基于整机降噪原则的变速箱壳体结构优化设计分析

本文围绕工程机械变速箱壳体结构优化设计展开研究,基于整机降噪原则,探讨了壳体面积、壁厚、加强筋布置和零件结构等方面的合理设计方法。首先介绍了变速箱的工作原理和噪声源分析,详细探讨了齿轮、轴承和壳体设计不完善等噪声源的特点和影响因素。随后,针对壳体优化设计提出了合理设计壳体面积、壁厚,合理布置加强筋以及考虑螺栓布置位置和周围结合法兰宽度等关键设计原则。最后,总结了壳体优化设计的重要性和实践意义,为提高工程机械整体品质和驾驶舒适性提供了理论指导和实用建议。

新能源减速器壳体结构设计与轻量化研究

2021年新能源汽车销量330万辆,渗透率14.8%;2022年,汽车总销量2686.4万辆,新能源汽车总销量688万辆,同比增长2.08倍,渗透率25.6%。传统汽车厂及造车新势力都加大了在电动汽车领域的投入。在纯电动汽车竞争日益激烈环境下,加快了产品向高续航、高集成、轻量化等方向的发展。对新能源电驱动系统功率密度、高性价比等方面提出更高需求。为顺应行业快速发展趋势,在满足功能与强度要求下,对减速器进行轻量化设计,是产品设计开发需要重点考虑的方面。

基于仿生原理的板壳结构加强筋优化设计

目的加强筋的合理分布可有效提升结构抗振性,为了提高板壳结构的抗振性能,本文基于仿生原理,以板壳加强筋分布为研究目标,进行动力学的优化与设计研究。方法采用自适应成长法,通过引入等效静态载荷法,建立以动柔度为目标的加强筋分布优化模型,推导出基于准则法的设计变量迭代更新公式,分别研究单点激励和多点不同动态载荷作用下板壳结构的加筋分布设计,并研究单点激励和多点不同动态载荷激励下的板壳加筋结构特性。结果研究结果表明,板壳结构加强筋采用仿生原理对其分布进行优化,可实现任意动态载荷作用下加强筋分布的设计,且优化的加强筋形态分布清晰,无须再处理即可应用到加强筋的生产制造中。结论根据对不同约束的板壳结构进行优化设计,通过加强筋的设计,提升了板壳结构的抗振性能。

FH28-105型环形防喷器壳体力学性能分析与结构优化

以FH28-105型环形防喷器壳体为研究对象,结合其不同工况下的不同载荷特点,采用理论计算与有限元方法相结合,得到了壳体在静水试验压力和额定工作压力下的力学行为特性和应力情况,获得其危险部位,并对其进行强度设计评价。通过多目标优化,以减重为目标,同时兼顾壳体的强度以及校核标准,对环形防喷器壳体的结构尺寸进行优化。结果表明:初步设计的环形防喷器壳体强度满足要求,危险部位出现在壳体卡爪槽的圆弧倒角位置处以及壳体内腔下方的倒角过度处;环形防喷器最终优化方案满足强度要求,相比于原结构尺寸,质量和塑性应变的优化幅度最大,分别为19.7%、15.6%,其他目标均获得了不同程度的下降,实现了在保证壳体强度标准的条件下对壳体进行减重优化。

隔爆壳体结构分析与优化

基于DXJL320壳体的3种结构分析,进行静力学仿真。分析对比仿真结果,选择力学性能最优的壳体结构。通过调整间距和配置面,确定加强肋配置方法,对壳体进行优化。确定最终优化方案,并为类似隔爆壳体结构设计提供了参考。

鱼雷壳体结构的模糊优化设计

鱼雷壳体结构优化设计是鱼雷外形优化设计中的重要组成部分,关系着后期鱼雷总体优化设计的成败。但是,目前的鱼雷壳体优化设计方法仅是将设计变量作为固定变量来处理,没有考虑到设计变量存在的不确定性,另外环境变量也存在着不确定性,这些因素都说明鱼雷壳体优化设计实际上是一个模糊优化问题。如果忽略了鱼雷壳体优化设计的模糊性,会导致优化结果存在较为严重的危险性,同时也会对后期的鱼雷总体设计带来无法预知的影响。针对这一问题,在鱼雷壳体结构优化设计中引入模糊理论,建立鱼雷壳体结构模糊优化模型,并用单目标模糊优化方法进行鱼雷壳体结构模糊优化设计。将鱼雷壳体结构优化设计中存在的风险降到最低。

