對重載汽車傳動軸的凸緣叉、花鍵軸叉及萬向節(jié)叉等零部件進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。首先在Creo軟件中建立零部件的三維模型,使用ANSYS Workbench軟件對其進行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析,得到危險截面與實際應(yīng)用中發(fā)生斷裂的部位一致,且模型質(zhì)量與實物稱重吻合,完成三維模型的校正。然后采用變密度法對模型進行結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化分析,根據(jù)分析結(jié)果,對其結(jié)構(gòu)形狀進行消減和尺寸優(yōu)化,并對優(yōu)化后的零部件進行了校核。結(jié)果表明,應(yīng)用拓撲優(yōu)化設(shè)計方法,可以有效降低零部件的質(zhì)量,實現(xiàn)汽車傳動軸輕量化設(shè)計目標。

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圖1 幾種不同類型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

結(jié)構(gòu)優(yōu)化可分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓撲優(yōu)化。尺寸優(yōu)化是將可以浮動的尺寸參數(shù)化，在設(shè)置其浮動范圍后，各尺寸進行排列組合，然后選擇最優(yōu)方案；形狀優(yōu)化是以材料的外形結(jié)構(gòu)作為優(yōu)化方向，盡量在減輕重量的情況下使外形美觀；拓撲優(yōu)化是在一定的區(qū)間范圍內(nèi)對產(chǎn)品材料的布置進行優(yōu)化，通過比較多種優(yōu)化....

圖2 汽車后傳動軸幾何模型圖

K57G0傳動軸是一款用于重型汽車的傳動部件，主要由前傳動軸和后傳動軸兩部分組成。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，此款傳動軸的后傳動軸存在較大優(yōu)化空間，因此，主要針對后傳動軸進行輕量化設(shè)計。首先對后傳動軸的三維模型進行簡化，目的是提高有限元分析效率和可行性，簡化原則是在符合實際應(yīng)用的前提下去掉一些....

圖3 凸緣叉?zhèn)缺趦?yōu)化示意圖

后傳動軸主要由萬向節(jié)叉、凸緣叉、十字軸、花鍵、花鍵軸叉以及軸筒等六部分組成，如圖2所示。經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，此款傳動軸的凸緣叉、花鍵軸叉及萬向節(jié)叉偏重。因此，后傳動軸的輕量化設(shè)計主要針對凸緣叉、花鍵軸叉及萬向節(jié)叉進行。根據(jù)拓撲優(yōu)化分析結(jié)果及前期大量實驗數(shù)據(jù)可知：凸緣叉的兩側(cè)壁及中心應(yīng)....

圖4 凸緣叉中心高優(yōu)化示意圖

圖3凸緣叉?zhèn)缺趦?yōu)化示意圖圖5花鍵軸叉優(yōu)化示意圖

本文編號：4012983