁合金研究中要解决的首要问题[1,2]。
大部分稀土元素与镁的原子尺寸半径相差在 15%范围内,在镁中有较大固溶度,具有良好的固溶强化、沉淀强化作用;可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等;稀土元素原子扩散能力差,对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用;稀土元素还有很好的时效强化作用,可以析出非常稳定的弥散相粒子,从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。
因此在镁合金领域开发出一系列含稀土的镁合金,使它们具有高强、耐热、耐蚀等性能,将有效地拓展镁合金的应用领域。
1 稀土在镁合金中的作用1 1 稀土对镁合金熔体的净化作用稀土对镁合金熔体有很好的净化作用,具有除氢净化及除氧化夹杂物的作用。
在熔炼过程中,由于镁的化学性质非常活泼,易与水气发生反应使镁合金具有较强的析氢倾向。
镁合金铝合金在汽车轻量化上的应用及发展趋势
镁合金铝合金在汽车轻量化上的应用及发展趋势镁合金和铝合金是目前汽车轻量化材料中的主要代表，它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，在汽车制造领域得到越来越广泛的应用。
本文将从镁合金和铝合金在汽车轻量化上的应用、发展趋势等方面展开探讨。
一、镁合金在汽车轻量化上的应用随着汽车工业的不断发展，汽车轻量化成为了当前汽车制造领域的一个重要发展方向。
镁合金以其密度小、比强度高、耐热耐腐蚀等优点，成为了汽车轻量化领域中备受瞩目的材料之一。
1. 发动机部件镁合金在汽车发动机部件上的应用是其较为重要的应用领域。
镁合金可以用于制造发动机缸体、传动壳、曲轴箱等部件，其重量轻、导热性能好等特点可以有效地提高汽车发动机的工作效率，减轻整车重量，提高燃油经济性。
2. 变速箱部件镁合金还可用于汽车变速箱的制造中，例如变速箱壳体、液压零部件等。
镁合金的强度高、耐热性好等特点，使得其在变速箱部件上的应用能够有效地提高汽车的整体性能和可靠性。
3. 结构件除了发动机和变速箱部件外，镁合金还可以用于汽车各种结构件的制造，例如车身、悬挂系统、转向系统等。
使用镁合金制造这些部件可以有效地降低整车重量，提高汽车的燃油经济性和操控性能。
2. 轮毂轮毂是汽车上重要的部件之一，也是铝合金的重要应用领域。
采用铝合金制造轮毂可以有效地降低整车重量，并且具有良好的强度和刚性，提高汽车的操控性能和舒适性。
1. 复合材料的应用未来，随着汽车对轻量化、高强度、高刚度的需求不断增加，镁合金和铝合金很可能会与其他高强度材料如碳纤维复合材料等进行混合应用，以更好地满足汽车对材料性能的要求。
2. 制造工艺的提高随着制造工艺的不断提高，镁合金和铝合金的成型、焊接、表面处理等工艺也将得到提升，从而使其在汽车轻量化领域中的应用得以进一步扩大和深化。
3. 新材料的研发随着科技的不断发展，新型镁合金和铝合金材料的研发也将不断推进，例如高强度、高耐热性能的新型合金材料的问世，将为汽车轻量化领域带来更多的可能性。
车用镁合金性能对汽车轻量化发展的影响
ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｈｏｃｋ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ＣＯｒｎ
ｐａｒｉｎｇ
ｗｉｔｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ
ｂｏｕｎｄａｒｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍａｇｎｅ— ｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｔｒｏｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｍａｇｎｅｓｉ ｕｍ ａｌｌｏｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．