圆碟形水下滑翔机耐压壳体的优化设计

圆碟形水下滑翔机是一种新型的水下滑翔机,耐压壳体则是滑翔机的重要组件。本文主要研究在不同水深下机身直径、机身高度与机身表面饱和度对耐压壳体表面变形与压力分布情况的影响。通过有限元分析表明在100~300 m水深范围内应减小机身直径,从而降低机身的最大变形量和最大应力。随着机身高度的增加,最大变形量和最大应力的变化规律是先减后增,且随着工作水深的增加,这种趋势越发明显。对于不同机身表面饱和度的圆碟型水下滑翔机,其外壳的最大变形和最大应力分布规律并不统一,机身饱和度较低的圆碟形滑翔机的综合性能较优。本文分析结果可为圆碟形滑翔机在不同深度下的外形设计提供参考。

水下通信装置耐压壳体的机械结构设计仿真方法研究

本文创新性地提出耐压壳体机械结构参数化设计的通用方法。通过Ansys软件提供的APDL语言,完成机械结构的参数化自动仿真任务,有效缩减了工程师的机械设计周期。同时,针对耐压壳体基本的使用工况,本文基于力学理论分析方法,提出耐压壳体的通用结构设计方法和需要关注的关键设计指标。

隔爆主机壳体优化设计研究

针对煤矿井下隔爆主机重量大、加工成本高、搬运移动便捷性差等问题,对现有的隔爆主机壳体进行理论计算和结构优化设计,实现在保证结构强度的情况下降低壳体质量的目的,并利用有限元方法对隔爆壳体进行仿真分析。结果表明,壳体采用7 mm厚的高强度钢板焊接,在壳体内部薄弱处设置加强肋,外部散热部位增加散热肋板同时起到增加强度和散热的作用,在满足性能的前提下壳体质量降低了54%,大幅减少了加工成本。

基于增材制造的机匣和壳体类产品拓扑优化设计

本研究为了使机匣和壳体类构件在满足包容要求和刚度要求的前提下实现最大限度的减重,本研究以某航空发动机机匣为例结合增材制造工艺和拓扑优化,基于abaqus软件,对机匣工作情况进行仿真并得到机匣载荷时所对应的最大应力分布,获得了适合进行减重优化的设计域为涡轮侧的薄壁。采用拓扑优化的方法得到了减重后的模型,并针对增材制造的几何约束、连通性约束和最小截面约束进行重新设计。通过仿真验证,优化后的构件符合设计要求并实现了12%的减重效果,该研究为航空发动机机匣和石油管道壳体类产品设计的增材制造和拓扑优化的结合提供了参考。

基于有限元分析的减速器壳体加强筋优化设计方法

对于汽车电驱动系统减速器壳体类零件,通常通过布置加强筋的方式提高其结构强度。以往的壳体类零件加强筋设计多为经验设计,基于有限元分析,探索汽车减速器壳体类零件加强筋优化布置方式,通过分析加强筋分布、形状、尺寸等相关参数对于壳体强度、刚度的影响,得出加强筋优化设计方法。并依托某汽车电驱动系统减速器产品,在经验设计的基础上,结合上述有壳体加强筋优化设计方法,对其壳体加强筋结构进行优化,最终在整体模态和轴承座变形量相当的情况下,实现减速器壳体重量降低5.57%,为后续汽车电驱动系统减速器壳体类零件的加强筋优化以及轻量化设计提供参考。

基于有限元分析的电驱动商用车减速器壳体优化设计

随着汽车电动化的进程日益加快,电驱动城市物流商用车已成为了市场上一个重要车型。作为城市物流车的核心零部件,减速器的性能稳定变得至关重要。而减速器壳体在减速器运行中起到支撑保护功能,会受到多种重力负荷的作用。在面对电驱动状态下出现的复杂转速及扭矩工况时,往往会出现减速器壳体因应力集中受损、轴承因润滑不足烧蚀等多种问题。减速器壳体的结构设计直接影响到减速器总成的整体性能与可靠性。本文主要采用Masta、Particleworks软件,对电驱动商用车的减速器壳体进行有限元分析及结构优化设计。并搭载后桥总成进行台架试验验证。结果证明,所优化设计的减速器壳体符合相关汽车行业标准及实际应用需求。通过这一实用方法,提高了减速器壳体的强度、刚度及减速器总成轴承润滑能力。为电驱动商用车的高效、稳定运行提供了保障。也为后续电驱动后桥总成零部件开发及优化设计提供了思路。

基于可靠性的鱼雷壳体结构模糊优化设计

将有关优化技术、可靠性理论和模糊数学有机地结合起来，提出了基于可靠性的鱼雷圆柱形壳体模糊优化设计方法。这种方法不但充分考虑了可靠性指标的要求，而且考虑有关设计参量和约束条件所具有的随机性和模糊性，从而使壳体设计结果更加符合实际。算例表明，本文方法比传统的鱼雷壳体设计方法能进一步减轻结构质量，这对提高鱼雷系统性能具有重要意义。

