虚拟环境下农机箱体零件的轻量化建模与仿真

摘要

针对拖拉机在设计初期由于工作环境复杂,为了增加整机刚度和强度,造成整机重量过大,轻便性不足等问题,对拖拉机变速箱箱体以及后桥箱体进行轻量化设计。轻量化技术就是在保证零件拥有足够刚度和强度的前提下,通过优化分析后进行再设计,达到减轻重量的目的。以拖拉机变速箱箱体与后桥箱体为例,阐述了箱体的设计要求与功能、设计步骤以及箱体刚度和强度的校核方法,完成箱体选型后,结合箱体内部齿轮组、轴等传动零件结构尺寸确定主要尺寸参数,使用Solidworks 2016进行虚拟环境下的建模设计;使用NX 10.0中的有限元分析模块对箱体零件进行静态有限元分析,箱体零件在慢1档时输出扭矩最大,在此工况下进行静态受力分析得到初步优化结果;最后,通过HyperMesh进行箱体零件网格划分,采用变密度法进行拓扑优化,得到优化结果。结果表明:在满足箱体的刚度、强度等要求的同时,对轴承受力位置进行加厚与调整,箱体外部受应力较小位置通过挖孔等减重,最后使变速箱箱体减重5.6%,后桥箱体减重14.3%。