齿轮箱减振降噪优化设计

本文提出了一种齿轮箱减振降噪优化设计方法,首先计算其模态贡献量和声学特征贡献量,利用振速法分析了齿轮箱振动、噪声大小与其尺寸的关系;其次利用ANSYS作工具,计算得到齿轮箱主要振型频率对应幅值最小且箱体表面噪声功率最小时的箱体壁厚。计算结果对比发现,优化后箱体的振动和噪声大小得到很大程度削弱,为齿轮箱减振降噪优化分析提供了有效途径。     

收获机变速器箱体静力学分析与结构改进

变速器是收获机动力总成的核心部件,要求变速器结构和功能必须可靠。分析变速器的工况和功能对箱体的要求,应用有限元数值模拟技术,通过添加约束和载荷,计算并分析箱体的静力学特性,发现在轴承载荷和驻车产生的载荷共同作用下将引起箱体端盖孔较大径向变形、应力和应变,且箱体强度和刚度不足。在考虑箱体质量不变的前提下,通过改变壁厚,设置加强筋、圆角等方式进行箱体结构改进,对比分析发现改进后的箱体的总变形减小52.1%,应变降低49.9%,应力降低41.1%,且应变和应力分布更为合理,强度和刚度明显提高。     

基于ANSYS Workbench的弯头夹具结构优化设计

通过有限元软件ANSYS Workbench对公称直径DN150的弯头夹具模拟工况受压进行了静力学分析,绘出夹具受压下的应力云图、变形位移云图,并且得到最大等效应力、最大变形位移和最小安全系数。进一步对弯头夹具壁厚进行优化设计,对夹具最大半径尺寸参数化,利用ANSYS Workbench对其进行参数优化,在保证变形和强度要求的前提下找到了最优方案,最大程度减少夹具质量。     

大型风电机组增速齿轮箱箱体结构优化设计研究

建立一种以拓扑优化为基础的概念结构设计和以响应面法为基础的尺寸优化设计方法相结合齿轮箱箱体结构优化设计方法。针对某大型分流风电齿轮箱箱体结构进行优化设计,对比初始结合模型与轻量化几何模型,优化后质量降低0.8 t,证明该齿轮箱箱体轻量化方法可有效降低齿轮箱的质量。     

基于代理模型的减速器箱体参数优化设计

以某款减速器为研究对象,提出了基于Kriging代理模型的减速器箱体参数优化设计方案,同时考虑了刚度、强度与固有频率对箱体的影响,在满足箱体性能的前提下实现了减速器箱体的轻量化设计。基于HyperStudy优化软件,以减速器箱体厚度作为设计变量,使用Kriging代理模型构建变量与响应之间的关系,采用全局响应面法作为优化算法,以箱体的强度、质量和第1阶固有频率作为目标,对减速器箱体进行多目标优化设计。研究结果表明,优化后的箱体最大应力减小51%,同时箱体的质量减小5%,箱体的最大位移为0.092mm,优化后的减速器箱体性能有明显提升。     

基于改进NSGA-Ⅱ的大功率拖拉机变速箱箱体多目标优化

为实现大功率拖拉机变速箱箱体在强度、刚度要求下的轻量化,提出一种基于改进非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）的大功率拖拉机变速箱箱体多目标优化方法。首先,分析大功率拖拉机变速箱箱体的受力情况,提出承载式变速箱箱体的静力学仿真分析方法,利用ANSYS分析箱体的强度、刚度;然后,引入K-均值聚类算法、正态分布交叉算子（Normal distribution crossover,NDX）和差分变异搜索策略改进NSGA-Ⅱ算法,并开展算例测试,结果表明,改进NSGA-Ⅱ的解集分布均匀性和算法稳定性均优于NSGA-Ⅱ,寻优效果更好,验证了所提算法的有效性与优越性;最后,基于改进NSGA-Ⅱ算法开展变速箱箱体多目标优化,对优化后的箱体进行仿真分析验证。结果表明,优化后的箱体质量、最大变形量、最大应力分别为168.16kg、0.449mm、215MPa,优于NSGA-Ⅱ的168.16kg、0.454mm、216.12MPa,在满足强度、刚度要求的前提下达到了轻量化的目的,同时进一步验证了本文算法在解决大功率拖拉机变速箱箱体多目标优化问题中的有效性和优越性。研究可为大功率拖拉机变速箱箱体的仿真、优化过程提供方法参考。     

PROTOS 70卷接机组SE差动齿轮机构齿轮箱的研究

差动齿轮机构齿轮箱因设备工艺要求,箱体运行中需大于360度顺时针或逆时针旋转,致使传动齿轮箱需全封闭设计,箱体内空间较小,且箱内传动齿轮线速度较高,运行时很容易产生高温,使箱体内产生一定压力,导致箱体漏油。如差动齿轮机构齿轮箱检修不及时,箱体内传动齿轮因缺润滑油导致严重磨损,会使卷烟纸运行过程中张力不均衡,引起断纸、跑条、钢印跑动等现象,严重影响产品质量和设备生产效率。文章对差动齿轮机构齿轮箱结构进行了介绍,在原360度旋转的齿轮箱体外设计安装一个固定箱体,将原箱体内传动齿轮的油浴润滑方式改为强制循环方式,延长了传动齿轮的使用寿命,减小了维修人员的劳动强度,提高了烟支质量和设备的效率。     

