某变速器换挡拨叉方案的优化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.058某变速器换挡拨叉方案的优化设计彭帮亮，余春祥，杨先时（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章首先介绍了某变速器换挡拨叉系统在开发验证过程中存在的失效问题，重点阐述了利用CAE仿真技术手段实现方案优化设计及仿真验证，缩短了试验问题解决的时间成本。同时，梳理归纳分析流程方法，为其他零部件失效问题的分析解决提供有益参考。关键词：变速器；换挡拨叉；CAE技术；疲劳仿真；优化设计中图分类号：U462.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)12-174-03Op

2、timaldesignoftheshiftforkplanforatransmissionPengBangliang,YuChunxiang,YangXianshi(AnhuiJianghuaiAutomobilegroupCo.Ltd.,AnhuiHefei230601)Abstract:Thearticlefirstlyintroducesacertaintransmissionshiftforksystemproblemsoffailureintheprocessofdevelopmentandvalidation,andexpoundstheuseofCA

3、Esimulationtechnologyimplementationschemeoptimizationdesignandsimulation,shortenthetesttimecostofproblemsolving.Atthesametime,thispaperanalyzestheprocessmethodandprovidesusefulreferencefortheanalysisofthefailureofotherparts.Keywords:transmissions;Shiftfork;CAEtechnology;Fatiguesimulat

4、ion;TheoptimizationdesignCLCNO.:U462.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)12-174-03换档力及试验循环控制：本文主要描述该变速器的1/31问题背景档换挡拨叉总成，其试验过程中的换档力及循环控制如下表所示：在开发某变速器项目中，需对换挡拨叉总成开展单体疲表1换档力及循环控制表劳耐久试验，试验装置及要求如下所示：试验标准要求：1/3档换挡拨叉总成按上表1加载试验图1试验工装示意图及实物照片完成后，需满足下述条件：试验过程描述：将拨叉安装在专用试验工装上（工装示①直线轴承不允许存在损坏

5、和钢球脱落现象；意图详见上图），使驱动活塞推动拨叉移动，在两档位之间交②焊接部位不允许存在焊点撕裂现象；替换挡，同步器换挡行程控制在911mm之间。③拨叉不允许存在断裂现象；在试验装置及试验过程完全符合试验大纲要求的情况作者简介：彭帮亮（1986-），男，CAE分析工程师，就职于安徽江下，疲劳试验进行到第4循环过程中，1/3档换挡拨叉样件淮汽车集团股份有限公司，从事于DCT变速器CAE仿真分析业务。175汽车实用技术2017年第12期出现了断裂现象，如下图2所示：约为21万。模型主要包含拨叉轴、拨叉和同步器齿套。拨叉轴与拨叉之间的焊接关系用tie连接代替，齿套与拨

6、叉之间建立接触关系contact，直线轴承及顶端约束利用相应的边界条件进行模拟限制。1/3档换挡拨叉的极限换档力定义为1200N，通过同步器齿套施加在换挡拨叉上。模型的边界条件及加载示意如下图3所示。图21/3档换挡拨叉样件断裂照片模型中，同步器齿套视为刚性体，拨叉轴和拨叉的弹性模量为210GPa，泊松比为0.3。分析过程考虑两种材料的非2原因分析线性，二者的应力应变曲线如下图4所示。2.1样件质量分析2.1.1外观尺寸检查失效样件表面经防锈处理，总成表面无锈蚀。样件边缘无飞边毛刺，表面无影响零件质量的裂纹。样件所有精冲、折弯成型、焊接及机加工尺寸经检测，图4拨叉

7、轴和拨叉材料应力应变曲线符合图纸设计要求。分析结果显示，拨叉轴和拨叉上存在三处超出或接近材拨叉轴与拨叉之间焊缝≤0.3mm，无焊透及漏焊现象。料屈服极限的应力集中区域。其中区域③与样件断裂失效位样件直线轴承可以自由滚动。置吻合，据此判定方案本身的结构强度不满足设计要求是导2.1.2材料检测致样件断裂失效的主要原因。失效样件经光谱分析，拨叉轴材料为27MnCrB5-2对于方案的优化应着重考虑优化图5所示的应力集中区EN10083-3，拨叉材料为QSTE500TMQ/BQB310，符合图纸设域，改善方案整体的应力分布，以期得到较优的设计方案。计要求。材料化学成分符合标

8、准要求。2