９１１系列）
道奇（道奇生）．本田汽车（Ｈｏｎｄａ Ｍｏｔｏｒ城市涡轮）， 气缸盖
Ｔａｖｒｉａ Ｄａｅｗｏｏ
阿尔法罗密欧（ＧＴＶ），Ａｕｔｏ ＺＡＺ—Ｄａｅｗｏｏ（Ｓｌａｖｕｔａ Ｓｅｎｓ），本田，宝马，福特，五十铃汽
车，沃尔沃汽车（ＬＣＰ），克莱斯勒
Ｄｏｄｇｅ Ａｕｔｏ ＺＡＺ——Ｄａｅｗｏｏ（Ｔａｖｒｉａ Ｓｌａｖｕｔａ Ｄａｅｗｏｏ
方向盘
（克莱斯勒普利茅斯）．丰田，宝马（迷你），雷克萨斯（雷
骨架 克萨斯ＬＳ４３０） 通用（ｉｍｐｅｃｔ），梅赛德斯奔驰（奔驰跑车３００／４００／ 座椅架
５００
ＳＩ，）．雷克萨斯（雷克萨斯ＬＳ４３０）
仪表板 （丰田世纪） 丰田２０００ＧＴ，速霸，丰田（ＧＴＶ Ｒｏｍｅｏ），保时捷 轮组
长安汽车镁合金技术研究与应用进展
中图分类号 ：Ｕ ６ ． ２ ４ ５２
文 献标识码 ：Ａ
●
重庆 长 安汽车 股 份有 限公 司汽 车工 程研 究 总院 刘 波 黎 予 生 李 晓青 刘建 才
１镁 合金在汽车轻量化 中的应用
随 着 能 源 紧缺 、 环 境 污 染 问题 的 日益 突 出 ，全
子 通讯 业得 到 了较 多应 用 。 镁 合 金 被 用 来 减 轻 汽 车 质 量 已有 ７ 年 的 历 史 。 ０
据 测算 ，汽车 自重每减轻 １ ％ ，燃油效率可 以提高 ０
５ ％ ，如果 每辆 车 能使 用７ ｇ ，Ｃ ． ５ Ｏ ｋ镁 Ｏ 的年 排放 量 就 能减 少 ３ ％ 以上 。世 界 各 大汽 车 公 司 都 非 常重 视 ０ 开 发 镁 合 金 零 部 件 。欧 洲 正 在 使 用和 研 制 中 的镁 合
月顺 利通 过 国家 科技 部组 织 的验 收 。为 了加 快 镁合 金
的产 业 化 步 伐 ，长 安 公 司于 ２ ０ 年 启 动 “ 合 金 在 ０４ 镁 长安 汽 车 上 的扩 大 应 用 ” 专 题 项 目 ，所 开 发 的镁 合 金零 部 件 批 量装 车 ３ 万余 辆 ，并销 往 全 国 各地 ，该 项 目于 ２ ０ 年 １ 月通过 了国家科 技 部组织 的验收 。 ０５ １
ｃ 合 金 电磁 屏蔽 性 能和 导 热 性均 较好 ，同 时具 ． 镁 有较 好 的耐 磨性 。 ｄ镁 合 金有 较 高 的尺 寸稳 定性 和 稳定 的 收缩 率 ， ． 铸件 和 加工 件 的尺 寸精 度高 。
因 此 ，镁 合 金 在 航 空／ 天 工业 、汽 车 工 业 、 电 航
形 功 ，具 有降 噪 、减 振 功 能 ，可承 受较 大 的冲 击振动
AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响
AZ31镁合金的织构对其力学性能的影响唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【摘要】利用电子背散射衍射(EBSD)取向成像技术,分析AZ31镁合金热挤压棒材和轧制薄板的织构特点;对具有不同初始织构的镁合金棒材和薄板进行力学性能分析,并从织构角度分析棒材的拉压不对称性和薄板的力学各向异性.结果表明:挤压镁合金棒材具有主要以(0001)基面平行于挤压方向的基面纤维织构,存在严重的拉压不对称性,其原因在于压缩时的主要变形方式为{10(-1)2}<10(-1)1>孪生;热轧镁合金薄板具有主要以(0001)基面平行于轧面的强板织构,具有显著的力学性能各向异性,其原因在于拉伸时不同方向的基面滑移Schmid因子不同.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)003【总页数】7页(P371-377)【关键词】AZ31镁合金;织构;力学性能【作者】唐伟琴;张少睿;范晓慧;李大永;彭颖红【作者单位】上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240;上海交通大学,机械与动力工程学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金具有低密度、高强度、易回收等优点，近年来作为轻质结构材料被逐渐应用于汽车、交通、电子及其他民用产品等领域[1]。
