電動公交車變速器殼體的強度分析與拓撲優(yōu)化設計.pdf

1、為了緩解汽車帶來的環(huán)境污染和能源領域的壓力，同時為了響應國家節(jié)能減排的政策，越來越多的城市選擇純電動公交車作為其市內的交通工具。而電動汽車傳動鏈中變速器的殼體作為齒輪傳動系統(tǒng)的支撐部件，承受著來自傳動系統(tǒng)的各種復雜載荷，常常會受到較大的彎曲、扭轉力和沖擊力的共同作用;同時由于電動機調速調矩范圍廣的優(yōu)勢，取消了電動機與變速器之間的離合器，進而電動機的轉矩直接作用于變速器上，這對變速器殼體的承載能力提出了更高的要求。在此背景下，采用更先進的

2、數(shù)字化技術開發(fā)出高強度、高剛度、輕質、低振動、噪聲小、低成本的變速器殼體，對于提高國際市場競爭力具有重大的研究意義。
　　本文以某電動三檔變速器的殼體為研究對象，采用多體系統(tǒng)動力學仿真技術、有限元分析技術與拓撲優(yōu)化技術相結合，對變速器殼體的性能進行優(yōu)化設計。主要研究工作如下。
　　(1)闡述了與本課題有關的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，指出了研究過程中要注意的關鍵問題，進而提出本文要研究的內容和目標。
　　(2)詳細介紹了

3、變速器的整體結構，對變速器傳動系統(tǒng)進行了受力分析以及采用專業(yè)三維建模軟件Creo2.0對變速器進行三維建模，為變速器殼體的研究打下基礎。
　　(3)基于多體系統(tǒng)動力學理論，采用ABAQUS與ADAMS軟件相結合的方法，建立了變速器一檔傳動的剛柔耦合仿真模型。經仿真求取傳動軸的轉速和齒輪副的接觸力，并通過與理論計算值進行對比的方法，驗證了剛柔耦合仿真模型的正確性。繼而求取了軸承的動態(tài)載荷，為殼體結構的力學分析提供精確的激勵載荷。

4、r>　　(4)在詳細介紹有限元分析相關理論的基礎上，采用ABAQUS軟件建立了變速器殼體的有限元分析模型，采用了合理的簡化軸承載荷的加載方式，即在軸承孔中心建立了MPC多點耦合約束，并在其主節(jié)點上施加簡化后的軸承載荷后，再進行殼體結構的有限元瞬態(tài)動力學分析。通過分析，可以初步了解殼體結構的應力及位移分布狀況，并可根據(jù)分析結果判斷殼體是否需要進一步優(yōu)化。
　　(5)基于拓撲優(yōu)化理論，對殼體結構進行了多工況下的靜力學剛度優(yōu)化設計和動力

5、學特征值優(yōu)化設計，以尋找出殼體結構載荷傳遞經過的路徑，及時發(fā)現(xiàn)結構的薄弱環(huán)節(jié)和過剩區(qū)域，并針對以上出現(xiàn)的問題提出殼體的優(yōu)化方案。對優(yōu)化后的殼體再次進行有限元瞬態(tài)動力學分析，以驗證殼體是否依然滿足剛強度的設計要求。
　　(6)在詳細分析有限元模態(tài)相關理論的基礎上，對經上述優(yōu)化后的殼體進行動態(tài)性能分析。通過殼體的模態(tài)分析，及時了解殼體結構的固有頻率及模態(tài)陣型，并與外部激振頻率以及齒輪嚙合頻率進行對比，以避免與殼體結構發(fā)生共振。最后，對