纵置变速器壳体拓扑优化设计研究

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1、中图分类号:U463.212学校代码：10856学号：M060112151硕士学位论文Master’sThesis纵置变速器壳体拓扑优化设计研究论文题目车辆工程专业时岩作者姓名吴训成教授须俊健副总工程师指导教师完成日期2014年12月上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

2、结果由本人承担。学位论文作者签名：饫日期：如/I年;月丨2•曰上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密W(请在以上方框内打“V”）学位论文作者签名:日期：ZW上年}月，2日曰期--zwj：年3月G曰中图

3、分类号：U463.212学校代码：10856学号：M060112151上海工程技术大学硕士学位论文纵置变速器壳体拓扑优化设计研究作者姓名：时岩指导教师：吴训成教授须俊健副总工程师专业：车辆工程学院：汽车工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2014年12月评阅人：郑松林教授邢彦锋副教授答辩委员会主席：郑松林教授成员：王岩松教授龚元明教授邢彦锋副教授吴长水副教授UniversityCode：10856StudentID:M060112151STUDYONTOPOLOGYOPTIMIZATIONDESIGNOFLONGITUDI

4、NALTRANSMISSIONHOUSINGCandidate:ShiYanSupervisor:Prof.WuXunchengAsstCEXuJunjianMajor:VehicleEngineeringAutomotiveEngineeringCollegeShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaDecember,2014纵置变速器壳体拓扑优化设计研究摘要汽车变速器壳体作为汽车动力总成的重要部分，承受着复杂的载荷，对于保证传动系统正常工作十分重要。

5、因此，如何有效地设计一个满足壳体设计要求的变速器壳体具有十分重要的意义。本文以变速器壳体为研究对象，重点进行了壳体类零件拓扑优化设计方法的研究及评价，为壳体的设计提供依据和指导。根据拓扑优化理论，研究了连续体结构拓扑优化插值模型方法和求解算法，详细研究了均匀化法和变密度法，建立了基于SIMP变密度法的拓扑优化数学模型，并给出了拓扑优化设计方案，为下一步拓扑优化设计做好准备。以单对齿轮传动壳体为例，首先进行了齿轮传动壳体的有限元分析，根据分析结果确定了结构拓扑优化的目标函数和约束条件。使用OptiStruct软件对壳体进行了

6、拓扑优化，并根据优化结果建立了优化模型。对优化前后模型的有限元分析结果进行了对比验证，结果表明，在强度刚度相差不大的情况下有效地降低了壳体的质量，达到了轻量化目标。最后根据模态分析方法对优化模型进行了模态分析，为壳体的进一步设计提供了依据。针对变速器壳体设计过程中要满足的性能要求，建立了变速器壳体设计的评价指标，给出了变速器壳体在设计过程应该满足的强度、刚度和振动特性的具体要求。以纵置变速器壳体为例，建立了该变速器壳体的初始模型，并和企业的现有最终模型进行了对标。通过对标分析验证了最终模型满足壳体设计的强度、刚度、振动特性

7、要求，符合壳体的评价标准。该变速器壳体在设计过程中运用了拓扑优化方法进行指导，结果表明壳体的设计符合设计要求，证明拓扑优化方法是可行的，具有较高的实用价值，可以对壳体类零件的设计进行指导。关键词：变速器壳体，拓扑优化，优化设计，评价指标，对标分析ISTUDYONTOPOLOGYOPTIMIZATIONDESIGNOFLONGITUDINALTRANSMISSIONHOUSINGABSTRACTAsanimportantpartofthepowertrainsystem,transmissionhousingissubjec

8、tedtoacomplexloadandguaranteesthenormalworkoftransmission.Therefore,howtoeffectivelydesignatransmissionhousingandcateringfordesignrequirementsareveryimp