变形镁合金通常通过挤压、轧制、锻造等变形方式来改善合金的结构，提高镁合金的性能，但镁合金在变形后会在合金内产生择优取向即织构。
大量研究表明[2-9]，镁合金织构的存在对镁合金的性能有着显著影响。
因此，研究镁合金在变形过程中产生的织构，明确织构产生的原因及织构对合金性能的影响，就可以对镁合金的变形加工提供理论依据，达到控制织构的目的，用以改善合金的性能以适应结构件的使用要求。
准晶增强高性能镁合金的研究答辩PPT
Mg-Al-Zn合金宏观硬度与Mg-Zn-Y准晶中间合金含量的关系
72.3HB
毕业论文答辩
Mg-Al-Zn合金拉伸强度和延伸率与Mg-Zn-Y准晶中间合金含量的关系
213.23MPa
6.41%
毕业论文答辩
结论
采用常规铸造法制备出的Mg-Zn-Y准晶中间合 金中存在Mg30Zn60Y10准晶相。 在Mg-Al-Zn合金熔体中通过外加的方式加入准 晶中间合金后，准晶相能够在随后的凝固过程 中遗留下来，分布在晶界和晶内。
毕业论文答辩
研究背景
准晶具有高硬度、耐蚀、耐热等优点，适合 于作韧性基体材料中的强化相。在镁合金溶液中 添加准晶相可制备出准晶相增强高性能镁合金及 镁基复合材料。 目前，准晶的实际应用仅限于表面涂层和增 强结构材料方面 ,其他领域的应用并不广泛。
毕业论文答辩
研究目的与意义
针对镁合金在应用中的一些缺点，希望可以 通过准晶相增强的方法制备出高性能的Mg-Al-Zn 合金。同时探寻准晶相增强高性能镁合金的作用 机理，旨在为以后制备高性能镁合金奠定基础。 让轻质，绿色的镁合金成为本世纪重要结构材料 的憧憬成为现实。 在镁合金研究热潮中 ,如果能利用准晶的优 异性能 ,开发新工艺、 新技术 ,可以进一步将我 国镁合金的资源优势转化为产业优势。
毕业论文答辩
实验结果与分析
毕业论文答辩
铸态Mg-Zn-Y合金的X射线衍射图谱
毕业论文答辩
铸态Mg-Zn-Y合金的SEM图像
毕业论文答辩
Mg-Al-Zn合金的铸态XRD衍射图谱
Mg-Al-Zn母合金
Mg-Al-Zn母合金+8%Mg-Zn-Y准晶中间合金
毕业论文答辩
不同Mg-Zn-Y准晶中间合金含量的Mg-Al-Zn合金铸态显微组织
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2004 年 2 月 MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY February 2004
看出 , 壳体轴承位置处与 齿轮轴 相接触 部位及其 附近的 应 力值普遍比其他部 位偏高 , 因此 我们针 对放置 轴承 的 3 个 高应 力面进 行了 剖面处 理 , 剖面 位置 如图 1 中 A 、B 、C 所 示 。 各截面处的应力分 布分 别如图 3 ～ 5 所示 。 最大主 应 力位于一档齿轮轴与轴 承相接触部位(见 图 4), 其 值为 29. 83 MPa , 所在节点 编号 为 12522 , 此处 也即变 速箱 最易发 生 开裂的地 方 。 而 最 小 主 应力 也 在 此 截面 上 , 节点 编 号 为 11344 , 其值为 -17.85 MPa 。
15 5
生支反力 。 由于轴承采用向 心球轴承 , 主要承受径 向载荷 , 可忽略轴向因素的影响 , 因此只分析径向力的影响 。
变速箱一轴和二轴及中间轴的轴承支反力根据材料力 学不难求出 , 6 个 轴承孔处的支撑反力结果如表 1 所示 。
表 1 轴承孔处支反力作源自点ABCD
E
F
支反力(N) 3455 .7 5760.7 705.4 3470 .2 6466 .1 127 .1
