变速器输出法兰的有限元分析

曹 胜

（中国重汽大同齿轮有限公司销售部，山西 大同 037305）

引言

变速器的输出法兰是变速器一个重要的零部件，变速器输出法兰与汽车的转动轴相连接，然后转动轴把动力传递给后桥的主减速器，实现汽车运动。输出法兰的种类有端面齿法兰，螺栓紧固式法兰，叉式法兰等，输出法兰要求在变速器输出最大扭矩的情况下，满足足够的强度和刚度要求。输出法兰主要的失效形式是因扭矩过大传力面压溃，法兰断裂。所以设计法兰时必须对法兰的强度和刚度进行验证。

1 变速器输出法兰的要求

文章中设计的输出法兰是用于输入扭矩在750～850N·m 的变速器［1］，一挡速比为5.886，保证法兰在最大输出扭矩4倍的情况下，不发生压溃、断裂等失效现象。

2 变速器缓速器支架设计及有限元分析

1）模型建立。使用PORE 软件对输出法兰三维建模，变速器的主轴和输出法兰以花键连接，在118mm×93mm 的矩形上分布4个Φ10.5的孔，用M10的螺栓连接后桥传动轴。中心有Φ47的圆形槽，中间放置传力短轴，用于传递扭矩，法兰建模时尽量减少其质量，防止惯性太大。输出法兰的三维模型如图1所示。

2）模型的材料设定和网格划分。在有限元分析前，把能引起模型应力集中的小孔和不必要的圆角隐含，然后定义模型的材料为合金钢材料，弹性模量为2.1E＋11N／m2，泊松比为0.28，质量密度为7.28E＋3kg／m3，网格为六面体［2］，单元尺寸为5mm，对受力面局部的网格进行精细化处理，以求分析结果准确，划分完网格后输出法兰模型如图2所示。

图1 输出法兰三维图