基于數(shù)值模擬的HW變速箱輸出軸熱處理工藝與結(jié)構(gòu)的分析與優(yōu)化.pdf

1、變速箱質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整車(chē)功能的實(shí)現(xiàn)與性能的發(fā)揮，其中輸出軸是變速箱主要的受力單元。相關(guān)資料表明，變速箱輸出軸的失效在變速箱故障中占有極高的比例，同時(shí)影響變速箱輸出軸性能尤其是其力學(xué)性能的因素又十分復(fù)雜。本文以HW變速箱輸出軸為對(duì)象，開(kāi)展了輸出軸斷裂的工藝試驗(yàn)，并基于NASTRAN和JMatPro對(duì)輸出軸的應(yīng)力和熱處理過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真。
　　所開(kāi)展的工作和取得的主要結(jié)果如下：
　?。?）綜述了目前主流的變速箱和變速箱輸

2、出軸的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，尤其是變速箱輸出軸的熱處理工藝及其數(shù)值仿真的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；在此基礎(chǔ)上，提出了本文對(duì)變速箱輸出軸斷口分析、應(yīng)力場(chǎng)和熱處理過(guò)程的數(shù)值模擬的研究?jī)?nèi)容以及優(yōu)化思路。
　?。?）開(kāi)展了變速箱輸出軸拉伸、沖擊、疲勞等斷口工藝試驗(yàn)研究，分析了其斷口的宏觀形貌和微觀裂紋特征等。結(jié)果表明：輸出軸應(yīng)力集中部位在交變應(yīng)力的作用下易形成疲勞源，在長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程中產(chǎn)生微裂紋，微裂紋不斷擴(kuò)展最終引起斷裂失效。
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3、）開(kāi)展了變速箱輸出軸應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值仿真和局部結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。結(jié)果表明：輸出軸大小軸頸過(guò)渡圓角位置是應(yīng)力較集中的位置，當(dāng)滿(mǎn)載輸出時(shí)該處最先到達(dá)應(yīng)力峰值且其大于材料許用屈服強(qiáng)度；當(dāng)將此處原來(lái)的過(guò)渡圓角改為過(guò)渡斜面后，應(yīng)力集中現(xiàn)象得到較為顯著改善。
　?。?）開(kāi)展了變速箱輸出軸熱處理過(guò)程數(shù)值仿真和工藝優(yōu)化研究。結(jié)果表明：調(diào)質(zhì)熱處理的輸出軸在接近最大輸出扭矩條件下工作，輸出軸小軸頸附近表面材料所受應(yīng)力接近材料屈服極限，極容易產(chǎn)生疲勞裂紋；當(dāng)將輸