本文采用 CAD 软件 UG 对 壳体进 行建 模 , 并划分 有限 元网格 。 选取启动 状态时 的载荷 为计 算工 况 , 在 MARC 软 件中建立该 壳体有限元 力学模型 , 对 变速箱 壳体进行 载荷 分析 , 分析了壳体的受力情况 。 随后 , 针对变速箱壳体强度 薄弱部位 , 对局部结构改进提出了建议 。
2 变速箱壳体有限元模型 变速箱壳体采用 UG 进行造 型 。 由于壳 体形状 非常复
杂 , 并且受力不均匀 , 因此 取其整体 作为分 析对象 , 并 将部 分与材料强度无关的结 构(如倒角 、螺纹 孔等), 进 行拉 直 , 填平等结构上的简化 。
图 1 壳体外形网格图
将壳 体划 分为 四 面体 单
置时 , 所受到的牵引力最大 , 所以选取一档 时变速箱壳体所
受外力作为外载荷 。 变速箱 在工作过 程中 , 受力 是通过 轴
承与壳体相接触来传递的 , 故分析壳体的受力情况 , 先要分
析轴承的受力情况 。 为了计 算出变速 箱壳体 内所 受的力 ,
须先得到变速箱内 各齿轮 对间的力 , 这 些力通过 齿轮和 齿
镁合金作为工业产品中 最轻的 金属结 构材料 , 又 具有 比较好的回收性能 , 在汽车减重 、性能改善和环保中日益得 到工业界重视 。 目前 , 镁 合金以 压铸件 的形式 在汽车 零部 件中得到了应用 , 如镁合金变速箱壳体 、轮毂等 。 某汽车公 司采用镁合 金变速箱壳 体代替铝 合金壳 体 , 为尽可能 利用 原模具结构 , 降低设计成本 , 需要对在相同结构下采用镁合 金后的壳体进行强度分析 。
图 6 壳体纵剖面 Z 向位移变形图
采用单向应力下的 疲劳强 度计算方 法 , 应力的平 均值改 进
前 为 σm0 =29 .83 MPa ;改 进后为 σm1 =18.6 MPa 。对于应力 幅值 , 由于 缺少 载荷谱 , 按汽 车运 行情况 可取 应力 幅值 为
σa = 0.1σm 。其安全系数计算公式为
n
=
σ-1 Kεβσσa + ψaσm
(5)
式中 :σ-1 为极限疲劳强度 ;σm 为平均应力 ;Kσ、ε、β 分别为 影响疲劳强度 的应 力集 中系 数 、尺 寸系 数 及表 面系 数 ;ψa
= σ-1/ σb 。 为 安全起见 , 取有效应力集中系数 Kσ =2[ 4] 。由于在拉
压疲劳实验中 , 轻金属的尺 寸系数 在 1 左 右 , 为安 全起见 , 取 ε=0 .9[ 2] 。表面加工系数 β 取 0.9[ 1] 。于是 , 安全系数为
Strength Analysis of Magnesium Alloy Gear Box ZHANG Shao-rui , LUO Ying-bing , LI Da-yong , PENG Ying-hong
(School of Mechanical Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200030)
这三种力只有径向力的方向和齿轮轴线垂直 , 而周向力
可以分解为一个力矩和一个作 用在齿轮轴线上并和 齿轮轴
线相垂直的力 , 因此可得到一个作用在齿轮轴线上的径向合
力F =
F
2 t
+
F
2 r
。这些径向合力必然在齿轮轴支撑点上产
第 2 期 张少睿等 :镁合金汽车变速箱壳体强度分析
元 , 外形网 格 如图 1 所 示 , 该 模 型 共 有 40813 个 节 点 , 149420 个 单 元 。 分 析计 算 及 后处理采 用软 件 MARC Mentat 进 行 。 轴 受 力 时 , 力 经 过 轴承 传递 到壳 体上 。 当壳 体 的有限 元 模 型 建 立 好 以 后 , 这些 力 以 节 点 力 的 形 式 施
加 。 由于轴 承与 轴及 壳体 是 通过 过 盈 配 合 连 接 的 , 轴 作
图 2 轴承集中力的分解
用到轴承上的 集中 力 F 通过 轴承作 用到 壳体上 就转 换为 沿壳体圆周的分布力 R0, R1, R2 , … , Rn , 并且包角 可近似认 为等于 180°如图 2 所示 。载荷 F 在包 角范围 内可假 定按余 弦分布[ 2 , 3] , 即 R1 = R2cosβ , 且
