基于ANSYS的变速器拨叉强度仿真及优化
基于MATLAB与ansys对变速器传动轴联合优化仿真(含代码)
MATLAB与ansys对汽车变速器传动轴联合优化仿真注：MATLAB与ansys对应的版本须一致，如2013版MATLAB 需对应13版的ansys，否则联合仿真时可能会报错一、建立数学模型1、设计变量：选择轴的直径和长度作为变量，X=[dL ]=[x1x2]2、目标函数：轴的质量最小f(X)=ρπx124x2=6.126×10−6x12x23、约束条件（1）扭转强度条件：τT=TW T −[τT]=865803d3−60<0（2）扭转刚度条件：θ=TGI −[θ]=21.38d4−1<0（3）几何条件：23≤d≤26 ，128≤L≤163二、MATLAB优化1、首先在磁盘中建立shaft文件夹（如E盘），在该文件夹中放入fun.m和confun.m 文件，见图1图1fun.m内容：function f=fun(x)f=6.126*10^-6*x(1)^2*x(2);confun.m内容：function[c,ceq]=execonfun(x)c(1)=865803/x(1)^3-60;c(2)=21.38/x(1)^4-1;c(3)=23-x(1);c(4)=x(1)-26;c(5)=128-x(2);c(6)=x(2)-163;ceq=02、在MATLAB窗口中输入如下程序：x=[25,180];lb=[23,128];ub=[26,163];[x,fval,exitflag,output]=fmincon('fun',x(),[],[],[],[],lb,ub,'confun') 3、得到结果如图2图2取整后得到最优点X=[dL ]=[25128]三、MATLAB与ANSYS联合优化仿真1、将MATLAB结果文件取整后导出TXT文件，保存在shaft文件夹中，见图3。
在shaft文件夹中建立shaft.mac命令流文件，内容如下：图3/FILNAME,shaft* DIM,XX,ARRAY,2,1* VREAD,XX,E:\shaft\data,txt,,jik,2,1(15f16.6)/PREP7ET,1,BEAM188MP,EX,1,2e11MP,PRXY,1,0.27SECTYPE,1,BEAM,CSOLIDSECOFFSET,CENTSECDATA,XX(1,1)/2000,40N,1,0,0,0N,15,XX(2,1)/1000,0,0FILL,1,15,13E,1,2EGEN,14,1,1FINISH/SOLD,1,ALLF,15,MX,170/STATUS,SOLUSOLVEFINISH/ESHAPE,on/POST1PLNSOL,U,SUMPLNSOL,S,XYSAVE2、在MATLAB命令窗口中输入如下命令x=[30,180];lb=[24,128];ub=[40,156];[x,fval,exitflag,output]=fmincon('fun',x(),[],[],[],[],lb,ub,'confun')x=ceil(x);save('E:\shaft\data.txt','x','-ascii')!’’D:\Program Files\ANSYS Inc\v140\ansys\bin\winx64\ANSYS140.exe’’-b-np7-dir E:\shaft\-i E:\shaft\shaft.mac-o ‘’E:\shaft\output.txt’’3、得到应力云图4，最大剪应力为49.3MPa，小于许用值，优化结果可靠（本人电脑上的MATLAB为12b，ansys为14.0，版本不一致，故参考书上的结果）。
基于ANSYS的汽车变速器斜齿轮的有限元分析
基于ANSYS的汽车变速器斜齿轮的有限元分析姚鹏华【摘要】利用Creo2.0软件对汽车变速器斜齿轮进行三维建模,导入到ANSYS软件中进行有限元分析.通过施加载荷和约束,得到了齿轮的弯曲应力和齿面接触应力.将有限元分析应力值与理论应力值进行了对比,验证了有限元分析结果的正确性.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2016(029)006【总页数】3页(P18-20)【关键词】斜齿轮;接触应力;弯曲应力;有限元分析【作者】姚鹏华【作者单位】湖北文理学院机械与汽车工程学院,湖北襄阳 441053;纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室,湖北襄阳 441053【正文语种】中文【中图分类】TH132近年来，有限元方法在汽车变速器齿轮设计中得到了广泛的应用[1-3]。
