汽车机械式变速器计算机辅助工程(CAE)轻量化设计方法(T-TCMCA 0002—2020).pdf
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1、ICS 21.200J 17 TCMCAT/TCMCA 00022020汽车机械式变速器计算机辅助工程(CAE)轻量化设计方法 CAE and lightweight design methods for manual transmissions of vehicles 2020-04-15 发布 2020-06-30 实施 中国机械通用零部件工业协会 发布 中国机械通用零部件工业协会团体标准中国机械通用零部件工业协会团体标准T/TCMCA 0002-2020 I 目 次 前言.III 1范围.1 2规范性引用文件.1 3术语和定义.1 4符号.1 5CAE 计算分析限值校核方法.2 5.1总
2、则.2 5.2结构静强度校核方法.2 5.3结构疲劳强度校核方法.2 5.4结构刚度校核方法.3 6 零件轻量化设计方法.3 6.1变速器壳体轻量化设计方法.3 6.2齿轮轻量化设计方法.3 6.3轴类零件轻量化设计方法.3 6.4操纵装置壳体轻量化设计方法.3 6.5换挡拨叉轻量化设计方法.4 7 零件 CAE 仿真分析方法.4 7.1总则.4 7.2变速器壳体仿真方法.4 7.3齿轮仿真方法.4 7.4轴类零件仿真方法.4 7.5操纵装置壳体仿真方法.4 7.6换挡拨叉仿真分析方法.5 7.7其他零件仿真方法.5 附录 A(资料性附录)常用金属材料性能.6 附录 B(资料性附录)材料疲劳极
3、限经验计算方法.7 参考文献.8 T/TCMCA 0002-2020 II T/TCMCA 00022020 III 前 言 本标准按照GB/T 1.12009给出的规定起草。本标准由中国机械通用零部件工业协会提出并归口。本标准起草单位:陕西法士特汽车传动集团有限责任公司、重庆青山工业有限责任公司、上海汽车变速器有限公司、綦江齿轮传动有限公司、盛瑞传动股份有限公司。本标准主要起草人:刘义、张海涛、游春秀、张建刚、姜坤、成程、陈超超、张海波、钟文莉、郭明忠、陈一峰。本标准为首次发布。T/TCMCA 0002-2020 IV T/TCMCA 00022020 1 汽车机械式变速器计算机辅助工程(C
4、AE)轻量化设计方法 1 范围 本标准规定了汽车机械式变速器(以下简称变速器)计算机辅助工程轻量化设计中计算分析限值校核方法、零件轻量化设计方法和零件仿真分析方法。本标准适用于各类型汽车机械式变速器的设计与分析。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 699 优质碳素结构钢 GB/T 1173 铸造铝合金 GB/T 3077 合金结构钢 GB/T 3480(所有部分)直齿轮和斜齿轮承载能力计算 GB/T 9439 灰铸铁件 GB/T 15115 压
5、铸铝合金 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 拓扑优化 topology optimization 根据给定的负载情况、约束条件和性能指标,在给定区域内对材料分布进行优化的数学方法。3.2 集中载荷 concentrated load 仿真分析时可以简化为点载荷方式或者实际集中力加载的载荷。3.3 Mises应力 mises stress 基于剪切应变能的一种等效应力。4 符号 表1所示的符号适用于本标准。T/TCMCA 0002-2020 2 表1 符号 符号符号 术术 语语 单单 位位 首次使用首次使用 max 结构危险部位最大主应力 MPa 式(1)b 材料抗拉极限 MP
6、a 式(1)ns 最小安全系数(根据零件设计功能确定)式(1)mises 结构危险部位最大mises应力 MPa 式(2)s 材料屈服极限 MPa 式(2)-1 材料疲劳极限 MPa 式(3)变形后的位移 mm 式(4)变形后的转角 或rad 式(5)许用位移 mm 式(4)许用转角 或rad 式(5)密度 g/cm3 表A.1 5 CAE 计算分析限值校核方法 5.1 总则 变速器轻量化设计应保证结构同时满足以下三项指标的最小安全系数:a)结构静强度;b)结构疲劳强度;c)结构刚度。5.2 结构静强度校核方法 5.2.1 对结构静强度危险部位进行 CAE 计算分析,校核其强度应满足以下要求:
7、a)脆性材料最大主应力 maxb/ns.(1)b)塑性材料最大 mises 应力 misess/ns.(2)注:通常情况下,延伸率5%的材料称为塑性材料;延伸率5%的材料称为脆性材料。5.2.2 常用金属材料力学性能见表 A.1,表 A.1 未列出的可参见 GB/T 3077、GB/T 699、GB/T 1173、GB/T 9439 和 GB/T 15115。5.3 结构疲劳强度校核方法 对受到循环载荷的零件,校核其疲劳强度应满足以下要求,常用金属材料疲劳极限-1的经验公式参见附录B:a)脆性材料最大主应力 max-1/ns.(3)b)塑性材料最大 mises 应力 T/TCMCA 00022
8、020 3 mises-1/ns.(4)5.4 结构刚度校核方法 必要时,需对结构刚度进行校核。一般情况下,通过关注部位的位移或转角来反映结构刚度。校核其刚度应满足以下要求:a)弯曲刚度条件 .(5)b)扭转刚度条件 .(6)注:弯曲刚度可用力除以其产生的位移得出,扭转刚度可用扭矩除以其产生的转角得出。6 零件轻量化设计方法 6.1 变速器壳体轻量化设计方法 a)变速器壳体进行轻量化设计,一般采用铝合金或镁合金材料;b)变速器壳体轻量化设计采用拓扑优化方式,确定加强筋的最优布局;c)合理地设计壳体型腔、铸造方式、壳体壁厚、拔模方向、加强筋厚度和方向;d)连接过渡部位尽量圆滑;e)尽量避免深腔、
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