11.hypermesh在汽车变速箱箱体模态分析中的应用

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1、11.HyperMesh在汽车变速箱箱体模态分析中的应用本文由20803001贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。Altair中国区2008HyperWorks技术大会论文集HyperMesh在汽车变速箱箱体模态分析中的应用程慧鋆王红岩装甲兵工程学院-1-Altair中国区2008HyperWorks技术大会论文集HyperWorks在汽车变速箱箱体模态分析中的应用HyperWorksApplicationinGearboxModalAnalysis程慧鋆王红岩（装甲兵工程学院车辆室

2、）摘要:借助于HyperWorks软件，可以帮助工程设计人员对机械构件进行模态分析，从而对设计进行前期工程分析与改进。本文以某型汽车变速箱箱体为例，介绍了HyperWorks软件的相关功能以及应用方法。通过变速箱结构的模态分析，表明了该软件对于模态分析的准确与方便，有利于研究箱体部件的动态特性和设计改进。关键词:HyperWorks变速箱模态分析有限元Abstract:WiththehelpofHyperWorks,engineerscaneasilymakemodalanalysisaboutmechanicalcomponents

3、,andmakerelatedengineeringjudgmentsandimprovementadvice.ThispapertakesacargearboxasstudyobjectandintroducesrelatedfunctionsandapplicationsaboutHyperMesh,whichfacilitatesdynamiccharacteristicsanalysisanddesignimprovements.Keywords:HyperWorks，gearbox，modalanalysis，FEM1前言车

4、辆在各种路面上行驶时，受到多种振动源的作用和冲击，工作条件恶劣。然而在变速箱箱体结构设计过程中，设计师首先考虑的是结构静强度和刚度；因此会在设计阶段过程中造成箱体局部结构的不合理，发生共振、噪声现象，容易产生疲劳损伤。随着汽车制造商对设计要求的日益提高，模态分析越来越受到重视；模态参数是系统动态分析和优化设计的重要参数，以往的模态特性往往采用实验方法，不仅费时费力，而且组织实施困难，不利于在产品的设计和开发初期采用。随着计算机技术的发展，有限元越来越成为汽车结构设计人员的有力手段，它允许分析人员在产品设计初期就参与到产品开发中，评价所

5、设计结构的强度，刚度，动态特性等，为产品设计人员提供依据，从而缩短开发进程，降低开发成本。本文利用OptiStruct分析了某型汽车变速箱箱体的前10阶固有频率及振型，得到了重要的模态参数，为结构的改进设计提供理论依据。-2-Altair中国区2008HyperWorks技术大会论文集2箱体有限元建模变速箱箱体主要由上壳体、下壳体、后壳体组成。运用三维实体建模软件对变速箱箱体的三部件分别建模，建模过程中根据分析的需要，确定建模的重点部位，在保证不影响模型分析精度的前提下，对原始的三维实体模型进行必要的结构简化。在建立有限元模型的过程中

6、，有限元网格的划分尤为重要，其划分的质量直接关系到计算的精度和速度。运用HyperMesh网格划分，由于箱体是按各组件分别建模，因此网格的划分也是在各组件中分别进行。本文采用一阶四面体单元进行网格划分，单元的尺寸为20mm。网格划分后上壳体共生成52472个四面体单元，14704个节点；下壳体共生成29820个四面体单元，8797个节点，后壳体共生成个41859四面体单元，11693个节点。划分网格后有限元模型如图1所示。图1变速箱的有限元模型实际的变速箱上、下箱体和后壳体是通过螺栓连接的。采用刚性连接(REB2)模拟螺栓。变速箱与车

7、体也是通过螺栓固定的，因此边界条件设定位移在X,Y,Z方向为0。变速箱箱体的材料为铝合金，模型为均匀各向同性材料，其参数为：弹性模量E=7.17E7pa；泊松比μ=0.33；密度ρ=2.74g/cm。3模态算法选择方面，对于中大模型,Lanczos方法是推荐使用的方法。其优点是除了它的可行性及高效性,Lanczos方法支持稀疏矩阵方法,可提高速度,减少对磁盘空间的要求。3有限元模态计算结果分析使用OptiStruct对变速箱体的有限元模型的求解，一般不必求出振动系统所有的固有频-3-Altair中国区2008HyperWorks技术大

8、会论文集率和振型，又由于低阶模态对振动系统影响较大，越是低阶影响越大，故通常取前5～10阶即可。本文在分析中求解了前16阶模态，其中固有频率值如表1示。表1变速箱的固有频率阶数12345678910固有频率51.2365