大功率矿用减速器箱体优化设计

摘要

本文运用三维绘图软件Pro/ENGINEER建立了矿用减速器箱体的三维实体模型，并使用Pro/ENGINEER的二次开发功能对箱体进行了参数化设计的研究，实现了箱体的可视化。将三维实体模型进行合理的简化，通过Pro/ENGINEER与有限元分析软件ANSYS的接口，将模型导入ANSYS中。运用ANSYS对箱体进行应力、位移分析，得到了箱体受力分布云图。以箱体的重量最小为目标函数，将APDL语言与ANSYS优化模块相结合，对减速器箱体的壁厚等参数进行了优化设计，使箱体的重量减少了26.46％。还应用ANSYS对箱体进行了疲劳分析与模态分析。 本文是将设计、建模、分析、优化于一体的研究，对箱体的设计效率和设计水平的提高具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1减速器的发展现状

1.1.1我国减速器的发展现状

1.1.2国外减速器的发展现状

1.2减速器的发展趋势

1.3减速器箱体的研究现状及研究趋势

1.4本文研究对象及意义

1.4.1本文研究对象

1.4.2本文研究意义

1.5本文研究的主要内容

1.6本章小结

2有限元基础理论及通用有限元软件

2.1有限元的发展过程

2.2有限元的基本思想及计算步骤

2.3有限元的发展趋势

2.4通用有限元软件

2.5有限元分析软件ANSYS

2.6本章小结

3矿用减速器箱体的参数化设计

3.1 Pro/ENGINEER的参数化设计、二次开发功能

3.1.1 Pro/ENGINEER简介

3.1.2 Pro/ENGINEER的二次开发

3.1.3 Pro/Program语法

3.2箱体的参数化设计过程

3.2.1减速器箱体的设计

3.2.2设置参数和数学关系式

3.2.3改变参数、生成模型

3.3本章小结

4矿用减速器的有限元分析

4.1箱体有限元模型的建立

4.1.1箱体三维实体模型的建立

4.1.2 ANSYS与Pro/ENGINEER的数据转换

4.1.3单元的选择

4.1.4材料属性

4.1.5网格划分

4.2载荷与约束的处理

4.2.1载荷的处理

4.2.2加载与求解

4.3结果分析

4.4本章小结

5矿用减速器箱体的优化设计

5.1优化设计基本概念

5.2优化设计步骤与优化设计方法

5.2.1优化设计步骤

5.2.2优化设计方法

5.3箱体的优化设计

5.3.1优化设计变量的确定及分析流程

5.3.2设计变量的输入

5.3.3建立参数化的模型

5.3.4箱体优化设计参数的定义与提取

5.4优化结果及分析

5.5本章小结

6箱体疲劳分析

6.1基础理论

6.1.1疲劳载荷

6.1.2寿命的估算

6.2 ANSYS疲劳分析的基本术语

6.3 ANSYS疲劳计算的基本步骤

6.4减速器箱体的强度及疲劳分析结果

6.4.1箱体的强度分析

6.4.2疲劳分析结果

6.5本章小结

7箱体模态分析

7.1模态分析基本思想

7.2模态分析的基本原理

7.3箱体的模态分析过程

7.4箱体模态分析结果

7.5本章小结

结论

参考文献

附录