变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构,是载货汽车传动系的关键部件之一,对载货汽车变速器进行动力学和运动学仿真分析对优化其本身结构及整车性能有重要的意义。汽车变速器主要依靠齿轮来传递动力、实现变速,齿轮传动系统的稳定、可靠是实现汽车变速器乃至整车性能的可靠保证。随着科技的进步,虚拟样机技术在机械设计中的应用越来越广泛,其可对变速器的现实工况进行模拟,分析出应力变化曲线,从侧面为产品设计提供参考,极大缩短产品设计周期,推动现代设计的进步。依据载货汽车运行要求结合变速器设计原则进行载货汽车变速器的建模,依据有限元理论和多体动力学理论建立变速器的有限元模型和虚拟样机模型,对载货汽车变速器进行静力学分析、模态分析及运动学仿真分析,得到了变速器相应的特性曲线,反过来指导变速器的设计优化。变速器内部齿轮为变速器传递来自发动机的动力,外部壳体为内部提供支撑作用,二者是变速器的关键部件,因此对汽车变速器的分析就必须包括变速器齿轮传动系统和变速器壳体的相关特性的分析。以轻型载货汽车变速器为研究对象,根据变速器的实际尺寸,采用自底向上的方法依次建立变速器零件模型,根据实际装配关系将建立好的零件模型进行实体装配,依次对子装配模型进行有限元结构分析和运动学仿真分析,清晰的展示了变速器运动学机理,对变速器的优化设计起到指导促进作用。利用己建立好的变速器装配模型,选用载货汽车处于五档运行工况时变速器齿轮位置,对变速器模型进行约束,添加发动机转速驱动和车辆运行负载,建立变速器的仿真模型,对其进行动力学仿真分析,推导出齿轮接触力变化规律,为有限元分析提供依据。齿轮传动系统是变速器的关键部件,建立了齿轮副、输入轴和输出轴的有限元模型并对其进行了静态特性分析分析,得出等效应力云图和位移云图,同时对变速器输入轴工作过程的理论计算,计算出工作过程的受力情况,与静态特性分析结果进行对比,校核输入轴的强度和刚度,应用动态特性分析方法,获得输入轴的前六阶固有频率和振型云图。变速器箱体是整个变速器的骨架,承受来自变速器内外部各个方向不同大小力的作用,工作环境非常恶劣,建立变速器箱体的实体模型,计算正常工况下箱体的受力情况,在轴承孔处施加载荷,分析箱体的静态特性和动态特性,根据分析结果对变速器箱体进行设计优化,进一步校核变速器箱体的强度和刚度。