大学生方程式赛车行星齿轮箱的优化设计



大学生方程式赛车行星齿轮箱的优化设计

行星齿轮箱由于其传输效率比较高，而且受空间的限制比较小，因此在现代汽车中得到了广泛应用。同时，由于其结构尺寸紧凑、质量轻等优点，因此很适用于方程式赛车。介绍了大学生方程式赛车行星齿轮箱的轻量化设计与优化方法，采用迭代优化的方法对变速器进行最佳匹配。从现有的市场调查得知，印度生产的行星齿轮箱不能满足高速运转的要求，因此对其设计进行优化。

变速器的减速比是一个固定的参数，所研究的变速器减速比在6.2∶1～6.5∶1范围内，设计中要对齿轮系传动比进行优化。采用数学建模的方法进行计算，并且运用了CAD工具进行运动模拟，从而得出齿轮的运动特性。为了减小齿轮箱的体积，减轻齿轮箱的质量，采用迭代方法对其结构进行模拟测试。关于轴承的选择，则通过计算作用到轴承的力以及轴承的标准件来确定。而齿轮轴则需要根据力的计算和结构的需要来确定其尺寸和形状。为了使齿轮系的安装更加方便，需要设计齿轮套，其结构需要通过静态模拟分析来确定。最后还需要进行热特性分析，并根据分析结果对齿轮箱的结构进行优化。

最终设计的行星齿轮箱结构如图1所示。由图1可见，所设计的行星齿轮箱具有结构紧凑、质量轻的优点，如果将其应用到现代汽车的设计中，将有助于汽车的轻量化设计。

Soovadeep Bakshi et al. SAE 2014-01-1780.

编译：张冬冬