【摘要】：拖拉機在行駛過程中,箱體所處的工作環(huán)境比較惡劣,承受很多突如其來的外力,有時還會產生很大的振動和噪聲,影響工作人員的駕駛。因此,箱體必須滿足強度、剛度以及振動特性等使用要求,這樣才能保證箱體內部齒輪正常有序的運轉,有助于提高變速箱的使用性能和使用壽命。在箱體結構強度分析的基礎上,根據強度分析結果,對箱體進行拓撲優(yōu)化設計,以減輕箱體重量,達到輕量化的目的。首先,本文簡述了變速箱箱體研究背景及研究意義,闡述了箱體國內外研究現狀和輕量化技術國內外研究現狀。本文以16個前進擋和16個倒退擋的動力換擋變速器作為載體,在此基礎上對變速器在UG軟件中建立箱體的三維實體模型。在箱體建模過程中,根據企業(yè)所提供的一些參數,做出了大量的計算。箱體初步模型完成后,在箱體上還需添加油道孔、液壓閥座、觀察口、過渡圓角等,最終得到了箱體的三維模型。全文以變速箱箱體作為研究對象,對箱體進行必要的簡化后導入有限元分析軟件ANSYS中,添加箱體材料屬性,進行網格劃分等,進而得到了箱體的有限元三維模型。其次,利用變速箱箱體的有限元三維模型對箱體進行靜力分析,變速箱一共有32個擋位,選取動力換擋變速箱的一擋和倒一擋的典型工況進行結構強度分析計算,得到了箱體的應力云圖和總變形云圖。通過觀察箱體應力云圖和總變形云圖可知,箱體的強度和剛度均滿足使用要求,并且安全系數足夠,可以進行優(yōu)化設計分析以減輕箱體重量。再次,利用變速箱箱體的有限元模型對箱體進行模態(tài)分析,包括自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析兩部分。通過對箱體有限元模型施加正確的邊界條件,完成變速箱箱體的約束模態(tài)分析,得到了箱體的前16階模態(tài)振型與頻率,通過分析可知,箱體發(fā)生共振的可能性很小,因此箱體滿足振動要求。通過自由模態(tài)分析,得到了箱體的前18階模態(tài)振型與頻率,可以對箱體結構本身的尺寸和振動情況有所了解,從而加以改進設計不恰當的地方,完善設計的箱體。最后,利用變速箱箱體的有限元模型對箱體進行拓撲優(yōu)化設計分析,同樣選取動力換擋變速箱的一擋和倒一擋的典型工況進行拓撲優(yōu)化設計。利用ANSYS Workbench中的Shape Optimistic模塊對箱體進行全局拓撲優(yōu)化設計,在一擋工況下將箱體在分析軟件ANSYS的Target Reduction一欄中分別設置20%和30%,求解得到相應的優(yōu)化結果圖;在倒一擋工況下將箱體在分析軟件ANSYS的Target Reduction一欄中分別設置20%和30%,求解得到相應的優(yōu)化結果圖。根據優(yōu)化結果對原有箱體進行修改,將修改后的箱體再進行靜力分析,結果表明箱體的剛度、強度依然滿足使用要求,同時箱體的重量下降了11.67%,達到了輕量化的目的。
【圖文】：

全動力換擋副傳動裝置內安裝四軸 S4、五軸 S5、六軸 S6、七軸 S7、八軸 S8。傳動機構示意簡圖如圖2.1 所示，傳動機構示意圖如圖 2.2 所示。圖 2.1 變速箱傳動機構示意簡圖1.主傳動裝置；2.副傳動裝置；3.第一軸齒輪 3；4.第二軸齒輪 4；5.第一軸齒輪 5；6.第二軸齒輪 6；7.第三軸齒輪 7；8.第一軸齒輪 8；9.第二軸齒輪 9；10.第三軸齒輪 10；11.第三軸齒輪 11；12.第二軸齒輪 12；13.第四軸齒輪 13；14.第四軸齒輪 14；15.第六軸齒輪 15；16.第五軸齒輪 16；17.第四軸齒輪 17；18.第六軸齒輪 18；19.第五軸齒輪 19；20.第六軸齒輪 20；21.第七軸齒輪 21；

圖 2.2 變速箱傳動機構示意圖.1.2 變速箱傳動機構速度分析變速箱傳動機構一共由 10 個濕式多片離合器控制，通過液壓系統(tǒng)控制離的接合與分離，進而控制變速器擋位。3 個離合器控制一個擋位，總計可得6 個前進擋位和 16 個倒退擋位，可形成的速度范圍是 0.3~50km/h。變速器的分布稀疏，呈階梯式上升，換擋很少有卡頓現象，大大提升了駕駛員舒適感時適合拖拉機在各個環(huán)境下作業(yè)，增加了拖拉機的使用壽命。在全動力換擋主傳動裝置中，離合器 C1、離合器 C2、離合器 C3、離合4 可形成前進Ⅰ擋、前進Ⅱ擋、前進Ⅲ擋、前進Ⅳ擋四個動力換擋擋位，離 C2、離合器 C3、離合器 C5、離合器 C6 可形成倒退Ⅰ擋、倒退Ⅱ擋、倒退、倒退Ⅳ擋四個動力換擋擋位，每兩個離合器控制一個擋位。由傳動機構結構和速度兩方面分析可知，全動力換擋及換向變速器結構簡湊，布置方便，節(jié)省空間，，傳動路線清晰，能實現較多的前進擋位和倒退擋位
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S219

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本文編號：2646981