变速箱体静力和模态数值模拟及结构改进

冯翠云

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西 桂林 541004）

1 引言

旋耕机变速箱不仅是用于档位切换实现行走速度控制，同时还是输出扭矩和提供拖动后面犁耙拉力的关键零件，其强度和刚度对整机工作性能影响较大。如果变速箱强度不足，就会导致变形、裂纹产生、甚至开裂，使整机无法工作。利用传统的方法对机械零部件进行有限元分析，采用简单的固定边界条件下的应力应变静力学和模态分析数据，对于有冲击振动的机械装置的可靠性分析具有一定的局限性[1-2]。针对上箱体在试制时发生破裂问题，利用ABAQUS有限元软件对产品结构进行静力学分析、模态分析和冲击振动响应分析，找出其共振范围和箱体最大应力集中区域，也就是箱体破坏部位，然后对其进行结构改进，使其强度满足设计要求。

2 变速箱模型建立

用CATIA 软件建立变速箱三维模型，如图1所示。变速箱采用拼装组合结构形式，箱体分为上箱体和下箱体两部分，里面除了安装齿轮、变速机构和转向机构外，在变速箱体前后面设有凸台，凸台上有3-φ11 螺栓孔，用于拖动后面连接的工作部件。模拟工作工况时，上箱体和下箱体通过四个M10螺栓进行连接传递力，上箱体2-φ11螺栓孔上受到合拉力10000N作用（每个螺栓孔上受力5000N），发动机自重40kg，如图2所示。上箱体失效的其主要原因是：受到螺栓预紧力、发动机冲击振动力和冲击拉力等力共同作用下使箱体撕裂，如图3所示。由于变速箱体强度不足导致机器失效，为了提高箱体强度，需要增加箱体壁厚。……