分动器箱体结构拓扑优化设计

针对分动器箱体复杂结构,将基于变密度的拓扑优化分析方法应用到汽车变速箱箱体的结构设计。将结构的最小柔度作为优化目标,以体积分数、位移、应力、模态频率和加工方式为约束条件,分别展开了箱体结构外廓和内部加强筋板结构的拓扑优化分析,并对优化设计的箱体结构进行了静强度和模态分析。结果表明:箱体结构静强度和模态频率均高于设计指标,实现了复杂箱体结构的拓扑优化设计。     

大型矿用电铲推压减速器箱体拓扑优化及影响分析

为减少大型矿用电铲推压减速器箱体的材料用量,实现箱体轻量化,对上箱体进行了拓扑优化。在电铲推压减速器箱体有限元应力分析的基础上,运用变密度法,将上箱体质量作为优化目标,将箱体最大应力、箱体壁厚和剩余百分比作为约束条件,根据上箱体力的传递路径,实现电铲推压减速器上箱体的拓扑优化。并应用有限元法对优化前、后的箱体应力情况进行对比分析,依据标准ISO 6336:2006和标准ISO/TS 16281:2008分别进行优化前、后齿轮应力(包括齿面接触应力和齿根弯曲应力)与轴承寿命的对比分析。优化结果表明,减速器上箱体拓扑优化对箱体应力和轴承疲劳寿命影响极小,该优化使齿轮应力略有增加,但依然满足齿轮强度要求。     

基于拓扑优化的搅拌车减速器箱体轻量化研究

为提升搅拌车用减速器箱体结构性能，降低箱体的重量减少加工成本，提出基于拓扑优化的搅拌车减速器箱体轻量化方法。以10m³搅拌车PMB-7YR型减速器为优化对象，通过ANSYS Workbench对箱体进行有限元分析，基于分析结果采用变密度法对箱体结构进行拓扑优化，通过优化后云图进行结构设计完成轻量化设计。搭建搅拌车减速器试验平台，实现实际工况试车实验；并对优化前、后减速器箱体进行有限元比对分析，分析结果表明：优化后减速器整体质量减少15.4%，箱体最大变形量降低17.3%，整体的综合性能提升显著，对减速器的进一步研究和开发具有重要意义。     

电动车变速器箱体拓扑优化设计

针对电动车变速器箱体结构,从正向设计的角度采用变密度的拓扑优化分析方法对箱体内、外筋板及外廓结构展开拓扑优化分析。箱体的拓扑优化以加权应变能作为优化目标,以箱体体积分数、位移、应力、模态频率和制造加工方式为约束条件。基于拓扑优化结果,同时考虑箱体结构的安装、润滑、冷却等功能要求,完成箱体结构的优化设计,并对优化设计的箱体结构进行了有限元静强度和模态特性分析。结果表明,电动车变速器箱体结构静强度和模态频率均高于设计指标,实现了电动车变速器复杂箱体结构的拓扑优化设计。     

汽车变速器箱体拓扑优化研究

在传统的变速箱体的设计方案基础上进行改良,将有限元法以及拓扑优化法融入进新的设计方案之中。利用Optistruct软件的变密度法,以最小柔度为优化目标,以质量、频率、位移为约束条件,对变速器箱体进行结构拓扑优化,并对优化设计的箱体结构进行了强度、刚度分析以及模态分析。分析结果表明:在保证箱体强度、刚度和模态特性的前提下,拓扑优化成功地实现了箱体轻量化设计。     

大型桥式起重机减速器箱体轻量化设计

在齿轮箱箱体强度和模态分析的基础上,采用拓扑优化方法对箱体进行了轻量化设计,在满足箱体可靠性的条件下,优化后箱体质量减轻约15%,通过箱体优化前后的性能对比分析,验证了箱体改进的合理性。     

地铁车载蓄电池箱结构的优化研究

针对近些年列车不断提速,车载设备急需轻量化的问题,对某地铁车载蓄电池箱的结构强度、疲劳强度、模态、3种结构优化方法等方面进行了研究。对拓扑优化变密度法和单目标、多目标优化方法在轨道车辆的应用开展了归纳,提出了基于变密度法的拓扑优化、尺寸优化、形貌优化相结合的优化方法;依托结构优化设计理论及OptiStruct优化软件对箱体进行了优化分析,利用疲劳数据系统对优化后的箱体进行了测试。研究结果表明:该优化方法实现了框架结构减重约31.5%,静强度满足材料许用应力值,一阶固有频率提高到20.7 Hz,疲劳损伤值小于0.7,实现了结构的最大轻量化,优化方法为其他类型车载设备的轻量化设计提供了有益的借鉴。     

