Hypermesh在变速箱壳体设计中的应用.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.012Hypermesh在变速箱壳体设计中的应用赖燕斌，于尧，王涛，焦红莲（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章以一款手动变速箱壳体在实际开发中的设计为例，运用Altair公司的Hypermesh软件对壳体建立有限元模型，对变速器壳体进行实际工况下的强度及模态求解。并根据分析结果对壳体实际结构做出了调整。表明该软件利于变速箱壳体的动态特性分析和设计改进。关键词：变速箱；壳体；Hypermesh中图分类号：U462.3文献标识码：B文章编号：1671-7988(2017)

2、10-31-03HypermeshApplicationinTransmissionCasingDesignLaiYanbin,YuYao,WangTao,JiaoHonglian(AnhuijianghuaiautomobileCo.,LTD.,AnhuiHefei230601)Abstract:Thispapertakeamanualtransmissioncasing’sdesignintheactualdevelopmentasanexample.Establishgearboxfiniteelementmodelbythesimulationsoftw

3、areofHyperMeshwhichbelongstoAltair.Thestrengthundertheactualoperatingconditionandthenaturalmodalwascalculated.Basedontheresult,weadjusttheactualstructureofthetransmissioncasing,whichfacilitatesdynamiccharacteristicsanalysisanddesignimprovements.Keywords:Transmission;Casing;HypermeshC

4、LCNO.:U462.3DocumentCode:BArticleID:1671-7988(2017)10-31-031、概述2、有限元分析模型建立变速箱壳体作为变速箱各零部件承载支撑件，在变速器2.1网格划分工作时承受复杂载荷，壳体不同部位承受附加的弯曲和扭矩变速箱壳体主要分为前端离合器壳体和后端后壳体组【1】。设计过程中要求壳体要有足够的强度，同时轴承座需要成。运用Hypermesh网格划分，对变速器壳体组成件中前后有足够的刚度。壳体结构复杂，尺寸大，作为变速器总成中壳体分别进行网格化处理。运用HyperMesh提供的比重较大的零部件，壳体结构设计的好坏关系

5、到变速器整体tetramesh网格划分功能对壳体进行二阶四面体单元划分，单【2】性能和成本。元尺寸为3mm。网格划分后生成的单元数与节点数见表1。本文以某手动变速箱壳体作为研究对象，综合考虑其壳表1变速箱壳体的单元数与节点数体强度、模态和轴承刚度，运用Hypermesh软件搭建有限元分析模型，并借助OptiStruct模块，对其壳体进行结构优化设计，最终达到提升变速箱壳体整体性能的目的。变速箱前后壳体是通过螺栓连接的，在Hypermesh采用作者简介：赖燕斌，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。CBAR模拟螺栓连接。变速箱与发动机和车体之间的螺栓连2017年第1

6、0期赖燕斌等：Hypermesh在变速箱壳体设计中的应用32【3】5、计算结果及分析接同样采用CBAR进行模拟。整体有限元模型如图1示。5.1变速器约束状态下壳体应力值基于Hypermesh有限元软件对主要的变速器壳体进行静强度分析，经计算得到变速器壳体的应力云图，如图3所示。图1变速箱有限元分析模型及坐标系2.2材料与属性变速箱箱体的材料为铝合金，模型为均匀各向同性材料，其参数详见表2所示。表2变速箱壳体材料属性图3变速箱应力云图从应力云图中看以看出上述壳体的最大应力均小于材料许用应力340MPa，且应力较大部分主要集中在A区域，该区域以拉应力为主。设计过程中

7、考虑到壳体最大拉应力≤材料的屈服强度/1.5（建议小于100MPa）。3、变速箱箱体自由模态分析5.2变速器壳体变形量从计算结果比较可以看出，变形较大部分主要集中在A在无任何约束和载荷的情况下，对变速箱箱体进行模态区域。设计要求输入轴和中间轴的轴承孔变形量≤120~150分析，求解得第一阶自由模态为895Hz，振形表现为后壳体μm：差速器轴承孔变形量≤180~210μm。局部轮廓的伸缩变形振动，满足设计要求，其振形图如图2。表4区域应力值图2变速箱一阶模态振形图4、箱体静力学分析图4壳体变形量分布图表5壳体各部位位移量变速器在运行过程中，工作齿轮啮合产生的作用力

8、通过轴承作用在变速器壳体