1 56 机 械 科 学 与 技 术 第 23 卷
3 .2 位移分析 图 6 是壳体 剖面 Z 向位移 变形云 图。 可见 , 在 壳体后
部及与一档齿轮轴相接的部位变形量较大 , 最大位移值为 0.01096 mm , 其他部位的位 移值较上 述部位 的位移值 要小 。 这样的分布是合理的 , 因为壳体前部与 发动机相连 , 而壳体 后部悬空 , 并且在壳体受力分析中 B 截面处受力相对较大 。
改进前
n0
=
0 .9
2 ×0 .9
×0 .1
75 ×2 9 .83
+27050
×29 .83
= 4 .4
改进后
n1
=
0
.9
2 ×0 .9
×0 .1
75 ×18.6 +27050
×18 .6
= 7.5
对于变速箱壳体这 种大尺 寸铸件 , 在材 质的 均匀性 和
工艺质量中等 , 并且难以 精确 计算 时的许 用安 全系数 [ n] 为 1.4 ～ 1.7[ 1] 。 因此认 为变速箱壳 体符合疲 劳强度要求 ,
收稿日期 :2002 12 26 基金项目 :863 项目计划(2002AA331120)资助 作者简介 :张少睿(1974 -), 女(汉), 河南 , 博士生
速为 5000 r/ min 。 根据变速箱受力情 况 , 在变速 箱悬挂螺 纹孔 处施加 位
移边界条件 , 则变速箱所 受外力 为其自 重和由于 牵引所 引 起的力 。 根据汽车理 论[ 1] , 当 变速箱 位于一 档即 起步档 位
文章编号 :1003-8728(2004)02-0154-03
镁合金汽车变速箱壳体强度分析
张少睿
张少睿 , 罗应兵 , 李大永 , 彭颖红
(上海交通大学 机械与动力学院 , 上海 200030)
摘 要 :镁合金作为工业产品中最轻的金 属结构材料 , 又具有比较好的回收性能 , 在汽车减重 、性能改善 和环保中的 作用日益得到工业界重视 。 目前 , 镁合金以压铸件 的形式在汽车零 部件中得 到了应用 。 本文 结合镁合 金汽车变 速 箱壳体的设计 , 采用有限元分析方法对汽 车用变速箱壳体的强度 进行了分析 , 并针 对变速箱壳 体强度薄弱 部位 , 提 出变速箱壳体结构的改进建议 。 关 键 词 :有限元模型 ;变速箱 ;强度分析 中图分类号 :TH140.1 文献标识码 :A
轮轴传到轴承上 , 再由轴承传到壳体上 。
齿轮之间有径向力 、周向力和轴向力, 其计算公式分别为
Ft
=
2000 T d
Fr = Fttanα/ co sβ
Fa = Fttanβ
(1)
(2) (3)
式中 :T 为扭 矩 ;d 为分 度圆直 径 ;Ft 为周向 力 ;Fr 为径 向 力 ;Fa 为轴向力 ;α为分度 圆上的 压力角 ;β 为分 度圆上 的 螺旋角 。
1 模型简化及受力分析 变速箱 壳体拟采用型号为 AZ91D 的 镁合金 , 其 弹性模
量为 45 GPa , 泊松比 为 0.35, 体 密度 为 1.8 g/ cm3 。 抗 拉强 度为 200 MPa , 屈服 强度 为 120 MPa , 疲 劳强 度为 75 MPa 。 变速箱输入转矩为 74 N·m , 标定转速为 3500 r/ min, 最大转
strength of magnesium alloy gear box is analyzed by FEM method for its design .Furthermore , proposals for im-
proving the structure strength is given according to the analysis results of the danger sections . Key words:FEM analysis ;Gear box ;Strength analysis
Abstract :Magnesium alloy is the lightest metal structural material with good reusability , so it is attached more