大型齒輪箱的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

1、本文采用有限單元法對(duì)SJ400型齒輪箱的性能進(jìn)行了數(shù)值模擬。SJ400型齒輪箱是應(yīng)用在海洋平臺(tái)上的大型裝備，它是一套新設(shè)計(jì)的非標(biāo)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。為了保證它的安全高效運(yùn)行需要了解它的動(dòng)靜力性能。本文應(yīng)用通用有限元軟件ANSYS對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化。 為了節(jié)約計(jì)算機(jī)資源和計(jì)算時(shí)間，本文選擇厚板單元模擬箱體，對(duì)于軸承座的局部區(qū)域采用實(shí)體單元模擬。殼單元與實(shí)體單元的連接采用較為先進(jìn)的基于MPC方法的殼一實(shí)體裝配技術(shù)。由于未見(jiàn)到這種方法

2、在工程上的應(yīng)用，本文首先采用小模型考核了這種方法的計(jì)算精度，結(jié)果表明利用這種方法處理不同自由度單元的連接非常方便，而且計(jì)算精度很高能夠滿足工程計(jì)算的需要。為了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方便，在建模時(shí)把主要板件的厚度參數(shù)化，使靜力分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)共享模型，減少了建模的工作量。在劃分網(wǎng)格時(shí)手動(dòng)控制單元的大小和單元的形狀，盡量避免退化的三角形單元的出現(xiàn)，提高計(jì)算的精度。利用靜力平衡條件確定了傳動(dòng)系統(tǒng)作用在軸承座上的力，簡(jiǎn)化了模型的載荷邊界條件。 在

3、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析中，采用分塊Lanczos法提取系統(tǒng)的前10階模態(tài)。從模態(tài)分析的結(jié)果可以看出，齒輪箱的前十階振型所對(duì)應(yīng)的頻率都很低，與整個(gè)提升系統(tǒng)的工作時(shí)的激振頻率差別很大，不會(huì)形成共振。齒輪箱的靜力強(qiáng)度分析結(jié)果表明，齒輪箱的強(qiáng)度和剛度能夠滿足齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。 選擇主要板件的厚度為優(yōu)化變量，以齒輪箱的總體積為目標(biāo)函數(shù)，在應(yīng)力和位移約束條件下對(duì)齒輪箱作了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果顯示齒輪箱的各個(gè)主要部件的板厚隨著迭代的進(jìn)行整體下降，