多工况下变速箱箱体结构的拓扑优化设计

中国机械工程 ›› 2011, Vol. 22 ›› Issue (15): 1779-1783.

多工况下变速箱箱体结构的拓扑优化设计

张喜清1,2;项昌乐2;刘辉2

1.太原科技大学,太原,030024

2.北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京,100081

出版日期:2011-08-10 发布日期:2011-08-24
基金资助:
国防科工委基础研究项目(40402060103)
National Defense Basic Scientific Research Project（No. 40402060103）

Topology Optimization Design of Gearbox Housing under Multiple Loading Cases

Zhang Xiqing1;Xiang Changle2;Liu Hui2

1.Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan,030024

2.The State Key Laboratory of Vehicle Transmission, Beijing Institute of Technology, Beijing,100081

Online:2011-08-10 Published:2011-08-24
Supported by:
National Defense Basic Scientific Research Project（No. 40402060103）

摘要/Abstract

摘要：

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。

关键词:

变速箱, 载荷工况, 拓扑优化, 静力分析, 模态分析

Abstract:

Aimed at the multiple loading cases characteristics of gearbox system, a gearbox housing FEM model was taken up, then the static analysis and modal analysis were performed, the stress nephogram and displacement nephogram were obtained.Based on the platform, a topology optimization design was carried on, where the optimal object was the 1st mode frequency, constraint conditions was the global stress, displacement amplitude and volume fraction, then the gearbox housing was modified according to structure’s material density nephogram results. The weight of modified structure is reduced by 19kg, then structure reanalysis was carried out, the results indicate that the topology optimization design is feasible.

Key words: gearbox, load case, topology optimization, static analysis, modal analysis

中图分类号:

TB21
TH122

张喜清1, 2, 项昌乐2, 刘辉2.

多工况下变速箱箱体结构的拓扑优化设计

[J]. 中国机械工程, 2011, 22(15): 1779-1783.

ZHANG Chi-Qing-1, 2, XIANG Chang-Le-2, LIU Hui-2.

Topology Optimization Design of Gearbox Housing under Multiple Loading Cases

[J]. China Mechanical Engineering, 2011, 22(15): 1779-1783.

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