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1、中北大学学位论文某轻卡变速箱壳体静动态特性及拓扑优化研究摘要随着现代科学技术的快速发展，对机械传动设备提出了越来越高的要求。在汽车领域中，变速箱是多个复杂构件组成的机械传动设备，对其在传递功率大、振动小、噪声低、体积小、重量轻等方面提出了越来越高的要求。某轻卡变速箱由于企业产品革新，结构材料由铸铁替换为压铸铝，壳体结构功能直接影响壳体使用寿命和轻卡汽车结构性能。鉴于此，为了解轻卡变速箱壳体静动态特性，对该轻卡变速箱壳体进行结构静动态特性分析以及结构拓扑优化研究很有必要，使其具有良好的机械结构性能，足够的刚强度，以适应恶劣的工作环境和极限载荷。本文以某轻卡变速箱壳体为研究对象，
2、首先，运用UG软件对轻卡变速箱壳体进行结构三维建模，结合机械结构动力学仿真技术和结构有限元仿真分析，在adams软件中建立齿轮传动系统虚拟仿真模型，分析出轻卡变速箱壳体各轴承受力计算，同时，在workbench软件中建立轻卡变速箱壳体有限元模型，施加载荷、设置边界条件，对轻卡变速箱壳体进行结构静力学分析，获取了轻卡变速箱壳体应变、应力云图。然后，采用仿真与试验相结合的研究方法分别开展轻卡变速箱壳体模态仿真分析和试验模态分析，通过模态振型图获取轻卡变速箱壳体仿真模态频率和试验模态频率；在试验与仿真模态分析中轻卡变速箱壳体相似振型对应频率误差都在8%以内，相互地验证试验与仿真模态
3、分析结果的可靠性与准确性，也有效地验证了轻卡变速箱壳体有限元模型的正确性与合理性，从而真实地反映了轻卡变速箱壳体的固有特性。在此基础之上，利用结构有限元分析和结构拓扑优化技术，对轻卡变速箱壳体结构进行拓扑优化研究，分析轻卡变速箱壳体结构相对薄弱区域，在产品概念设计阶段使轻卡变速箱壳体结构材料合理布局，为轻卡变速箱壳体结构动力修改及结构优化设计奠定前期基础,从而该企业可以有效地提高变速箱结构性能。因此，轻卡变速箱壳体结构静动态特性分析及拓扑优化研究具有很强的工程实用价值和理论指导意义。关键词：变速箱,有限元,试验模态,拓扑优化中北大学学位论文Thestaticanddynami
4、ccharacteristicsofthegearboxshellofalighttruckandtopologyoptimizationresearchAbstractWiththerapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,mechanicaltransmissionequipmenthasbeenputforwardhigherandhigherrequirements.Inthefieldoftheautomobile,gearboxismorecomplexcomponentofmechanicaltransmissio
5、nequipment,andhasbeenputforwardhigherandhigherrequirementsinthetransmissionhighpower,smallvibration,lownoise,smallvolume,lightweightetc.Duetotheenterpriseproductinnovation,thetransmissionstructuralmaterialofalighttruckmadeofcastironisreplacedcastaluminum,andthefunctionoftheshellstructuredir
6、ectlyaffectstheservicelifeoftheshellandthestructureperformanceofthelightcar.Inviewofthis,inordertounderstandthestaticanddynamiccharacteristicsofgearboxshell,itisverynecessaryforanalyzingstaticanddynamiccharacteristicsofthetransmissionstructureandresearchingonstructuraltopologyoptimization,a
7、ndthismakeitgoodmechanicalperformance,enoughstiffnessandstrength,toadapttobadworkingenvironmentandultimateload.Inthispaper,takingthegearboxshellofalighttruckastheresearchobject,three-dimensionalmodelingofgearboxshellstructureisestablishedusingUGsoftwaref
