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某商用车变速器壳体的有限元分析与优化设计研究
| 论文题名： | 某商用车变速器壳体的有限元分析与优化设计研究 |
| 关键词： | 汽车传动系统;变速器壳体;结构强度;疲劳寿命;拓扑优化;数值计算 |
| 摘要： | 作为汽车传动系统的重要组成部分，变速器壳是传动系统的基础。合理的设计变速器的壳体结构不仅能够保证变速器传动精度、降低齿轮传动过程中产生的冲击与振动，还能通过优化材料分布，在减小壳体自重的前提下提高零件的刚强度，进而延长其使用寿命。 本文以某型车变速器壳体为研究对象，通过数值计算方法对其进行了静强度、疲劳寿命预测及结构模态分析，并以此为基础对壳体的结构进行了局部优化。本文的主要研究工作如下: (1)基于变速器壳的设计要求和有限元理论，进行了变速器壳体的有限元建模对有限元模型的网格尺寸、网格类型以及网格规模等进行了深入的探讨，并以3mm的一阶四面体单元对模型进行了离散，为静力学分析、结构模态分析、疲劳寿命预测及拓扑优化研究提供了模型基础。 (2)应用Romax软件建立了变速器传动轴及齿轮的三维模型，并对1到6前进挡及R挡工况下壳体所受的力与扭矩进行了提取;以此为基础对各个挡位下变速器壳体的受力情况进行了计算，并获得了各工况下应力分布。 (3)以名义应力法为理论基础，应用Optistruct软件对变速器壳体进行了疲劳寿命分析，得出变速器壳体的疲劳寿命存在不合格部位，壳体结构需要进一步优化。 (4)研究了变速器在运行过程中的激励类型及标准，对变速器壳体的自由模态以及约束模态进行了计算，得出自由模态频率满足设计要求，约束模态频率仍与齿轮啮合频率有交叉范围，需进一步优化变速器壳体结构，以避免变速器噪声过大及壳体过早失效。 (5)基于疲劳分析和模态分析的结果，对变速器壳体进行拓扑优化，并将疲劳寿命引入拓扑优化约束，实现变速器壳体关键部位最大应力减少36.33％，并减轻了壳体重量。 |
| 作者： | 杨森 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王良模;邹小俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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