電動公交車變速器殼體的強度分析與拓撲優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、為了緩解汽車帶來的環(huán)境污染和能源領(lǐng)域的壓力，同時為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策，越來越多的城市選擇純電動公交車作為其市內(nèi)的交通工具。而電動汽車傳動鏈中變速器的殼體作為齒輪傳動系統(tǒng)的支撐部件，承受著來自傳動系統(tǒng)的各種復(fù)雜載荷，常常會受到較大的彎曲、扭轉(zhuǎn)力和沖擊力的共同作用;同時由于電動機調(diào)速調(diào)矩范圍廣的優(yōu)勢，取消了電動機與變速器之間的離合器，進而電動機的轉(zhuǎn)矩直接作用于變速器上，這對變速器殼體的承載能力提出了更高的要求。在此背景下，采用更先進的

2、數(shù)字化技術(shù)開發(fā)出高強度、高剛度、輕質(zhì)、低振動、噪聲小、低成本的變速器殼體，對于提高國際市場競爭力具有重大的研究意義。
　　本文以某電動三檔變速器的殼體為研究對象，采用多體系統(tǒng)動力學(xué)仿真技術(shù)、有限元分析技術(shù)與拓撲優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，對變速器殼體的性能進行優(yōu)化設(shè)計。主要研究工作如下。
　　(1)闡述了與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，指出了研究過程中要注意的關(guān)鍵問題，進而提出本文要研究的內(nèi)容和目標。
　　(2)詳細介紹了

3、變速器的整體結(jié)構(gòu)，對變速器傳動系統(tǒng)進行了受力分析以及采用專業(yè)三維建模軟件Creo2.0對變速器進行三維建模，為變速器殼體的研究打下基礎(chǔ)。
　　(3)基于多體系統(tǒng)動力學(xué)理論，采用ABAQUS與ADAMS軟件相結(jié)合的方法，建立了變速器一檔傳動的剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?。?jīng)仿真求取傳動軸的轉(zhuǎn)速和齒輪副的接觸力，并通過與理論計算值進行對比的方法，驗證了剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ偷恼_性。繼而求取了軸承的動態(tài)載荷，為殼體結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析提供精確的激勵載荷。

4、r>　　(4)在詳細介紹有限元分析相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，采用ABAQUS軟件建立了變速器殼體的有限元分析模型，采用了合理的簡化軸承載荷的加載方式，即在軸承孔中心建立了MPC多點耦合約束，并在其主節(jié)點上施加簡化后的軸承載荷后，再進行殼體結(jié)構(gòu)的有限元瞬態(tài)動力學(xué)分析。通過分析，可以初步了解殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及位移分布狀況，并可根據(jù)分析結(jié)果判斷殼體是否需要進一步優(yōu)化。
　　(5)基于拓撲優(yōu)化理論，對殼體結(jié)構(gòu)進行了多工況下的靜力學(xué)剛度優(yōu)化設(shè)計和動力

5、學(xué)特征值優(yōu)化設(shè)計，以尋找出殼體結(jié)構(gòu)載荷傳遞經(jīng)過的路徑，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和過剩區(qū)域，并針對以上出現(xiàn)的問題提出殼體的優(yōu)化方案。對優(yōu)化后的殼體再次進行有限元瞬態(tài)動力學(xué)分析，以驗證殼體是否依然滿足剛強度的設(shè)計要求。
　　(6)在詳細分析有限元模態(tài)相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，對經(jīng)上述優(yōu)化后的殼體進行動態(tài)性能分析。通過殼體的模態(tài)分析，及時了解殼體結(jié)構(gòu)的固有頻率及模態(tài)陣型，并與外部激振頻率以及齒輪嚙合頻率進行對比，以避免與殼體結(jié)構(gòu)發(fā)生共振。最后，對