Алгоритм оптимизации вибрационных нагрузок, формируемых зубчатыми зацеплениями перспективной коробки передач грузового автомобиля
Автор: Трусевич Илья Александрович, Абдулов Сергей Владимирович, Держанский Виктор Борисович, Тараторкин Игорь Александрович, Тараторкин Александр Игоревич, Волков Александр Александрович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
Для обеспечения постоянно повышающихся требований к комфортабельности транспортных машин, в первую очередь, характеризующуюся уровнем виброакустического излучения, применяются современные методы оптимизации NVH параметров трансмиссий. Прогресс в развитии программных комплексов позволяет исследовать возмущения, возникающие вследствие проявления нелинейных свойств динамических систем, а также вносить обоснованные доработки и изменения на ранних этапах проектирования. Представленная работа является частью текущего исследования по созданию верифицированной математической модели перспективной автоматической коробки передач (АКП), которая должна адекватно описывать ее виброакустическое поведение в процессе эксплуатации, а ее целью является создание цифровой копии перспективной АКП для шоссейного грузовика категории N2 и оптимизация входящих в нее зубчатых колес. В работе приводятся описание процессов создания цифрового двойника перспективной АКП в программном продукте Simcenter 3D Motion Trasmission Builder и оптимизации зубчатых зацеплений в программном продукте KISSsoft, а также результатов определения оптимальных параметров зубчатых колес. Новизна исследования заключается в создании цифровой копии перспективной АКП, позволяющей моделировать любой режим работы для получения нагрузок, необходимых для определения виброакустического поведения трансмиссии. В соответствии с целью работы был создан цифровой двойник перспективной автоматической коробки передач грузового автомобиля для определения нагрузок в опорах. В результате проведенных расчетных исследований были получены оптимальные параметры зубчатых колес по критерию минимизации кинематической погрешности передачи. Результаты исследования позволили уточнить алгоритм определения и оптимизации нагрузок, формируемых в зубчатых зацеплениях и передаваемых на корпус трансмиссии, который в дальнейшем может быть использован при проектировании коробок передач и редукторных узлов транспортных машин.
Nvh, коробка передач, кинематическая погрешность, цифровая копия, симуляция, зубчатое зацепление, нелинейность
Короткий адрес: https://sciup.org/147236538
IDR: 147236538 | DOI: 10.14529/engin210401
Список литературы Алгоритм оптимизации вибрационных нагрузок, формируемых зубчатыми зацеплениями перспективной коробки передач грузового автомобиля
- Афанасьев, Б.А. Проектирование полноприводных колесных машин. В 3 т. Т. 1: учебник для вузов / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Г.И. Гладов и др.; под ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 496 с.
- Афанасьев, Б.А. Проектирование полноприводных колесных машин. В 3 т. Т. 2: учебник для вузов / Б.А. Афанасьев, Л.Ф. Жеглов, В.Н. Зузов и др.; под ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 528 с.
- Trusevich, I.A. Theoretical and experimental optimization of vibroacoustic parameters of MKSM-800 loader / I.A. Trusevich, I.A. Taratorkin, A.I. Taratorkin // IOP Conference Series Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 709, issue 2. – Number article 022112. DOI: 10.1088/1757-899X/709/2/022112.
- Trusevich, I.A. Strategy for optimizing the NVH parameters of the transport vehicle powertrain during its design / I.A. Trusevich, A.I. Taratorkin, A.V. Belevich, I.A. Taratorkin // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 971. – Number article 052085. DOI: 10.1088/1757-899X/971/5/052085.
- Joachim, F.J. How to minimize power losses in transmissions, axles and steerings / Joachim F.J, Börner J., Kurz N. // Gear Technology – 2012. – P. 58–66.
- Iarriccio, G. Efficiency and Durability of Spur Gears with Surface Coatings and Surface Textur-ing / G. Iarriccio, A. Zippo, M. Barbieri, F. Pellicano // Advances in Condition Monitoring and Structural Health Monitoring: WCCM 2019, – 2021. – P. 285–291.
- Masoud A.S.S.A. Increasing spur gear durability: Two-material spur gear / A.S.S.A. Masoud, M. Qasim // International Journal of Computer Applications in Technology. – 2005. – Vol. 24. – № 3. – P. 171–179. DOI: 10.1504/IJCAT.2005.007483.
- Vullo, V. Surface Durability (Pitting) of Spur and Helical Gears / V. Vullo // Gears. Springer Se-ries in Solid and Structural Mechanics. – 2020. – Vol. 11. – P. 73–147.
- Allemang, R.J. Vibrations: analytical and experimental modal analysis / R.J. Allemang // Struc-tural Dynamics Research Laboratory, Department of Mechanical, Industrial and Nuclear Engineering, University of Cincinnati, OH, February 1999.
- Heylen, W. Modal Analysis Theory and Testing / W. Heylen, S. Lammens, P. Sas // Belgium: Katholieke Universiteit Leuven, Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Divi-sion of Production Engineering, Machine Design and Automation, 1998. – 340 p.
- Brincker, R. Introduction to Operational Modal Analysis / R. Brincker, C. Ventura // John Wiley & Sons, Ltd. – 2015. – 360 p. DOI: 10.1002/9781118535141.
- Zhang, L. An Overview of Operational Modal Analysis: Major Development and Issues. / L. Zhang, R. Brincker // Proceedings of the 1st International Operational Modal Analysis Conference, Copenhagen, Denmark. – 26–27 April, 2005. – P. 179–190.
- Simcenter 3D Motion Trasmission Builder User Guide
- Umezawa, K., Suzuki, T., Sato, T. Vibration of Power Transmission Helical Gears: Approximate Equation of Tooth Stiffness / K. Umezawa, T. Suzuki, T. Sato // Bulletin of JSME. – 1986. – Vol. 29, is-sue 251. – P. 1605–1611.
- Cai, Y. The linear approximated equation of vibration for a pair of spur gears (Theory and ex-periment) / Y. Cai, T. Hayashi // Journal of Mechanical Design. – 1994. – Vol. 116, issue 2. – P. 558–564.
- Cai, Y. Simulation on the rotational vibration of helical gears in consideration of the tooth sepa-ration phenomenon (A new stiffness function of helical involute tooth pair) / Y. Cai // Journal of Me-chanical Design, – 1995. – Vol. 117, issue 3. – P. 460–469.
- Mechanical Transmission / Run Fang L., Zeguang T., Jiaoteng L., etc. // 2001. – Vol. 25, is-sue 2. – P. 1–3. (In Chinese).
- International Organization for Standardization, «ISO 6336-1. Calculation of load capacity of spur and helical gears – Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors». – 2006.
- KISSsoft; Calculation Software for Machine Design. Available at: www.kisssoft.com
- Shehata, A. Modeling the effect of misalignment and tooth microgeometry on helical gear pair in mesh./ A. Shehata, M. AsifAdnan, O.D. Mohammed // Engineering Failure Analysis, – 2019. – Vol. 106. – P. 104–190.
