镁合金汽车变速箱壳体强度分析

镁合金汽车变速箱壳体强度分析

第２３卷第２期机械科学与技术

Ｖ０１．２３Ｎｏ．２２００４年２月

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

Ｆｅｂｎｌａｒｙ

２００１４

文章编号：１００３－８７２８（２００４）０２旬１５４国３

镁合金汽车变速箱壳体强度分析

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）

张少睿

摘要：镁舍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；强度分析中圈分类号：ＴＨｌ４０．１

文献标识码：Ａ

ＳｔｒｅｎｇｔｈＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭａｇｎ鹤ｉｕｍＡｕｏｙＧｅａｒＢｏｘ

ＺＨＡＮＧＳｈａｏ—ｒｕｉ，ＬＵＯＹｉｎｇ－ｂｉｎｇ，ＬＩＤａ－ｙｏｎｇ，ＰＥＮＧＹｉｎｇ－ｈｏｎｇ

（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈ８ｉ２０００３０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｓ出ｅｌｉｇｈｔｅｓｔｍｅｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｄａｌｗｉｔｌｌｇｏｏｄｒｅｕｓ８ｂｉｌｉｔｙ，ｓｏｉｔｉｓａｔｔａｃｈｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｎａｎｃｅｂｙｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｔｌｌｅａｓｐｅｃｔｓｏｆ

ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｗｅｉｇｈｔ，ｉｍｐｍｖｉｎｇｐｅｒｆｏｍａｎｃｅａｎｄｐｍｔｅｃｔｉｎｇｅｎＶｉｆｏｎｍｅｎｔ．Ｎｏｗａｄａｙｓ，Ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｉｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｐａｒｔｓｔｌｌｒｏｕｇｈｄｉｅ－ｃａｓｔｉｎｇ．ＩｎｔＩｌｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｇｅ８ｒｂｏｘｉｓａｎａｌｙｚｅｄ

ｂｙＦＥＭｍｅｍｏｄｆｏｒｉｔｓｄｅｓｉｇｎ．Ｆｕｒ．

ｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｐｒｏｐｏｓａｌｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｌｌｅｓｔｍｃｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｌｌｉｓｇｉｖｅｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔＩｌｅｄａｎｇｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＥＭａｎａｌｙｓｉｓ；Ｇｅａｒｂｏｘ；Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓ

镁合金作为工业产品中最轻的金属结构材料，又具有转速为５０００

ｒ／ｍｉｎ。

比较好的回收性能，在汽车减重、性能改善和环保中日益得

根据变速箱受力情况，在变速箱悬挂螺纹孔处施加位

到工业界重视。目前，镁合金以压铸件的形式在汽车零部

移边界条件，则变速箱所受外力为其自重和由于牵引所引件中得到了应用，如镁合金变速箱壳体、轮毂等。某汽车公起的力。根据汽车理论…，当变速箱位于一档即起步档位司采用镁合金变速箱壳体代替铝合金壳体，为尽可能利用

置时，所受到的牵引力最大，所以选取一档时变速箱壳体所原模具结构，降低设计成本，需要对在相同结构下采用镁合受外力作为外载荷。变速箱在工作过程中，受力是通过轴金后的壳体进行强度分析。

承与壳体相接触来传递的，故分析壳体的受力情况，先要分本文采用ｃＡＤ软件Ｕｃ对壳体进行建模，并划分有限

析轴承的受力情况。为了计算出变速箱壳体内所受的力，元网格。选取启动状态时的载荷为计算工况，在ＭＡＲｃ软须先得到变速箱内各齿轮对间的力，这些力通过齿轮和齿件中建立该壳体有限元力学模型，对变速箱壳体进行载荷

轮轴传到轴承上，再由轴承传到壳体上。

分析，分析了壳体的受力情况。随后，针对变速箱壳体强度齿轮之间有径向力、周向力和轴向力，其计算公式分别为

薄弱部位，对局部结构改进提出了建议。

弘半

（１）１

模型简化及受力分析

Ｆ，＝Ｆ。ｔａｎｄ／ｃｏ够

（２）变速箱壳体拟采用型号为Ａｚ９ｌＤ的镁合金，其弹性模

Ｆ．＝Ｆ。ｔａ邴

（３）

量为４５ＧＰａ，泊松比为０．３５，体密度为Ｉ．８ｇ／ｃｍ３。抗拉强式中：，为扭矩；ｄ为分度圆直径；，。为周向力；，，为径向度为２００ＭＰａ，屈服强度为１２０ＭＰａ，疲劳强度为７５ＭＰａ。力；Ｆ．为轴向力；ａ为分度圆上的压力角；卢为分度圆上的变速箱输入转矩为７４Ｎ ｍ，标定转速为３５００ｒ／ｍｉｎ，最大螺旋角。

这三种力只有径向力的方向和齿轮轴线垂直，而周向力收稿日期：２００２一１２—２６

基金项目：８６３项目计划（２００２ＡＡ３３“２０）资助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

作者简介：张少睿（１９７４一）。女（汉），河南，博士生

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

万　

方数据

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