拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计（理工论文资料）.docVIP

拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计（理工论文资料） 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计 1 1变速器箱体有限元模型的建立 2 2静力学分析 4 3变速器箱体多目标拓扑优化设计 5 4结论 5 文2：拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计 5 参考文摘引言： 12 原创性声明（模板） 12 文章致谢（模板） 13 正文 拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计（理工论文资料） 文1：拖拉机液压机械无级变速器箱体的轻量化设计 拖拉机在农业机械化中起着重要作用，而液压机械无级变速器是拖拉机系统的重要组成部分。变速器箱体是构成变速器的骨架，在变速器正常运转过程中，箱体可能会因为承受齿轮传动的载荷而产生较大的应力和变形。变速器的箱体由于刚度、强度上的不足易造成箱体产生变形或者裂纹，形成箱体内部齿轮和轴之间的安装误差[1]，加上齿轮和轴受载的额外变形，会严重破坏齿轮理论上正确的啮合条件，降低了齿轮传动精度，导致齿轮内部传动系统的振动、冲击和噪声，使齿轮过早达到疲劳强度而遭到破坏，最后造成整个变速器的性能下降[2-3] 对变速器箱体进行轻量化设计可以有效减轻整台拖拉机的质量，从而使燃油消耗率下降、空气中有害气体等污染物的排放量减少及拖拉机的生产成本降低。在变速器的设计过程中，为避免上述问题，往往会通过增加变速器箱体的厚度来提高其刚度和强度，但同时增加了变速器箱体自身的质量，导致拖拉机整体的质量增大，进而使燃油消耗率升高，大气污染物排放量增大[4] 为此，国内外学者做了大量的相关研究工作，但大多只是针对单目标的拓扑优化[5-14]，暂未发现有人对重型智能拖拉机的液压机械变速器箱体进行多目标的拓扑优化设计，因此有必要开展这方面的设计研究。本文根据拖拉机无级变速器结构空间和传动特性，对变速器箱体拓扑优化几何模型进行设计，并通过仿真分析得到起步挡工况下变速器箱体的边界载荷。 同时，对初始设计的变速器箱体几何模型进行静力学分析和模态分析，得到箱体优化前应力分布、位移场、柔度值和固有频率，基于折衷规划法的多目标拓扑优化设计方法，同时考虑固有频率和箱体刚度，确定轻量化设计的目标函数，对箱体进行优化设计。该优化结果对变速器箱体的轻量化研究有一定的参考价值。 1变速器箱体有限元模型的建立 变速器箱体拓扑优化几何模型的设计 为了满足变速器箱体轻量化的设计要求，变速器箱体应具备足够刚度强度，且箱体结构应便于机械加工和铸造，同时在满足结构性能的前提下，尽量减轻变速器箱体的质量。该变速器箱体除了承受由内部齿轮啮合传动的扭矩外，还有来自箱体外部的各种静态和动态载荷。因此，箱体的设计还应考虑铸造和加工等条件。 例如，为防止热结的出现和避免产生裂纹，变速器箱体的铸造应考虑拔模和浇铸等情况[15];再如，为便于加工，变速器箱体同侧平面应尽可能平齐，以便在一次走刀中完成加工工艺;此外，变速器箱体的轴承孔应该满足易于安装和调整刀具的要求;同时，考虑到箱体内部齿轮、轴等零部件的安装和拆卸问题，箱体应采用分层式。鉴于变速器内部齿轮、轴等零部件的安装及传动问题，本文研究的变速器箱体采用左右两层分层式箱体，并通过螺栓紧固分层箱体之间的连接。建立变速器箱体拓扑优化几何模型。 变速器箱体物理模型的建立 传动齿轮是变速器的重要组成部分，为了深入研究齿轮传动过程中齿轮对变速器箱体的施载情况，通过Adams软件中齿轮仿真分析模块进行求解。首先采用SolidWorks软件创建三维齿轮传动系统，然后通过Adams进行动力学仿真分析求解。该变速器机械挡虽然一共有纯液压起步挡、前进挡1、前进挡2及后退挡4个挡位，但由于此变速器正常工作时在纯液压起步挡工况下速度变化较大，因此传动轴传递的扭矩和传动轴两端对箱体的作用力也相对较大。以现实的作业需求为依据，本文所研究的变速器具备4个挡位工况。 不同工况下，箱体受载荷情况不同，本文只研究箱体在最恶劣工况下造成的最严重破坏情况。由上述分析可知，箱体在纯液压起步挡工况下所受载荷最大，造成箱体失效的可能性最大，故本文只对纯液压起步挡创建了齿轮仿真分析模型，并进行分析求解。 变速器箱体有限元模型的建立 在有限元分析中，网格单元的类型对后期的优化结果有重要影响，对单元属性的定义也具有重要作用。单元体大体分为六面体和四面体两类。由于本文研究的变速器箱体外形较复杂，箱体上有螺栓孔、轴承孔、圆弧等非方形部位，并且考虑到箱体受力不均匀，因此通过四面体单元Solid92网格单元来划分箱体，最终划分的网格数量为，节点数为289408。 传动齿轮是变速器的重要组成部分，为了深入研究齿轮传动过程中齿轮对变速器箱体的施载情况，通过Adams软