随着工程机械行业的迅猛发展,自动变速器被广泛应用于轨道交通、矿山机械及其他领域。多排行星轮系传动系统是自动变速器的关键部件,直接影响变速器的传动性能。由于自动变速器的多排行星轮系传动系统结构复杂,而目前企业在新产品的研制中主要采用传统的设计方法,为了保证新产品功能的实现,设计时通常采用较大的安全系数,造成产品外观尺寸和重量大,无法满足产品低成本、轻量化的要求。本课题来源于企业的生产实际,以某型AT系列自动变速器的行星齿轮传动系统为研究对象,主要开展了以下研究:采用CAD技术、虚拟样机技术等现代化设计方法和手段,建立了行星齿轮传动系统的参数化实体模型,完成了多排行星轮系的虚拟装配。不仅能在新产品研发时快速实现自动变速器行星齿轮传动系统的三维建模和虚拟装配,同时也为行星轮系的静态和动态特性分析奠定了基础。通过对渐开线斜齿圆柱齿轮的啮合过程和受力情况分析,得出了齿轮啮合时的时变啮合刚度表达式,以时变啮合刚度激励和轴承刚度激励为行星轮系主要的激励形式,建立行星轮系的动力学模型。以行星轮轴与行星架上轴孔配合的过盈量为研究对象,进行试验设计和有限元仿真试验,分析配合过盈量与应力、变形量的关系,获得了在满足行星架强度、刚度设计要求,符合制造工艺要求前提下,孔轴配合过盈量的合理取值范围,为行星轮系的结构尺寸设计提供依据。以行星架有限元分析结果为依据,选取影响行星架质量和应力分布的敏感参数为优化变量,以结构变形小、质量轻为优化目标,对行星架进行多目标优化,得到相应的优化参数。对行星架进行了模态分析并提取前6阶模态,将1阶频率与工作频率进行比较,以避免在各种工况下行星架发生共振现象。以变速器四档工作状况为例,将行星轮系传动系统作为研究对象,从轮系的接触应力入手,进行了太阳轮、行星轮、内齿圈的静态接触分析和动态接触分析;考虑到行星轮系的实际结构和工作情况,建立了太阳轮的柔性化有限元分析模型,进行将太阳轮作为柔性体,其他部件作为刚体的刚柔耦合分析,得到齿面接触力时变曲线和行星架输出部件的速度、加速度时变曲线。上述研究工作,为企业在产品设计研发阶段对行星轮系进行结构分析、齿轮啮合的动态特性分析及预测、行星轮系的失效分析、参数优化等提供借鉴;为企业建立自主创新设计体系提供技术参考。