小型联合收割机变速箱壳体结构优化与可靠性分析

发布时间：2020-11-11 14:43

　　 水稻和小麦作为我国农业中重要的经济作物,其收获方式在北方地区大多由大型收割机械完成,而对于南方丘陵山区由于其田块小、不平坦,田与田之间高低不一呈梯形状,大型收割机在这样的地势条件下作业时行走转向困难,无法发挥其作用,而小型联合收割机因为其质量和体积都较小巧在丘陵山区具有独特优势。但这就对小型联合收割机整机结构的紧凑性提出了很高的要求,其安装空间受到极大限制。并且在收获季节,收割机田间连续作业时间长,振动冲击大,特别在泥脚深的水田中作业时,行走负荷很大,对变速器壳体的可靠性提出了很高的要求。变速器壳体可以为内部的齿轮、轴、轴承等零件提供封闭空间,起到保护和安装的作用,但由于其传递功率大,工况复杂,工作时产生较大荷载应力以及变形,直接影响内部齿轮的啮合精度,因此保障箱体的强度和刚度是其设计的重点。然而,在传统经验设计中箱体的壁厚往往都取得较大,这样虽然保证了箱体的强度和刚度但也增加了箱体的质量,造成材料的冗余减低了整机性能。同时,联合收割机变速箱壳体尺寸参数、材料属性、工作载荷等都具有不确定性,这些因素的变异性直接影响变速箱壳体的结构可靠性。本论文以某丘陵山区小型联合收割机变速箱壳体作为研究对象,以变速箱壳体的柔顺度最小为目标,对变速箱壳体结构进行拓扑优化设计,得到壳体加筋的最优布局;在满足箱体应力和频率要求的前提下,通过对其结构尺寸的优化以实现了箱体的质量和变形量最小;应用有限元数值模拟技术对变速箱壳体优化前后的静动态特性进行分析仿真,同时再通过模态试验对有限元模态分析进行验证,分析表明优化后的变速箱壳体在质量减少16.7%的同时,强度和刚度、动态特性均有增强;最后,对变速箱壳体进行结构可靠性分析,对其结构可靠性评估,从而达到联合收割机变速箱壳体结构的优化设计和合理评估。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225
【部分图文】：

合收割机变速箱壳体拓扑优化扑优化理论基础结构优化的分类和层次械产品的结构设计一般包括三个方面：结构总体布局、结构基本形状、结构的。对应各个方面的优化问题分别为结构优化设计的三个阶段即拓扑优化、形状寸优化。这三个优化问题分别在产品的概念设计阶段、基本设计阶段、详细设成。图 2.1为结构优化设计的三个阶段。

这三个优化问题分别在产品的概念设计阶段、基本设计阶段.1为结构优化设计的三个阶段。图 2.1 结构优化设计的三个阶段Fig. 2.1 Three levels of structural Optimization在结构的拓扑、形状确定后针对结构具体尺寸比如杆的截理量进行详细设计。图 2.2 为尺寸优化示意图。

图 2.3 形状优化Fig. 2.3 Shape Optimization化是在给定的设计区域内，在外载荷、边界、位移、应力、频率等的某种特性指标最优。针对连续体结构的拓扑，设计变量是结构或无、支撑点的有或无。图 2.4 拓扑优化Fig. 2.4 Topology Optimization化相对于尺寸优化和形状优化，其设计变量更多，而且在同样的优
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本文编号：2879322