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原文传递某ATV车传动系统箱体结构优化与强度分析

论文题名：	某ATV车传动系统箱体结构优化与强度分析
关键词：	ATV车传动系统;箱体结构优化;强度分析;有限元模型
摘要：	ATV 车（又称全地形车）由于具有良好的越野性能和适应各种地形的能力，应用领域广阔，市场需求量大，开发该车能产生很大的经济价值。ATV 车箱体结构作为ATV车传动系统的重要组成部分，其几何形状不规则，承受载荷复杂，其刚强度的高低直接关系到传动系统的传动效率与工作可靠性。因此对箱体结构进行拓扑优化与强度分析研究，获得质量轻、刚强度好的箱体结构有助于确保传动系统的性能。然而，在分析或优化中如何建立仿真模型，如何处理复杂的边界条件，使分析结果符合实际情况，是其中的难点技术问题。本文针对这些问题，在某6驱ATV车的开发过程中，对其传动系统箱体结构进行拓扑优化与强度分析研究，主要内容和结论有：　　(1)针对箱体拓扑优化中，其箱体内部载荷和轴承、齿轮轴系等如何处理是其中的关键问题。结合实际接触情况在轴承承压区 120°范围内以共节点连接，成功模拟轴承与箱体的相互作用；通过建立齿轮轴系网格模型，解决啮合力加载位置的问题。在此基础上，建立了包含齿轮轴系和轴承在内的原设计箱体拓扑优化有限元模型。以静力分析获得节点位移作为约束函数，以箱体质量为目标函数，进行拓扑优化分析，找出了箱体上加强筋的最佳布置位置。通过箱体加强筋和壁厚的设计，得到了新箱体结构。　　(2)为了分析支撑箱体的支架、轴承和轴系对箱体结构模态的影响以及判断箱体结构是否可能发生共振，分别建立新设计箱体以及箱体-支架系统的有限元模型，对其进行约束模态分析；通过对比箱体结构模态和箱体-支架系统模态，认为在结合箱体结构的内外部激励判定箱体结构是否发生共振时应考虑弹性支撑对箱体模态的影响。　　(3)针对箱体静态分析中多对轴承的接触问题，根据实际轴承接触角度和位置，建立轴承接触模型；为了模拟螺栓的连接作用，在箱体与支架连接位置建立梁单元；为了解决啮合力加载位置的问题，建立了齿轮轴系网格模型。在此基础上，建立了包含齿轮轴系、轴承和支架在内的新设计箱体有限元模型。针对静态分析计算接触时不容易收敛的问题，采用准静态分析方法进行箱体静力学分析，得到了箱体结构的应力与位移分布。　　(4)箱体结构因始终受到路面不平度引起的动态冲击，且存在很多非线性因素，需要进行瞬态分析来进一步发现箱体更深层次的动强度与疲劳问题。为了解决箱体瞬态分析加载边界条件很难确定的问题，本文建立了整车和路面瞬态分析有限元模型，通过模拟整车在路面上的瞬态运动获取箱体连接位置处的位移响应曲线；将此位移曲线加载到箱体结构瞬态分析模型中，进行瞬态强度分析，得到箱体结构的动态应力。在此基础上，对箱体结构进行了疲劳寿命分析和评价。　　本文运用有限元仿真技术，对原始设计箱体结构进行拓扑优化设计，实现了在产品设计阶段用计算机辅助设计代替传统经验设计，缩短了产品的设计开发周期；在此之上，对新设计箱体结构进行强度分析，完善了结构的设计流程。
作者：	伍村
专业：	车辆工程
导师：	胡玉梅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文