有限元方法是在弹性力学的基础上发展起来的，通过有限元方法，可以获得齿轮内部的应力、变形和位移分布，能对齿轮进行强度校核，并找到轮齿受力的薄弱环节，从而对齿轮进行结构优化。
本文以现某轻型轿车变速器中的斜齿轮为研究对象，对其齿根弯曲应力和齿面接触应力进行有限元分析，并将模拟结果与理论公式计算结果进行对比验证。
验证结果表明，有限元分析可以提高设计效率，降低设计成本，对汽车的轻量化设计具有一定的意义。
主动斜齿轮和从动斜齿轮材料均为40Cr，弹性模量E=2.1×105 MPa，泊松比μ=0.31，许用弯曲应力[σF]=420 MPa，许用接触应力[σH]=550 MPa。
变速器齿轮的基本参数如表1所示。
2.1 模型的导入在Creo2.0软件中，按照设计尺寸对齿轮进行三维建模。
为了节省节省计算内存和时间，通过CAD接口导入ANSYS后，利用ANSYS的减运算，只分析单个齿的受力，如图1所示。
2.2 网格划分由于齿轮外形不是规则的，故采用自由网格划分，在需要施加载荷的齿廓部分进行网格的细分，如图2所示。
2.3 约束和载荷在齿轮轮轴内孔表面加载全约束，在齿轮的两个侧面施加对称约束。
基于ANSYS的两种货叉力学性能分析与设计改进
３８ 文章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ）９ ０ ３ — ２ １０ — ９ ７ ２ １ ０ —０ ８ ０ １ Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆｃ ｕ ｅ
第 ９期
２ １ 年 ９月 ０１
基 于 Ａ Ｓ Ｓ的两种货叉力学性 能分析与设计改进 术 ＮＹ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｒ ｌｆ ｒ ｋ； ｒ Ｆｉ ｉｅｅ ｅ ｅ ｎａ ｙ ｉ ； ｅ ｈａ ｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｄｓ Ｆｏ ｋ ｉｔｔｕｃ Ｆｏ ｋ； ｎ ｔ ｌｍ ｎｔａ ｌ ｓｓ Ｍ ｃ ｎ ａ ｏ ｒ ｉｓ ｉ
中图分 类号 ：Ｈ１ ， ２ ４２ ＋ 文献标 识码 ： Ｔ ２Ｕ ９ ． ２ ７ Ａ
基 于 Ｄ Ｐ的永磁 伺服 系统设 计 和 实现 Ｓ
岑海 洪 杨艳娟
（ 华南理 工大学 机械 与汽车工程学 院 ， 广州 ５ ０ ４ ） １ ６ １
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｌｍｅ ｔ ｔ ｎ ｏ ｓｇ ｎ ｍｐｅ ｎ ａ ｉ ｆＰＭＳＭ ｅ ｖ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ＤＳＰ ｏ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ
４ 力 学 性 能对 比
根据上述有限元分析结果并 结合 实际使用情况 ， 两种类型 的货叉各有特点 ：１挂钩式货叉 ， 构较 简单 ， （） 结 需要调整货叉跨 度时较方便 ， 但结构安全系数略低 。因此 ， 挂钩式货叉 ， 较适用于
轻载（ｔ ５ 以下的叉车 ）对作业效率要求较高 的场合。 ， 比如 ， 内仓 室
图 ８工况 １ 穿轴式货叉的应力分布图
机 械 设 计 与 制 造
Ｍ ａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ 文 章编 号 ：０ １３ ９ （０ １ ０ — ０ ０ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）９ ０ ４ — ３ ＆ Ｍａ ｕａ ｔｒ ｎ ｆ ｃｕ ｅ