电动汽车减速器箱体结构优化设计

针对某型新开发的电动汽车减速器箱体进进行了优化设计分析。首先,在对减速器各轴承、轴等零件的受力分析的基础上,确定了箱体的载荷分布,进而进行了有限元应力应变分析。根据有限元分析结果,对箱体局部区域以箱体材料体积为目标函数、在刚度和强度为约束条件的情况下进行了结构拓扑优化。根据优化结果,综合考虑箱体的实际工作情况和相应功能要求,修改箱体结构,得到减重后的箱体模型。结果证实,优化后的箱体结构刚度基本不变,而强度有所增加,重量减轻了大约6%。     

电动汽车用新型AMT变速器箱体轻量化设计

针对装有AMT变速器的电动汽车所存在的传动效率低、换挡时动力传递中断、冲击大等问题,基于部件设计和生产模块化的思路,设计了一种双驱动三档AMT变速器。在对其基本结构和工作原理介绍的基础上,采用变密度的拓扑优化分析方法对箱体结构进行了优化分析,并结合箱体安装、冷却、润滑等实际使用要求,完成了箱体结构的优化,且利用有限元与多体分析相结合的方法、在考虑了轴承装配最大过盈量的基础上,对新结构的强度和模态特性进行了计算。试验及计算结果表明,在模态特性基本不变、强度性能满足要求的前提下,优化后箱体质量降低了3.3 kg(轻量化率为10.6%),达到了产品轻量化设计目标。     

某重型汽车变速箱箱体轻量化设计

本文以国内某重型汽车变速箱箱体为分析对象,应用HyperMesh对其进行四面体网格划分,之后对其进行自由模态和两种工况下的仿真分析,然后应用OptiStruct对其指定空间进行拓扑优化,以达到在一定约束条件下减少重量的目的。拓扑优化后重新对模型进行仿真分析并找出其应力集中和变形较大的区域,之后利用HyperMorph对其相应区域进行自由形状优化以消除应力集中和较大变形,最终使该变速箱箱体在结构、强度、刚度达到最优化,为汽车变速箱箱体轻量化设计探索有效的方法和途径,具有一定的工程实际意义。     

多工况下变速箱箱体结构的拓扑优化设计

针对变速箱系统的多载荷工况特性,建立箱体结构的有限元模型,对其进行静力分析和模态分析,得到各工况下箱体的应力和位移云图,在此基础上对结构进行应力、位移和体积比分数约束下第一阶固有频率最大化的拓扑优化设计,根据结构的材料密度分布云图结果对其进行改进设计,改进后的结构较初始设计质量减小19kg。对改进后的结构进行再分析,结果表明该箱体结构的拓扑优化设计是可行的。     

汽车四驱分动器换挡机构壳体动态特性分析与优化

以提高汽车四驱分动器换挡机构工作时动态特性为目的,建立该机构壳体三维简化模型,利用ANSYS软件对其进行模态分析,得到固有频率和振型,并以此为基础采用模态叠加法进行谐响应分析。通过拓扑优化,分析得到该机构壳体材料最佳分布,改进壳体结构,并与原结构进行动态特性对比分析。结果表明汽车四驱分动器换挡机构壳体固有频率增加,最大响应位移减少且低频段激振频率增加,动态特性明显改善,分析结果可为四驱汽车分动器换挡机构设计提供参考。     

电动汽车减速器振动分析与拓扑优化

以某电动汽车减速器为研究对象,在ADAMS中进行减速器二级齿轮传动动力学仿真,得到轴承座处动态载荷;建立减速器箱体有限元模型并进行模态分析,得到其固有频率与振型;将激励加载到有限元模型中,进行模态频率响应分析,并对箱体进行拓扑优化,研究结果表明,优化后箱体表面振动响应幅值明显降低。     

基于SIMP及应变能理论的高速动车齿轮箱结构优化

为获得高速动车齿轮箱最优结构设计方案,针对目前国产高速动车牵引齿轮箱箱体特点及存在的问题,基于SIMP(solid isotropic material with penalization)材料插值模型及应变能理论,利用软件HyperMesh中的拓扑优化与形状优化模块对动车齿轮箱箱体结构进行拓扑优化和局部形状优化.优化结果表明:优化后的动车齿轮箱结构的最大变形和最大应力有大幅度降低,能有效提高齿轮箱箱体的刚度和强度.文中结果可为设计性能优异的国产化高速动车齿轮箱提供数据支持.     

