旋耕机传动齿轮箱箱体的有限元分析及结构优化设计

【摘要】旋耕机传动齿轮箱作为拖拉机动力源与旋耕机工作装置之间的联接部分,承受着较大的力的传递作用。旋耕机在工作过程中,传动箱体受力状况比较复杂,齿轮箱内部齿轮和轴承受到较大冲击。若箱体的强度和刚度不足,会由于箱体变形影响内部齿轮传动系统的工作；同时,由于旋耕机传动齿轮箱箱体工作环境较为恶劣,箱体易在内外部激励下发生共振,导致内部组件损坏加快,工作噪声变大。综上分析,对旋耕机传动齿轮箱的箱体开展基于有限元的分析与优化设计,对于提高旋耕机工作的安全性与可靠性,具有重要的现实意义。在当下,通过有限元的方法辅助分析机械结构的性能已成为现代机械设计的重要手段,与此同时,利用现代优化技术对机械在重量、变形等方面的优化分析研究也变得日益普遍,这对提高产品质量、降低成本、缩短产品设计周期都具有十分重要的意义。本论文以连云港灌云县某农机公司生产的1GKN-180型旋耕机的传动齿轮箱为研究对象,运用有限元分析的方法,对箱体进行静力学分析,并对其动态特性进行了研究,在此研究的基础上对箱体进行结构优化设计,以期达到提高产品性能的目的。在本课题中,根据旋耕机传动齿轮箱箱体的图纸,利用Pro/ENGINEER建立了箱体的几何模型,并将模型导入HyperMesh中进行模型修正、网格划分等有限元前处理工序,在模拟旋耕机的工作状态对传动齿轮箱箱体施加约束和载荷之后,将相关数据导入ANSYS对箱体进行了静力学分析,对箱体的强度和刚度进行了校核。在本课题中,对箱体进行了有限元模态分析,使用ANSYS软件分别求取了箱体前十阶自由模态与约束模态的固有频率及振型,并对相关参数进行了分析探究。最后在之前进行有限元分析的基础上,确定了箱体的优化变量,对箱体结构开展了基于ANSYS勺优化设计。优化后的箱体质量减轻了7.6%,优化取得了良好的效果。
【作者】毛卓群；
【导师】张维强；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】传动齿轮箱；有限元分析；HyperMesh；ANSYS；优化设计；

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