变速箱换档拨叉强度优化设计
变速箱换档拨叉强度优化设计发布时间：2021-08-13T11:06:20.320Z 来源：《科学与技术》2021年11期作者：郑永杰[导读] 结合ANSYS workbench软件针对市场出现的问题对换档拨叉进行郑永杰浙江零跑科技有限公司浙江杭州 310051【摘要】结合ANSYS workbench软件针对市场出现的问题对换档拨叉进行结构强度分析，根据分析结果对换档拨叉结构进行针对性改进，提高换档拨叉的使用安全性。
【关键词】换档拨叉；强度；使用寿命1引言换挡拨叉作为变速器的重要零部件，其强度在极大程度上影响着变速器的使用寿命。
若拨叉设计强度不足，在汽车行驶过程中发生断裂，无法完成正常的挂/退档操作，严重影响汽车正常行驶，甚至威胁车内成员的人身安全，其后果不堪设想。
本文针对某变速器换挡拨叉进行强度优化分析。
2拨叉工作原理单锥面同步器换档拨叉结构见图1，换挡通过叉轴孔1固定在叉轴上，在换挡力F作用下叉脚3与齿套直接接触，带动齿套克服摩擦力穿过同步环、到达齿轮同步锥体，完成换挡动作。
换挡拨叉给齿套施加力的同时叉脚3也受到齿套施加的反作用力，受力模型为叉轴孔1固定约束，叉脚3承受换挡力的反作用力。
摩擦式同步器的同步力矩（摩擦力矩）Tc值，是锥面上的摩擦力在平均半径处的扭矩值，即Tc——同步力矩 Rc——锥面平均半径φ——锥面半角 F——齿套上收到的水平推力μc——工作锥面上的动摩擦系数同步力矩形成齿轮系和离合器从动片的加速（或减速），因此同步力矩也可以通过同步惯量、同步角速度和阻力矩等求出，即：TC=JC×ξa±TDξa——被同步齿轮的角加速度TD ——阻力矩，包括润滑油的阻力矩、轴承阻力矩和离合器阻力矩通过式1和式2推导换挡力F，根据现有数据求解，换挡力F等于496N，小于现有标准商用车变速箱换挡力小于500N要求。
该值为静态力，考虑换挡冲击将该值扩大3倍，即叉脚3受到1500N的反作用力，方向垂直于作用面指向拨叉。
一种基于Abaqus的拨叉强度优化设计
车辆工程技术46车辆技术一种基于Abaqus 的拨叉强度优化设计冯梦丽（陕西法士特齿轮有限公司汽车传动工程研究院,西安 710119）摘 要：本文以离合器分离拨叉为研究对象,运用Creo Parametric4.0三维建模软件对拨叉产品进行建模, 通过中性格式 STP 文件类型将实体数模导入 ABAQUS 软件环境中计算分析极限工况下拨叉关键结构的强度。
结果表明强度存在问题，根据薄弱环节对其进行了优化，改良结果符合指标要求。
关键词：拨叉强度；ABAQUS/Standard ；有限元分析0 引言 离合器分离拨叉是在汽车传动系统中广泛应用的一种关键零件之一。
其长期处于冲击和磨损的工况下，因此要求具有较高的耐磨性和抗冲击性能以及一定的强度和硬度要求。
若工作中出现损坏和断裂的情况，则严重影响到整车动力传递系统的的正常工作，为车辆的安全行驶造成威胁。
作为世界领先的有限元工程模拟软件，Abaqus 不仅具有友好的用户使用和操作界面，更具备强大的分析功能。
使用Abaqus/Standard 静力分析方法，可以在产品设计的过程中获得详细而具体的强度刚度等情况，用于指导设计，为优化产品的结构和材料提供重要参考依据。
本文基于Abaqus 分析软件在离合器分离拨叉的设计过程中对其进行强度校核并根据计算结果对其结构进行优化。
1 背景描述 应客户需求，开发设计一款拉式离合器分离拨叉，要求承受的最大分离力为10000N。
应用Creo 三维软件进行拨叉结构的三维设计，其工作原理及零件三维结构如下图1所示。
图1 离合器分离拨叉工作原理及拨叉结构 离合器工作时，助力缸输出力推动推杆，作用在分离拨叉的一端，关节轴承作为支点，使分离拨叉转动，分离拨叉与分离轴承接触，推动分离轴承使离合器分离。
以助力缸作用端到回转中心的距离与分离轴承作用端到回转中心的距离的比值为杠杆比，根据杠杆原理计算，拨叉受到的助力缸最大推力FP=5673N。
2 强度分析 机械强度指材料受外力作用时，其单位面积上所能承受的最大负荷。
基于ANSYS Workbench的汽车万向节叉优化设计
