[发明专利]一种利用原点动刚度特性分析变速器壳体局部变形特征的方法

摘要

本发明涉及一种利用原点动刚度特性分析变速器壳体局部变形特征的方法，包括如图所示的步骤。该方法借助于Hyperworks仿真分析软件建立目标变速器壳体有限元模型，通过对变速器壳体受载最大(易产生变形)的轴承孔进行仿真分析，获得原点(激励与响应为同一点)加速度、动刚度频率响应；针对未达到变速器壳体刚度目标的频率区间进行固有振型模态分析，得到壳体固有特征模态频率与模态振型；通过模态振型图，获得壳体结构局部变形特征，最终确定壳体振幅较大，局部变形严重的具体部位；为设计师准确制定抑制局部变形的结构优化设计方案提供参考。

主权项

1.一种利用原点动刚度特性分析变速器壳体局部变形特征的方法，用于准确确定所述变速器壳体振幅较大、动刚度薄弱且变形严重的具体结构部位，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，运用三维绘图软件，建立变速器壳体几何模型，将该几何模型导入有限元分析软件中，建立所述变速器壳体的有限元分析模型；步骤二，变速器壳体的激励源的选取和激励载荷确定，根据所述变速器壳体的动力传递途径，选择该壳体中承受载荷和变形最大的部位作为该变速器壳体的激励源并施加激励力：在0～1000Hz的频率范围内，以1‑5Hz为频率步长，分别在所述变速器壳体的施加激励力点的X、Y、Z方向施加幅值为1N的频变载荷激励力，设置的所述频变载荷激励力与激励类型A、相位θ以及时间延迟τ的数学关系模型为{P(f)}＝{A}*B(f)e^{i{φ(f)+θ‑2πfτ}}    (1)在式(1)中，i表示复数域中的虚数单位，i²＝‑1，f表示频变载荷激励力的激励频率，B(f)表示激励频率变化取值范围，φ(f)表示激励频率角度变化取值范围；步骤三，频率响应点的设置，以步骤二中的所述承受载荷和变形最大的部位的中心点为激励源点输入载荷，又以该点作为频率响应的采集点进行激励源原点加速度频率响应仿真，得到反映所述变速器壳体的原点加速度与频率响应关系曲线；步骤四，通过所述有限元分析软件仿真，最终输出加载点的X、Y、Z向加速度响应值，然后根据上述仿真得到的加速度频率响应图，得到所述变速器壳体的所述变形最大的部位在X、Y、Z三个方向加速度响应的峰值频率点，判断所述变速器壳体的激励频率与固有频率的接近程度和该变速器壳体发生共振的几率；步骤五，原点动刚度频率响应分析，建立加速度和动刚度频响关系模型(2)式中，a表示加速度响应，F表示激励力，K_d表示动刚度，f_a表示加速度频率，通过式(2)加速度频率与动刚度关系模型，获得原点动刚度与频率响应关系的特性曲线，进一步根据该特性曲线寻找并界定未达到刚度设计目标的频率区间；步骤六，针对未达到刚度设计目标的频率区间进行模态分析，利用所述有限元分析软件进行模态与动刚度的分析计算，获取设定频率段的模态特征并从模态振型图上获得所述承受载荷和变形最大的部位具体的变形特征，准确确定所述变速器壳体振幅较大、动刚度薄弱且变形严重的具体结构部位。