减速器齿轮箱的有限元分析和拓扑优化设计

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1、专业学位硕士学位论文减速器齿轮箱的有限元分析和拓扑优化设计FiniteElementAnalysisandTopologicalOptimumDesignofReductionGearbox学号：31104037指导教师：王徨缝完成日期：2Q!曼生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。

2、与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：槛尚如箍幽商虹猃拉盘拯拙“鲤过作者签名：一．斜邋日期：丝!圣年—上月』生日大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要减速器在现代生产中应用广泛。齿轮箱作为减速器的重要构件，起到支承和减震等重要作用，因此对齿轮箱的结构性能要求较高。为实现齿轮箱使用材料少，总体质量低，强度、刚度高，低阶固有频率高，必须对齿轮箱进行结构优化。本文针对HJ2864型减速器，使用有限元方法和拓扑优化方法对齿轮箱进行结构分析和优化设计。具体内如下：首先，对减速器进行结

3、构分析，得到齿轮轮系的构型和结构参数．析齿轮箱的典型工作状态，并据此对齿轮箱进行受力分析。通过对齿轮箱工作状态和约束形式的分析，确定齿轮箱的边界条件，并据此建立齿轮箱有限元分析模型。其次，对齿轮箱有限元模型进行静力学和动力学计算。根据所得结果分析齿轮箱的结构薄弱位置，并初步给出结构改进的方案和建议。再次，建立齿轮箱物理模型并导入Hypemaesh软件进行拓扑优化设计。通过设定不同的优化目标得到几种优化结果，并根据结果建立齿轮箱的概念模型。最后，根据以上计算和分析结果得到最终齿轮箱的筋板布置位置和相应的尺寸。经精细化设计得到最终齿轮箱优化模型。对模型进行有限元受力

4、分析，得到结构性能参数并与原模型对比，评价此次对齿轮箱的结构改进成果。改进结果表明，齿轮箱质量减小5％，静动力学性能提高50％左右。本文以HJ2864型减速器齿轮箱为例，针对所有平行轴线螺栓固定的定轴齿轮箱，总结出齿轮箱结构优化的基本设计流程。此设计方法对今后齿轮箱类的支撑构件的结构设计具有很高的参考价值。关键词：减速器；齿轮箱；有限元分析；拓扑优化设计FiniteElementAnalysisandTopologicalOptimumDesignofReductionGearboxAbstractReduceriswidelyusedinmodemproduc

5、tion．Gearboxrequireshighperformanceofstructure．becauseofplayingallimportantroleinsupportingandshockabsorption，asanimportantcomponentofreducer．ItiSnecessaryforthegearboxtohaveai2optimumstructuraldesignforthepurposeofthegearboxusinglessmaterial，reducingthetotalmass，andgettingahighstiff

6、nessandstrengthandhighlow—natural-frequency．ThisthesisanalyzesandoptimizesstructureofHJ2864reducerbasedonthefiniteelementmethodandtopologyoptimizationmethod．Themaincontentsofthisthesisareasfollowing：First，theconfigurationandstructuralparametersofthegearisobtainedbystructureanalysisof

7、gearbox．Strainedconditionofgearboxisgotinconnectionwiththetypicalworkin2conditionofgearbox．Theboundaryconditionofmegearboxisdetermined，andfiniteelementanalysismodelofgearboxisestablishedbytheanalysisofoperatingconditionandthefonllofconstraint。Second，thestaticsanddynamicsofgearboxisan

8、alyzed．Thete