基于ANSYS Workbench的汽车万向节叉优化设计杨兆;朱荣福【摘要】万向节叉在汽车工作过程中承受复杂的载荷,文中应用ANSYS Workbench建立万向节叉的三维实体模型,进行网格划分,施加约束和载荷,建立有限元模型,然后进行有限元分析,得到变形过程中的应力场以及应变场的分布.利用ANSYS优化设计技术,在满足最大应力值约束条件下,使万向节叉设计参数合理组合,最终达到轻量化的设计目标.【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2017(019)004【总页数】3页(P46-48)【关键词】万向节叉;有限元;静力学;优化设计【作者】杨兆;朱荣福【作者单位】黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨 150050【正文语种】中文【中图分类】TB47汽车万向传动装置是一种能够连接不在同一直线上的变速器输出轴和主减速器输入轴，保证在两轴之间的夹角和距离经常变化的情况下，可靠地传递动力的装置[1-2]。
万向节叉是万向传动装置的关键零件之一，由于受力条件和工作环境较为恶劣，且尺寸超差会影响传动效果，因此其尺寸要求非常严格[3-4]。
ANSYS Workbench是ANSYS公司在2002年推出的新工程仿真技术集成平台，不但继承了ANSYS Mechanical APDL强大功能，还能提供全新的参数、无缝隙集成的优化设计工具等，由于自身的诸多优势使其在工程仿真中得到了广泛应用[5-8]。
基于万向装置的零部件受力复杂、在对其校核时若完全采用传统方法，得出的结论过于单一、过于片面的原因，本文利用有限元分析方法对万向节叉件进行建模、静力分析，对其结构进行优化设计。
以便尽可能地缩短该装置的开发周期、降低成本，提高质量、提高产品性能。
本文以总质量为13 t某载货汽车万向节叉为原始参数，按照表1设定万向节叉的材料密度和弹性模量等材料属性，对万向节叉孔、螺栓孔进行局部网格划分。
基于Hypermesh的变速器拨叉简化模型的有限元分析
图1拨叉几何模型图2拨叉一阶振型图3拨叉二阶振型由图2和图3可知，拨叉的第1阶和第2阶模态的固有频率值分别为405.8Hz、406.6Hz；拨叉的1阶模态振型为弯曲振动，2阶模态的振型为扭转振动；由应力云图可知，1阶弯曲和第2阶模态时右拨爪和左拨爪顶端处的振幅较大，弯曲振动最大位移出现在拨叉的弧顶处，而扭图4拨叉三阶振型由图4可知，拨叉的第3阶模态的固有频率值分别为628.3Hz。
拨叉的3阶模态振型的应力云图可知，局部扭转时，右左拨爪顶端处的振幅相似。
都比前两阶最大应力要少。
从图2-图4可以看出拨叉的薄弱环节在拨爪与接合套接触的工作面的横向弧顶处，因此在设计拨叉时，可以通过优化结构或改善材料对其加以改进。
3拨叉静力学分析根据建立的有限元模型和加载约束条件，对拨叉做静力学分析，得到拨叉的振型图和应力云图。
由图5可知拨叉的最大位移在拨爪与接合套接触的工作面的横向弧顶处。
由图6可知拨叉的最大应力在拨叉与拨叉轴安装孔的地方，以后若要考虑优化设计，可着重考虑此部分的优化设计。
图5拨叉位移云图图6拨叉应力云图4拨叉的优化分析4.1优化方案图7为第一次迭代的结果；图8为第十次迭代的结果；图9为第十九次迭代的结果。
经过分析选择的优化方案为对拨叉应力最为集中的拨叉与拨叉轴安装孔的部位进行结构优化，优化将拨叉应力最为集中的部位进行适当的加厚。
图7第一次迭代图8第十次迭代图9第十九次迭代4.2优化方案从图7-图9可以看出对薄弱部位分别加宽后对优化后的模型进行再分析，前两张方案相比原拨叉应力明显变小，故满足设计的强度要求。
优化方案得到的拨叉强度最薄弱部位均在拨叉与拨叉轴安装孔的部位。
5结论①经过自由模态分析得出了拨叉的模态振型，拨叉的第1阶、第2阶和第三阶模态的固有频率值分别为405.8Hz、406.6Hz和628.3Hz。
②经过静力学分析得出了拨叉的的振型图和应力云图，从图分析出拨叉的最大位移在拨爪与接合套接触的工作面的横向弧顶处。
基于ANSYS Workbench的变速器箱体轻量化分析
之后 ， 需要 对 ３ 壳体 进行装 配 ， 配成 组件 后 ， 个 装 在 Ｐ ｏ Ｅ 软 件 菜 单 选 项 中选 择 Ｐ ｒ＼ ＮＳ １ ． ＼ ｒ／ ａｔ Ａ Ｙｓ １ Ｏ