汽车起重机车架的有限元分析及轻量化设计

以某公司25 t汽车起重机车架作为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,通过分析车架在不同作业工况下的应力及变形情况,对车架进行局部优化。比较优化前后车架应力云图可以发现,每个工况下最大应力值都有不同程度的降低、应力分布更加均匀、结构更加合理。优化后的整机投放市场23台套,经使用无一车架失效的质量反馈。经过优化,车架单台重量减少了180 kg左右,降低材料成本约900元,达到了轻量化的目的。     

柴油机支架优化设计及模态分析

为提高柴油机支架结构稳定性以及降低支架重量,以某品牌农用三轮车柴油机支架为研究对象,对支架进行形状和结构优化。首先运用UG软件建立支架的三维实体模型并导入有限元分析软件ANSYS,利用静力学分析模块Static Structural对支架进行静力学分析,得到支架准确的位移云图及应力云图,进而在静力学分析结果基础上,利用Topology Optimization模块通过变密度法对支架进行拓扑优化,并对比拓扑优化前后结果。结果显示,支架在满足使用性能的前提下减少了19%的质量,并且前3阶固有频率均有不同程度的增加。在提升支架力学性能的同时也达到了轻量化目的,可为同类型产品优化设计提供参考。     

农用三轮摩托车车架动态性能优化分析

通过对某型农用三轮摩托车车架建立有限元模型,研究了行驶路面和发动机激励对车架动态特性的影响,并进行了模态分析。通过改变车架的板厚、管径、壁厚等,在满足约束条件的前提下,进行了优化分析,修正了优化结果。最终使得车架各阶固有频率值提高,车架重量减轻,从而改善了车架结构的动态特性,缓减了该型农用三轮摩托车的振动,为其他各型摩托车结构的振动优化研究提供了可借鉴的方法。     

7YPJ型农用三轮汽车齿轮箱体有限元模态分析

针对7YPJ型农用三轮汽车齿轮箱体的结构特点,应用模态分析理论对其进行了约束模态的有限元分析。在Pro/E软件中建立了齿轮箱体的三维实体模型,在有限元分析软件ANSYS中采用四面体单元对其进行了网格划分,建立了箱体的有限元模型。采用兰索斯法计算出箱体前10阶约束模态的固有频率和相应振型,通过振型分析找到了箱体振动的薄弱部位并提出了相应的修改措施,为箱体结构的改进设计及其动态响应分析提供了理论依据。     

某双离合自动变速器箱体强度分析和轻量化设计

采用与某公司联合开发的双离合自动变速器为研究对象,采用三维软件UG建立变速箱精确几何模型,利用有限元软件Hypermesh对箱体进行单元划分,获得箱体的有限元模型。对变速器箱体进行模态分析,获得了变速箱的模态频率、静态强度,对比匹配发动机的激励频率验证了变速器箱体设计的合理性。在保证结构强度的前提下,对箱体进行轻量化设计,降低了质量;实现了在产品设计初期对变速器箱体的结构设计和强度预测,为后续设计提供借鉴,缩短了产品开发周期。     

移栽机主梁的有限元分析与优化设计——基于Ansys Workbench

目前,针对移栽机的研究设计多为理论设计,其缺点是整机质量偏重,对拖拉机牵引力要求高,同时机具购置费和燃油费等均较高,这些阻碍了移栽机在农村的推广应用,必须合理优化其结构尺寸以达到减少整机质量的目的。为此,以移栽机主梁为例论述了基于有限元软件Ansys Workbench的优化步骤和方法,建立了吊杯式移栽机主梁的有限元模型,确定了移栽机在被拖拉机牵引托起的情况下主梁所受载荷和约束等边界条件。根据国家标准和理论计算,初步确定主梁选用材料为Q235、宽度B=100mm、厚度t=5mm的方钢,并应用Ansys Workbench软件的Static Structure模块对其进行了结构静力学分析计算,得出了此条件下主梁的等效应变和等效应力分布云图。然后,在Ansys Workbench下,应用多目标优化设计的方法对主梁的结构尺寸进行优化,确定了优化后主梁的结构尺寸,达到减少整机的质量和降低拖拉机牵引力的目的;同时,应用有限元优化设计的方法不仅降低了移栽机的生产和使用成本,也满足了节能生产的要求,更利于移栽机的推广使用。     

