吉林大学学报(工学版) ›› 2013, Vol. 43 ›› Issue (03): 584-589.doi: 10.7964/jdxbgxb201303005

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汽车变速箱壳体结构拓扑优化设计

朱剑峰1, 林逸1,2, 陈潇凯1, 施国标1   

  1. 1. 北京理工大学 机械与车辆学院,北京 100081;
    2. 北京汽车研究总院,北京 100021
  • 收稿日期:2012-03-06 出版日期:2013-05-01 发布日期:2013-05-01
  • 通讯作者: 林逸(1953-),男,教授,博士生导师.研究方向:汽车动力学及控制.E-mail:linyi@china.com E-mail:linyi@china.com
  • 作者简介:朱剑峰(1979-),男,博士研究生.研究方向:汽车底盘结构分析与优化.E-mail:zhujianfeng@bit.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(50905017,51275040).

Structural topology optimization based design of automotive transmission housing structure

ZHU Jian-feng1, LIN Yi1,2, CHEN Xiao-kai1, SHI Guo-biao1   

  1. 1. School of Mechanical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081,China;
    2. Beijing Automotive Technology Center, Beijing 100021,China
  • Received:2012-03-06 Online:2013-05-01 Published:2013-05-01

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摘要：

将基于变密度法的拓扑优化技术引入到汽车变速箱壳体结构设计中,同时在优化过程中考虑了制造工艺的约束.首先通过对变速箱壳体分别进行静态和动态拓扑优化来提高变速箱壳体结构的强度、刚度、固有频率以及控制结构重量.然后根据拓扑优化结果并综合考虑其制造工艺等要求,对变速箱壳体进行详细的结构设计.最后对变速箱壳体最终设计模型进行应力分析和模态分析,结果表明:该变速箱设计方案不仅在各工况下的应力水平低于材料屈服极限,而且一阶模态避开了动力总成系统共振敏感区.

关键词: 车辆工程, 变速箱壳体, 拓扑优化, 变密度法

Abstract:

This paper introduces the variable density based topology optimization into the design of transmission housing structure. The optimization takes the constraints on manufacturing condition into consideration. In order to increase the strength, stiffness and nature frequency of the transmission structure and control its weight, the static and dynamic topology optimizations of the transmission housing are carried out. According to the results of the topology optimization and the manufacturing constraints, a new rational transmission housing structure is designed. The stress analysis and modal analysis of the new design are carried out. The analysis results show that not only the stress level of the designed housing is lower than the material yield stress, but also the modal frequency avoids the powertrain system resonance.

Key words: vehicle engineering, automotive transmission housing, topology optimization, variable density method

中图分类号: 

  • U462.3

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