13-应用Excite_TD软件进行齿轮传动分析_江淮汽车徐立强等

应用Excite_TD软件进行齿轮传动分析

徐立强左淼都

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，合肥市紫云路99号）摘要：本文主要应用Exctie_TD软件进行了某柴油机齿轮系动力学分析，主要提取各齿轮受力结果，进而对齿轮进行强度校核。

关键词：齿轮；动力学；有限元

主要软件：A VL EXCITE_TimingDrive，HyperMesh，Abaqus

1. 前言

A VL的Excite_TD软件不仅能进行配气机构的运动学和动力学分析，还能够进行皮带传动分析、链条传动分析及齿轮系动力学分析。本文即是应用Excite_TD软件对某柴油机齿轮传动系进行初步分析，进而对齿轮进行强度校核。

2. 齿轮系描述及模型搭建

2.1 齿轮系描述

某柴油机齿轮系如图1所示，其中A为曲轴齿轮，B为惰轮A，C为凸轮轴齿轮，D为惰轮B，E为喷油泵齿轮，F为惰轮C，G为液压泵齿轮。

2.2 模型搭建

2.3 齿轮系主要参数

本文所分析的齿轮系为斜齿轮传动，其主要参数如表1所示。

表1 齿轮系主要参数

法向模数:1.75 压力角:15° 螺旋角:21°

齿轮齿数分度圆齿顶圆全齿高重量[Kg]坐标曲轴齿轮 30 56.235 60.6 3.789 0.439 (0,0) 惰轮A 齿轮 43 80.604 85.64 3.789 0.84 （19.5，67) 凸轮轴齿轮 60 112.47 114.04 3.937 0.788 (76,82.3)

惰轮B 齿轮 52 97.474 101.38 3.857 0.77 (98.92,109.43) 燃油泵齿轮 60 112.47 113.98 3.907 1.054 (155.5,197) 惰齿轮C 39 73.106 77.34 3.903 1.09 (164.63,53.95) 液压泵齿轮

46.863

51.47

3.841

0.545

(221.97,73.25）

各齿轮的转动惯量如表2所示。

表2 各齿轮转动惯量

转动惯量[Kg*mm2]

绕中心轴

绕其他轴

曲轴齿轮 2600160惰轮A 齿轮 955544凸轮轴齿轮 1391844惰轮B 齿轮 1445777燃油泵齿轮 1684889惰齿轮C 681491液压泵齿轮

1476

243

2.4 齿轮系负载

齿轮系传动一方面受外部载荷的影响，另一方面受曲轴转速波动性的影响较大。本次分析考虑了曲轴转动波动性的影响，由Excite_Designer 软件计算得到，如图3所示。

图3 曲轴转度波动性曲线

外部载荷主要考虑了凸轮轴的扭矩，喷油泵的扭矩及液压泵的扭矩，由于没有具体的扭矩曲线，因此计算时取估算值，模型中是作为摩擦阻力矩。

表3 外部载荷

扭矩 [N*m]

凸轮轴 19.1 喷油泵 11.46

RotExc Preview

C u r v e (r a d /s )(r a d /s )

液压泵 133.7

3. 齿轮系动力学计算结果

经过模拟计算，主要得出各齿轮之间的啮合受力情况及各齿轮所传递的扭矩。其结果如图4-图15所示。主要提取了各齿轮所承受的最大啮合冲击力及传递的最大扭矩情况，表5为统计结果。

表5 各齿轮受力情况

最大啮合冲击力

[N]

传递最大扭矩

[N*m]

惰轮A 与曲轴齿轮 27461 998 惰轮B 与惰轮A 26964 1192 凸轮轴齿轮与惰轮B 4970 246 喷油泵齿轮与惰轮B 8908

446 惰轮C 与惰轮B 21371 703 液压泵齿轮与惰轮C 23243

493

图4 惰轮A 与曲轴齿间啮合作用力图5 凸轮轴与惰轮A 齿间啮合作用力

图6 惰轮B 与惰轮A 齿间啮合作用力图7 惰轮C 与惰轮B 齿间啮合作用力

图8 液压泵与惰轮C 齿间啮合作用力图9 喷油泵与惰轮B 齿间啮合作用力