基于ANSYS的磨床头架箱分析及优化

磨床作为零件的精加工机床,对各部件精度、刚度方面的要求都很高,尤其是磨床头架。为了验证某磨床头架的设计是否符合要求以及减轻重量节约成本,利用SolidWorks对头架箱进行物理建模,导入ANSYS Workbench对头架箱进行静力学分析和模态分析,并用变密度法拓扑优化对其进行优化,在分析优化结果的指导下进行结构改进,最终在满足性能要求的前提下将头架箱的质量减轻了12%,达到了预定的目标。改进后的箱体最大变形量稍有变大,但满足要求.固有频率提升了16%,与主轴频率0.5 Hz相差很大,减小了工作发生共振现象的概率。     

秸秆环模式压块机模具优化研究

针对秸秆环模式压块机的主要构件环模模具在使用中出现的磨损问题,对其进行优化处理。根据模具的工作原理,应用UG和ANSYS软件对模具进行建模与静力学分析,得出秸秆与模具应力与应变模拟分布情况。依据模拟结果,对模具进行4种组合的倒角分析,得到了不同倒角时模具与秸秆的应力与应变分布云图,分析了模具与秸秆接触间应力和应变趋势及与倒角变化之间的关系,并对优化前与优化后的模具进行疲劳分析,模拟出安全系数云图。结果表明:模具在使用过程中容易出现应力、应变集中现象,集中区域容易造成模具损坏;模具倒角处理后,发现应力、应变集中区域随着倒角半径的增大而分散;当倒角接近于圆形时模具优化效果最好,模具整体安全系数提高,具有较好的实用性能,为环模结构进一步优化提供了依据。     

强力旋压连杆衬套的工艺参数优化

强力旋压工艺参数与成型件质量关系复杂,具有高度非线性,很难总结出精确的关系式。以减薄率、坯料壁厚、成形角、圆角半径、进给比和主轴转速对壁厚差和扩径量的影响为出发点,先通过BP神经网络建立神经网络预测模型,然后使用遗传算法在全局内搜索最优解,得出了最优的输入参数组合。经验证,使用该方法得到的优化结果真实可靠。     

农用拖拉机变速器箱体的结构优化

以国产某农用拖拉机变速器箱体的初始设计模型为研究对象,为获得前进挡工况下各个轴承孔的激励载荷,在Adams中建立齿轮传动系统的动力学模型;然后,使用有限元前处理软件Hypermsh建立了箱体的有限元模型,以Optistruct为求解器对变速箱体进行有限元分析和拓扑优化;最后,以Hyperview为后处理器得到变速箱有限元分析结果和拓扑优化结果。优化后箱体最大应力由235.9MPa降至219.9MPa,其第4阶固有频率从569.05Hz提高至满足约束条件的575.03Hz,更好地避开了共振频率。同时,指出了箱体初始设计的不足,提出了改进策略,为箱体后续的详细设计提供参考。     

基于变速箱体振动特性的阻尼层拓扑优化设计

铺设阻尼层是目前降低车辆振动和辐射噪声的有效方法,本文基于阻尼层的铺设进而研究其对变速箱振动和噪声的影响。首先,通过对液力机械无极变速箱箱体有限元模型进行模态频率响应分析,获取变速箱前5阶振动峰值频率。然后以最小结构模态应变能为优化目标,采用拓扑优化方法获取到一个满足最小峰值响应的最佳阻尼分布情况。通过优化前后的结构性能对比,优化后箱体上阻尼层铺设面积为可用面积的30%,箱体的前5阶固有频率提高2%～10%,其中2阶固有频率从575.33 Hz提升至596.25 Hz,合理地错开共振频率且节省阻尼材料。本优化设计思路对于合理使用阻尼材料降低机械结构的振动频率具有一定的参考作用。     

基于响应曲面分析的卷盘式喷灌机行星齿轮减速箱壳体结构优化

为了解决采用传统方法对电驱动卷盘式喷灌机行星齿轮减速箱壳体壁厚设计不合理以及实体试验成本高的问题,对壳体几何建模及静力分析,发现传统设计壳体最大形变量为0.045 738 mm,对壳体影响较小;而最大应力为2.581 4 MPa,位于第三级行星齿轮的箱壁处,且壳体应力分布明显不均匀。采用SolidWorks对减速箱壳体进行参数化建模,选取壳体结构的4个关键尺寸参数作为设计变量,基于响应曲面方法,对数据拟合度、设计变量和目标参数灵敏度、目标参数间的关系以及设计变量对目标参数的响应线和响应面进行了分析,得到壳体中部壁厚对壳体质量影响最大,机体后端壁厚对最大形变量及最大应力影响最大,经过优化,壳体的质量从138.4 kg下降到127.6 kg,减轻了7.8%,最大变形量减少11.5%,箱体所受最大应力减少19.9%。为减速箱后续研制提供了有力的参考依据,降低了开发成本。     

某轻型卡车车架有限元分析

以某轻型卡车车架为研究对象,利用HyperWorks软件在4种典型不同工况下对车架进行静力学分析和模态分析,得出在不同工况下的应力云图、位移云图和模态振型图。结果表明:该车架在不同受力状态下,强度和刚度满足要求,结构符合设计要求,为在下一步对车架进行优化选择提供了参考。