本文關(guān)鍵詞：旋耕機傳動齒輪箱箱體的有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：旋耕機傳動齒輪箱作為拖拉機動力源與旋耕機工作裝置之間的聯(lián)接部分,承受著較大的力的傳遞作用。旋耕機在工作過程中,傳動箱體受力狀況比較復(fù)雜,齒輪箱內(nèi)部齒輪和軸承受到較大沖擊。若箱體的強度和剛度不足,會由于箱體變形影響內(nèi)部齒輪傳動系統(tǒng)的工作；同時,由于旋耕機傳動齒輪箱箱體工作環(huán)境較為惡劣,箱體易在內(nèi)外部激勵下發(fā)生共振,導(dǎo)致內(nèi)部組件損壞加快,工作噪聲變大。綜上分析,對旋耕機傳動齒輪箱的箱體開展基于有限元的分析與優(yōu)化設(shè)計,對于提高旋耕機工作的安全性與可靠性,具有重要的現(xiàn)實意義。 在當下,通過有限元的方法輔助分析機械結(jié)構(gòu)的性能已成為現(xiàn)代機械設(shè)計的重要手段,與此同時,利用現(xiàn)代優(yōu)化技術(shù)對機械在重量、變形等方面的優(yōu)化分析研究也變得日益普遍,這對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、縮短產(chǎn)品設(shè)計周期都具有十分重要的意義。 本論文以連云港灌云縣某農(nóng)機公司生產(chǎn)的1GKN-180型旋耕機的傳動齒輪箱為研究對象,運用有限元分析的方法,對箱體進行靜力學(xué)分析,并對其動態(tài)特性進行了研究,在此研究的基礎(chǔ)上對箱體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,以期達到提高產(chǎn)品性能的目的。 在本課題中,根據(jù)旋耕機傳動齒輪箱箱體的圖紙,利用Pro/ENGINEER建立了箱體的幾何模型,并將模型導(dǎo)入HyperMesh中進行模型修正、網(wǎng)格劃分等有限元前處理工序,在模擬旋耕機的工作狀態(tài)對傳動齒輪箱箱體施加約束和載荷之后,將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入ANSYS對箱體進行了靜力學(xué)分析,對箱體的強度和剛度進行了校核。在本課題中,對箱體進行了有限元模態(tài)分析,使用ANSYS軟件分別求取了箱體前十階自由模態(tài)與約束模態(tài)的固有頻率及振型,并對相關(guān)參數(shù)進行了分析探究。最后在之前進行有限元分析的基礎(chǔ)上,確定了箱體的優(yōu)化變量,對箱體結(jié)構(gòu)開展了基于ANSYS勺優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后的箱體質(zhì)量減輕了7.6%,優(yōu)化取得了良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：傳動齒輪箱 有限元分析 HyperMesh ANSYS 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S222.3;TH132.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題來源8
• 1.2 旋耕機具概述8-10
• 1.2.1 旋耕機具發(fā)展狀況8-9
• 1.2.2 1GKN系列旋耕機相關(guān)介紹9-10
• 1.3 本課題國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 有限元分析技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀10-12
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本課題研究的意義與目的13
• 1.4.1 課題研究意義13
• 1.4.2 課題研究目的13
• 1.5 本課題研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.6 本章小結(jié)14
• 參考文獻14-16
• 第二章 彈性力學(xué)、有限元法等相關(guān)理論16-22
• 2.1 彈性力學(xué)基本方程16-18
• 2.2 有限元法18
• 2.3 靜力學(xué)分析18-19
• 2.4 模態(tài)分析19-20
• 2.4.1 動力學(xué)方程和質(zhì)量方程19-20
• 2.4.2 固有頻率和主振型20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 參考文獻21-22
• 第三章 基于HYPERMESH的箱體有限元模型建立22-28
• 3.1 HYPERMESH相關(guān)介紹22
• 3.1.1 HyperMesh概述22
• 3.1.2 HyperMesh軟件特點22
• 3.2 箱體三維模型導(dǎo)入HYPERMESH22-24
• 3.2.1 傳動齒輪箱的三維建模22-24
• 3.2.2 幾何模型的簡化24
• 3.2.3 幾何模型的導(dǎo)入24
• 3.2.4 HyperMesh幾何清理24
• 3.3 箱體模型的HYPERMESH網(wǎng)格劃分24-26
• 3.4 定義箱體材料屬性26
• 3.5 本章小結(jié)26-27
• 參考文獻27-28
• 第四章 基于HYPERMESH的箱體結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析28-39
• 4.1 前言28
• 4.2 傳動齒輪箱工作情況分析28-31
• 4.2.1 齒輪箱傳動系統(tǒng)構(gòu)成28-29
• 4.2.2 齒輪箱工作載荷的確定29-31
• 4.3 在HYPERMESH環(huán)境下施加約束與載荷31-33
• 4.4 利用ANSYS作求解器進行計算33-34
• 4.4.1 ANSYS軟件的應(yīng)用33-34
• 4.4.2 HyperMesh格式導(dǎo)入ANSYS求解34
• 4.5 箱體靜力學(xué)分析結(jié)果34-37
• 4.6 本章小結(jié)37
• 參考文獻37-39
• 第五章 基于ANSYS的箱體結(jié)構(gòu)模態(tài)分析39-49
• 5.1 ANSYS模態(tài)分析39-41
• 5.1.1 ANSYS模態(tài)分析流程39-40
• 5.1.2 ANSYS模態(tài)提取方法40-41
• 5.2 箱體自由模態(tài)分析41-44
• 5.2.1 箱體自由模態(tài)固有頻率計算41-42
• 5.2.2 箱體自由模態(tài)主振型及分析42-44
• 5.3 箱體約束模態(tài)分析44-48
• 5.3.1 約束模態(tài)分析邊界條件44
• 5.3.2 約束模態(tài)固有頻率計算44-45
• 5.3.3 約束模態(tài)主振型及分析45-47
• 5.3.4 箱體約束模態(tài)分析結(jié)果47-48
• 5.4 本章小結(jié)48
• 參考文獻48-49
• 第六章 基于ANSYS WORKBENCH的箱體結(jié)構(gòu)優(yōu)化49-59
• 6.1 基于ANSYS的優(yōu)化設(shè)計49-50
• 6.1.1 ANSYS數(shù)學(xué)模型建立49
• 6.1.2 ANSYS優(yōu)化方法49-50
• 6.1.3 ANSYS Workbench優(yōu)化流程50
• 6.2 傳動齒輪箱箱體優(yōu)化設(shè)計50-53
• 6.2.1 建立優(yōu)化模型50-51
• 6.2.2 箱體優(yōu)化變量的確定51-53
• 6.3 傳動齒輪箱箱體優(yōu)化過程及結(jié)果分析53-57
• 6.4 本章小結(jié)57-58
• 參考文獻58-59
• 第七章 總結(jié)與展望59-62
• 7.1 總結(jié)59
• 7.2 展望59-62
• 致謝62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段寶巖,陳建軍;基于極大熵思想的桿系結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計研究[J];固體力學(xué)學(xué)報;1997年04期

2 蔡文學(xué),程耿東;桁架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計的模擬退火算法[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年09期

3 杜平安;有限元網(wǎng)格劃分的基本原則[J];機械設(shè)計與制造;2000年01期

4 韓志仁,陶華,黃，

本文編號：1058134