大型齒輪箱的結構分析與優(yōu)化.pdf

1、本文采用有限單元法對SJ400型齒輪箱的性能進行了數(shù)值模擬。SJ400型齒輪箱是應用在海洋平臺上的大型裝備，它是一套新設計的非標傳動結構。為了保證它的安全高效運行需要了解它的動靜力性能。本文應用通用有限元軟件ANSYS對整個系統(tǒng)做了結構分析與優(yōu)化。 為了節(jié)約計算機資源和計算時間，本文選擇厚板單元模擬箱體，對于軸承座的局部區(qū)域采用實體單元模擬。殼單元與實體單元的連接采用較為先進的基于MPC方法的殼一實體裝配技術。由于未見到這種方法

2、在工程上的應用，本文首先采用小模型考核了這種方法的計算精度，結果表明利用這種方法處理不同自由度單元的連接非常方便，而且計算精度很高能夠滿足工程計算的需要。為了結構優(yōu)化設計的方便，在建模時把主要板件的厚度參數(shù)化，使靜力分析和優(yōu)化設計共享模型，減少了建模的工作量。在劃分網(wǎng)格時手動控制單元的大小和單元的形狀，盡量避免退化的三角形單元的出現(xiàn)，提高計算的精度。利用靜力平衡條件確定了傳動系統(tǒng)作用在軸承座上的力，簡化了模型的載荷邊界條件。 在

3、結構的動力特性分析中，采用分塊Lanczos法提取系統(tǒng)的前10階模態(tài)。從模態(tài)分析的結果可以看出，齒輪箱的前十階振型所對應的頻率都很低，與整個提升系統(tǒng)的工作時的激振頻率差別很大，不會形成共振。齒輪箱的靜力強度分析結果表明，齒輪箱的強度和剛度能夠滿足齒輪傳動系統(tǒng)的要求。 選擇主要板件的厚度為優(yōu)化變量，以齒輪箱的總體積為目標函數(shù)，在應力和位移約束條件下對齒輪箱作了結構優(yōu)化。優(yōu)化結果顯示齒輪箱的各個主要部件的板厚隨著迭代的進行整體下降，