【摘要】：拖拉機(jī)在行駛過(guò)程中,箱體所處的工作環(huán)境比較惡劣,承受很多突如其來(lái)的外力,有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲,影響工作人員的駕駛。因此,箱體必須滿足強(qiáng)度、剛度以及振動(dòng)特性等使用要求,這樣才能保證箱體內(nèi)部齒輪正常有序的運(yùn)轉(zhuǎn),有助于提高變速箱的使用性能和使用壽命。在箱體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上,根據(jù)強(qiáng)度分析結(jié)果,對(duì)箱體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),以減輕箱體重量,達(dá)到輕量化的目的。首先,本文簡(jiǎn)述了變速箱箱體研究背景及研究意義,闡述了箱體國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和輕量化技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。本文以16個(gè)前進(jìn)擋和16個(gè)倒退擋的動(dòng)力換擋變速器作為載體,在此基礎(chǔ)上對(duì)變速器在UG軟件中建立箱體的三維實(shí)體模型。在箱體建模過(guò)程中,根據(jù)企業(yè)所提供的一些參數(shù),做出了大量的計(jì)算。箱體初步模型完成后,在箱體上還需添加油道孔、液壓閥座、觀察口、過(guò)渡圓角等,最終得到了箱體的三維模型。全文以變速箱箱體作為研究對(duì)象,對(duì)箱體進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化后導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS中,添加箱體材料屬性,進(jìn)行網(wǎng)格劃分等,進(jìn)而得到了箱體的有限元三維模型。其次,利用變速箱箱體的有限元三維模型對(duì)箱體進(jìn)行靜力分析,變速箱一共有32個(gè)擋位,選取動(dòng)力換擋變速箱的一擋和倒一擋的典型工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析計(jì)算,得到了箱體的應(yīng)力云圖和總變形云圖。通過(guò)觀察箱體應(yīng)力云圖和總變形云圖可知,箱體的強(qiáng)度和剛度均滿足使用要求,并且安全系數(shù)足夠,可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析以減輕箱體重量。再次,利用變速箱箱體的有限元模型對(duì)箱體進(jìn)行模態(tài)分析,包括自由模態(tài)分析和約束模態(tài)分析兩部分。通過(guò)對(duì)箱體有限元模型施加正確的邊界條件,完成變速箱箱體的約束模態(tài)分析,得到了箱體的前16階模態(tài)振型與頻率,通過(guò)分析可知,箱體發(fā)生共振的可能性很小,因此箱體滿足振動(dòng)要求。通過(guò)自由模態(tài)分析,得到了箱體的前18階模態(tài)振型與頻率,可以對(duì)箱體結(jié)構(gòu)本身的尺寸和振動(dòng)情況有所了解,從而加以改進(jìn)設(shè)計(jì)不恰當(dāng)?shù)牡胤?完善設(shè)計(jì)的箱體。最后,利用變速箱箱體的有限元模型對(duì)箱體進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)分析,同樣選取動(dòng)力換擋變速箱的一擋和倒一擋的典型工況進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。利用ANSYS Workbench中的Shape Optimistic模塊對(duì)箱體進(jìn)行全局拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),在一擋工況下將箱體在分析軟件ANSYS的Target Reduction一欄中分別設(shè)置20%和30%,求解得到相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)果圖;在倒一擋工況下將箱體在分析軟件ANSYS的Target Reduction一欄中分別設(shè)置20%和30%,求解得到相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)果圖。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)原有箱體進(jìn)行修改,將修改后的箱體再進(jìn)行靜力分析,結(jié)果表明箱體的剛度、強(qiáng)度依然滿足使用要求,同時(shí)箱體的重量下降了11.67%,達(dá)到了輕量化的目的。
【圖文】：

全動(dòng)力換擋副傳動(dòng)裝置內(nèi)安裝四軸 S4、五軸 S5、六軸 S6、七軸 S7、八軸 S8。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖如圖2.1 所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖如圖 2.2 所示。圖 2.1 變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖1.主傳動(dòng)裝置；2.副傳動(dòng)裝置；3.第一軸齒輪 3；4.第二軸齒輪 4；5.第一軸齒輪 5；6.第二軸齒輪 6；7.第三軸齒輪 7；8.第一軸齒輪 8；9.第二軸齒輪 9；10.第三軸齒輪 10；11.第三軸齒輪 11；12.第二軸齒輪 12；13.第四軸齒輪 13；14.第四軸齒輪 14；15.第六軸齒輪 15；16.第五軸齒輪 16；17.第四軸齒輪 17；18.第六軸齒輪 18；19.第五軸齒輪 19；20.第六軸齒輪 20；21.第七軸齒輪 21；

圖 2.2 變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖.1.2 變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)速度分析變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一共由 10 個(gè)濕式多片離合器控制，通過(guò)液壓系統(tǒng)控制離的接合與分離，進(jìn)而控制變速器擋位。3 個(gè)離合器控制一個(gè)擋位，總計(jì)可得6 個(gè)前進(jìn)擋位和 16 個(gè)倒退擋位，可形成的速度范圍是 0.3~50km/h。變速器的分布稀疏，呈階梯式上升，換擋很少有卡頓現(xiàn)象，大大提升了駕駛員舒適感時(shí)適合拖拉機(jī)在各個(gè)環(huán)境下作業(yè)，增加了拖拉機(jī)的使用壽命。在全動(dòng)力換擋主傳動(dòng)裝置中，離合器 C1、離合器 C2、離合器 C3、離合4 可形成前進(jìn)Ⅰ擋、前進(jìn)Ⅱ擋、前進(jìn)Ⅲ擋、前進(jìn)Ⅳ擋四個(gè)動(dòng)力換擋擋位，離 C2、離合器 C3、離合器 C5、離合器 C6 可形成倒退Ⅰ擋、倒退Ⅱ擋、倒退、倒退Ⅳ擋四個(gè)動(dòng)力換擋擋位，每?jī)蓚€(gè)離合器控制一個(gè)擋位。由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和速度兩方面分析可知，全動(dòng)力換擋及換向變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)湊，布置方便，節(jié)省空間，，傳動(dòng)路線清晰，能實(shí)現(xiàn)較多的前進(jìn)擋位和倒退擋位
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S219

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本文編號(hào)：2646981