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1、CAD/CAE软件应用课程考核论文题目:二轴变速器下箱体的有限元分析学号：姓名：冯新电话：二轴变速器下箱体的有限元分析摘要：本文是利用CATIAv5软件建立了二轴变速下箱体三维有限元模型，并对该模型进行高级网格划分和三维模型的静态分析，然后添加载荷和约束条件，得出该模型的位移，变形和应力变化情况。关键词：变速下箱体；网格划分；静态分析；变化情况引言变速器是汽车必不可少的几个重要部件之一，他主要用于改变发动机的转矩和转速，以适应在起步、加速行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下汽车的需要。变速器的种类有很多种，其中的固定
2、式变速器子在轿车中使用最为广泛，又可分为两轴，三轴和多轴式变速器。[[]郝京顺．汽车变速器的发展［Ｊ］．北京汽车,2005,4(15):49-50.]由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重要意义。两轴式变速器较多用于微型轿车，这样可将变速器和主传动器组成一个整体，使传动系的结构紧凑，汽车得到较大的有效空间，便于汽车的总体布置。[[]陈家瑞.汽车构造.第二版.北京：机械工业出版社，2005：40-61.]所以，通过用CATIA软件对二轴变速器下箱体建立实体模型，并对它进行静态分析，可以更准确的了解其各个部位的受力情况
3、和形变情况，使设计人员对变速器的使用寿命，材料使用和传动效率的影响有更进一步的了解和改进。一、二轴变速器下箱体有限元模型1.1模型的建立进行有限元分析时有限元模型是基础，也是进行前处理的重要部分。在对汽车二轴变速器下箱体进行有限元分析时,首先要建立准确的实体模型。按照二轴变速器下箱体的二维图尺寸，用CAD软件中的零件设计进行三维实体建模，实体三维图如右图所示。在后续的有限元分析前，限于CATIA现有功能的限制对二轴变速器下箱体进行合理简化建立模型，一些不影响有限元分析的细节可以忽略。通过建立平面，绘制轮廓，约束尺寸，拉伸
4、等一系列零件设计功能建立有限元模型，其建立的下箱体模型如下图所示。1.2模型结构此次分析的有限元模型是二轴变速器下箱体，其结构主要构成有：端盖固定槽、螺栓孔、销孔、放油螺塞孔、盖板螺孔、地脚螺栓沉孔、螺栓凸台和沉孔、吊钩等。[[]朱龙根.简明机械零件设计手册[M].北京:机械工业出版社,1997.]变速箱挂入前进档的档位不同,传给输出轴的扭矩也不同,不断增大,使得整个工作系统能够得到较大的动力。[[]刘军，变速箱箱体的设计及有限元分析.淮海工学院学报（自然科学版）.2010,19(1):13-16]二．模型的有限元分析为
5、了方便后面CAE的分析模拟，需要提前进行更加细致的进行有限元网格划分，有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。将结构离散化,即对连续体进行离散化,利用简化几何单元来近似逼近连续体,然后根据变形协调条件综合模拟分析结果。[[]王明强,朱永梅,刘文欣,等.有限元网格划分方法应用研究[J].机械设计与制造,2004,1:22-24]2.1高级网格划分进入【分析与模拟】中的【高级网格划分工具】进行静力分析，在【全局网格参数】中定义【网格尺寸】为3mm，【约束垂度】为0.5m
6、m，【最小尺寸】为0.5mm；然后【添加/移除控制】和【强制单元】设定后划分网格如下图所示，总共节点总数17990个，单元总数78903个。2.2材料属性和三维属性进入【动态分析】工作台后点击加入steel材料和【3Dproperty】指定三维属性，如下图所示，然后进行动态力学分析。2.3添加约束和载荷在添加约束条件前首先要划分单元(23mm），然后点击【Clamp】按钮在箱体底座面作为约束固定端，完成固定；由于是按比例创建的有限元三维模型，所以在工具栏内的【Moment】按钮在轴承支撑端面前后施加方向相反、大小相同的2
7、00Nxm的扭矩（即轴向力），在箱体的上断面施加100Nxm的力模拟上箱盖向下产生的压力。如图所示。图为添加约束和载荷2.4计算结果所有力设置好后，点击【Computer】按钮，对所有的力进行计算。计算完成后选择【ImageGeneration】（图像生成），在选项中分别选择三个按钮，就会显示动态模拟后的形变、应力和位移图像。然后对应力图进行中间剖析，应力图像中选择下方【AnalysisTools】选择【CutPlaneAnalysis】进行剖切分析，同时在图形区中操作罗盘查看内部应力图像。各个图像如下：形变图位移图应力
8、图内部应力图三、结论本文比较准确的反应出二轴变速器下箱体经轴承受力而得到的轴承应力分布，对上述分析结果图可以看出两轴端面之间的应力最为集中，施加下给相反的扭矩后两段向中间产生了比较严重的形变；由于轴端面圆下面有加强筋的巩固，使得中间及以下未产生较为严重的形变，与之相反，当在与上箱体接触的地方向下施加载荷而产生的形变较