基于等几何法和模拟退火的复杂壳结构分析及优化

本文提出了一种基于等几何法和模拟退火的壳结构分析及优化算法,旨在提高复杂壳结构的CAD与CAE一体化设计效率。首先基于NURBS技术对薄壳结构进行适分析参数化建模,然后基于Kirchhoff-Love壳理论实现等几何分析。接着,基于模拟退火算法以壳体的几何参数为设计变量,以多项力学性能为目标函数进行优化,实现了等几何分析与智能优化算法相结合的壳结构分析与优化。最后,通过2个算例验证了该算法的有效性。相对于传统有限元方法,该算法具有高精度、高效率的优势。

衍生体心立方点阵材料的优化设计及压缩力学行为

分别在传统体心立方(BCC)点阵结构(H0型)的外围以及外围和中心添加竖直杆,设计出H1型和H2型衍生BCC点阵结构,以AlSi10Mg合金粉末为原料采用激光选区熔化(SLM)技术制备出不同尺寸参数的点阵试样,研究了其压缩力学行为。结果表明:传统和衍生BCC点阵试样的压缩行为均具有线弹性阶段、平台阶段、致密化阶段等3个阶段,属拉伸主导型多孔材料;相同尺寸参数下,H2型BCC点阵试样的比强度、平台应力和单位质量吸能最大,H1型次之,H0型最小。随着单胞高度增加,H1型点阵试样的比强度和单位质量吸能基本不变,平台应力起伏略微增大,能量吸收效率小幅减小;随着单胞宽度增加,H1型点阵试样的比强度、平台应力和单位质量吸能明显降低,能量吸收效率不变;随着斜杆及外围竖直杆杆径增加,H1型点阵试样的比强度、平台应力和单位质量吸能明显增大,能量吸收效率先明显提升后趋于稳定。随着中心竖直杆杆径增加,H2型点阵试样的比强度、平台应力和单位质量吸能增大,能量吸收效率提升。衍生点阵试样的变形模式主要为由下到上的逐层变形,损伤机制为竖直杆的侧向弯曲和斜杆的垂直方向弯曲。

压缩机级间冷却器异形铸铁壳体应力分析与结构优化

针对铸铁制造的冷却器异形壳体设计中存在的规则设计方法过于保守问题,改用有限元分析方法进行冷却器异形壳体的结构强度分析。在满足结构强度的条件下,采用ANSYS参数化设计,以加强筋的高度和厚度、筒体厚度、平板厚度作为优化变量,以质量最小作为优化设计的目标函数,对冷却器异形壳体进行结构优化设计。有限元分析结果表明,结构优化后的冷却器异形壳体质量减少了23.35%,达到了结构轻量化和节约成本的目的。

基于正交试验的潜水器耐压壳体的结构优化设计

潜水器的质量大小直接影响其性能,设计时要求潜水器在满足强度、刚度等要求的前提下,要尽可能减小其质量。应用正交试验的方法来实现潜水器耐压壳体结构的优化,但用正交试验方法处理约束问题比较复杂。因此将以质量最小化为目标和以强度要求为约束条件的优化设计问题转化为无约束多目标的优化设计问题。得出各个参数对壳体的强度和质量的影响规律,最后运用综合平衡法得出最优的设计方案。

基于iSIGHT平台的密封壳体结构优化设计

基于i SIGHT多学科优化平台集成有限元分析软件Abaqus,针对密封壳体结构形状进行优化,将子模型技术、整体-局部优化策略、混合迭代优化算法以及样条曲线的参数化方法应用于密封壳体结构的优化中,大大的降低了单次求解时间,提高了整个优化流程的效率。优化后结构不仅减少了材料用量,而且对局部的应力集中有了明显改善,并通过试验对优化减重结果进行了验证,方法成功解决了给定重量指标下密封壳体结构所面临的强度问题,为日后大型航天器密封壳体结构设计提供了可参考的技术路线。

一款涡街流量计壳体的设计研究

涡街流量计是一种用于测量液体、气体流量的仪器,在工业、农业等领域得到广泛运用。涡街流量计壳体是构成涡街流量计的重要机械部件,是流量计产品安装和承压的主要载体,现已纳入特种设备管理。为使涡街流量计壳体符合特种设备相关要求,达到安全性能标准,同时降低制造成本,提高产品竞争力,文章通过产品参数确定、材料选择、结构设计、强度校核、产品试验等流程,完成了一款涡街流量计壳体的设计研究。

深水滑翔机器人耐压壳体结构优化设计

针对深水滑翔机器人耐压壳体在深水中压缩变形和海水密度随水深增大而变化等因素造成驱动浮力变化问题,利用压缩变形和密度变化对驱动浮力影响的互补特性,归纳了载体耐压壳体结构优化设计方法。保证耐压壳体抗压条件和质量最小前提下采用结构优化设计方法,降低耐压壳体压缩变形和海水密度变化对驱动浮力的影响,提高系统能源的利用率。