汽车变速器箱体结构强度分析与优化设计

为了实现变速器箱体轻量化,对通过模态试验验证的某轻型货车变速器箱体模型进行了有限元分析,包括静力学和动力学结构强度分析。基于分析结果对箱体进行了拓扑优化设计。优化结果表明,在保证箱体刚度不变、强度变化小于5%、振动性能基本一致(第一阶自由模态减小了2.8%)的前提下,对变速器箱体的厚度、加强筋及局部进行优化,改进后箱体质量由30kg减为27.6kg,减轻了8%,达到轻量化目标。     

装载机变速箱体拓扑分析与多目标尺寸优化

分析并计算ZL50型装载机箱体最大受力状况,在有限元分析的基础上,先根据拓扑结果进行箱体整体结构优化,减轻箱体重量;再进行多目标的箱体局部尺寸优化,降低危险部位应力、变形量并进一步减轻箱体重量。采用Pro/Engineer建立箱体参数化模型,与ANSYS Workbench联合仿真进行动态优化设计。优化后的箱体重量减少12.3%,最大等效应力、最大变形量分别下降19.4%和30%,达到减重和提高可靠性的双重目的。研究成果对于企业产品开发设计、节约制造成本具有实际指导意义。     

基于ANSYS的主轴箱体模态分析及拓扑优化

用SolidWorks软件建立主轴箱体的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析,得出主轴箱体的前六阶固有频率及振型,通过分析找出其动态特性的薄弱环节,以此为基础再对主轴箱进行以一阶固有频率最大化为目标的拓扑优化,得到改进方案。通过ANSYS分析验证,改进后的主轴箱体动态特性得到了显著提高。     

大功率分动器疲劳试验齿轮断齿问题研究

某多轴超重型试验平台大功率分动器在进行疲劳耐久试验时发生断齿问题。针对失效齿轮开展了全面问题分析,对齿轮强度、轴和箱体刚度、齿轮齿形和齿向精度、表面热处理等可能导致齿轮损坏的原因进行了逐一分析,最终定位为齿轮齿面磨削烧伤,造成齿面硬度降低,接触疲劳强度下降,发生提前失效破坏。在改进工作中,修改了齿轮齿面的磨削加工工艺,并增加了100%的磨削烧伤监测,经改进后的大功率分动器通过了疲劳耐久试验。     

基于人工材料密度的新型拓扑优化理论和算法研究

对基于人工材料密度的拓扑优化理论作了深入分析;推导出了一种基于人工材料密度的拓扑优化准则算法,将该算法应用于拓扑优化的计算中,并给出了基于人工材料密度的拓扑优化迭代分析流程;提出了一种卷积因子方法,用于消除拓扑优化计算结果中易出现的棋盘格式和多孔材料现象;通过数值计算验证了理论和算法的有效性;分析讨论了不同优化参数对拓扑优化计算结果的影响。     

基于局部相对密度映射的变密度多孔结构设计方法

针对变密度多孔结构设计依据的拓扑优化密度信息不能被充分有效利用的问题,提出一种基于拓扑优化局部相对密度映射的变密度多孔结构设计方法。该方法根据多孔结构力学特点建立等效连续体的拓扑优化模型,通过拓扑优化密度的局部映射策略和调整方法,将拓扑优化的密度信息映射到多孔结构单元并根据映射的相对密度生成变密度多孔结构。此外,为检验多孔结构与拓扑优化密度信息的匹配程度,提出一种基于体素化和矩阵相似度的分析评价方法。最后以不同尺度的二维蜂窝为案例,验证了所提变密度多孔结构设计方法的可行性和有效性。