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纵置变速器壳体拓扑优化设计研究
| 论文题名： | 纵置变速器壳体拓扑优化设计研究 |
| 关键词： | 汽车变速器;壳体设计;拓扑优化;评价指标 |
| 摘要： | 汽车变速器壳体作为汽车动力总成的重要部分，承受着复杂的载荷，对于保证传动系统正常工作十分重要。因此，如何有效地设计一个满足壳体设计要求的变速器壳体具有十分重要的意义。本文以变速器壳体为研究对象，重点进行了壳体类零件拓扑优化设计方法的研究及评价，为壳体的设计提供依据和指导。 根据拓扑优化理论，研究了连续体结构拓扑优化插值模型方法和求解算法，详细研究了均匀化法和变密度法，建立了基于SIMP变密度法的拓扑优化数学模型，并给出了拓扑优化设计方案，为下一步拓扑优化设计做好准备。 以单对齿轮传动壳体为例，首先进行了齿轮传动壳体的有限元分析，根据分析结果确定了结构拓扑优化的目标函数和约束条件。使用OptiStruct软件对壳体进行了拓扑优化，并根据优化结果建立了优化模型。对优化前后模型的有限元分析结果进行了对比验证，结果表明，在强度刚度相差不大的情况下有效地降低了壳体的质量，达到了轻量化目标。最后根据模态分析方法对优化模型进行了模态分析，为壳体的进一步设计提供了依据。 针对变速器壳体设计过程中要满足的性能要求，建立了变速器壳体设计的评价指标，给出了变速器壳体在设计过程应该满足的强度、刚度和振动特性的具体要求。以纵置变速器壳体为例，建立了该变速器壳体的初始模型，并和企业的现有最终模型进行了对标。通过对标分析验证了最终模型满足壳体设计的强度、刚度、振动特性要求，符合壳体的评价标准。该变速器壳体在设计过程中运用了拓扑优化方法进行指导，结果表明壳体的设计符合设计要求，证明拓扑优化方法是可行的，具有较高的实用价值，可以对壳体类零件的设计进行指导。 |
| 作者： | 时岩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴训成;须俊健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海工程技术大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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