第 ５ 期 （ 第 １ ２期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ｌ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴ１ ＲＩ ０Ｎ
Ｎ Ｏ． ５
０ｃ． ｔ
文 章 编 号 ：６ ２６ １ （０ ０ ０— ０ ７０ １ ７ — ４ ３ ２ １ ） ５０ ５ — ３
基 于 ＡＮＳ ｒ ｂ ｎ ｈ的变速 器 箱 体 轻 量化 分 析 ＹＳＷｏｋ ｅ ｃ
张 小坤 ，陈 晓峰 ，殷 明 贵
（ 国 重汽 集 团 大 同齿 轮 有 限公 司 ， 山西 大 同 中 ０７０） ３ ０ ６
摘 要 ：介 绍 了变 速 器 箱 体 轻 量 化 分 析 的步 骤 。 应用 Ｐ ｏ Ｅ软 件建 立 三 维数 模 ，应 用 ＡＮ Ｙ ｒｂ ｎｈ软 件 ｒ／ Ｓ ＳＷｏｋ ｅｃ 进 行 有 限元 分 析 。通 过 对 ＡＮＳ ＳＷ ｏｋ ｅ ｃ Ｙ ｒｂ ｎ ｈ后处 理 数 据 进 行 分 析 ，得 出变 速 器 箱 体 应 力 、变形 的分 布 情 况 ，
Ｐ ｏ Ｅ 软 件 建 立 箱体 的 三 维 数 学 模 型 并 进 行 重 量 对 ｒ／
比，应 用 Ａ ＹＳＷｏｋ ｅ ｃ ＮＳ ｒ ｂ ｎ ｈ软 件对 变速器 箱体 进行
基于等刚度的变速箱拨叉优化设计
基于等刚度的变速箱拨叉优化设计王佳;李瑾宁;杜春鹏;闵运东;李剑平;占伟【摘要】针对商用车变速箱换档平顺性问题,建立换挡过程的力学模型和受力方程,分析变速箱拨叉结构设计中对换挡平顺性影响的关键因素,表明了拨叉等刚度优化设计的重要意义.以某型号变速箱拨叉为例说明结构优化过程,对比分析新旧拨叉的强度和等刚度,结果表明通过结构优化不仅可以大幅度提高拨叉结构的等刚度,提升变速箱换挡平顺性,还可以改善应力分布,提高强度,最后进行了试验验证.【期刊名称】《传动技术》【年(卷),期】2016(030)001【总页数】4页(P25-28)【关键词】商用车;变速箱拨叉;等刚度设计;换挡平顺性【作者】王佳;李瑾宁;杜春鹏;闵运东;李剑平;占伟【作者单位】东风商用车技术中心,武汉430000;东风商用车技术中心,武汉430000;东风商用车技术中心,武汉430000;东风商用车技术中心,武汉430000;东风商用车技术中心,武汉430000;东风商用车技术中心,武汉430000【正文语种】中文【中图分类】U463.211随着社会的进步和生活品质的提升，汽车变速箱不仅要满足换挡的功能要求，更要满足用户的舒适体验，变速箱换挡平顺性直接影响着用户的换挡体验。
影响变速箱换挡平顺性的因素有很多，如拨叉结构、同步器性能、换挡零部件加工精度等，其中拨叉结构对于换挡平顺性影响非常显著[1,2]。
在拨叉设计时尽量采用对称结构，保证其两叉脚受力过程中刚度一致[3]，避免在推动同步齿套过程中产生过大的附加弯矩，阻碍同步齿套的运动，造成换挡力偏大，换档不平顺，甚至挂不上档[6]。
然而很多拨叉的设计受变速箱内部空间结构的限制，很难保证所有拨叉都是结构对称，因此会造成部分档位换挡不平顺。
本文将详细阐述拨叉等刚度设计对变速箱换挡平顺性的重要影响和意义。
变速器换挡结构比较复杂，如图1所示，切换档位时通过拨叉将同步齿套推入相应档位进行啮合达到同步，理论分析时将其进行了相应的简化，如图2所示。
基于SolidWorks和ANSYS的变速器齿轮有限元分析
基于SolidWorks和ANSYS的变速器齿轮有限元分析孙勇;王靖岳;李学明
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2009(000)011
【摘要】变速器是汽车传动系统的重要零部件之一,变速器齿轮又是变速器的关键部分,其品质好坏直接形响着传动的质量,从而影响整车的性能.首先应用三维制图软件SolidWorks对汽车变速器齿轮进行了三维实体造型,然后通过接口传递数据,用有限元分析软件ANSYS对其进行了弯曲应力和接触应力分析,为变速器齿轮的强度校核提供了有效途径.
【总页数】2页(P89-90)
【作者】孙勇;王靖岳;李学明
【作者单位】沈阳理工大学,汽车与交通学院,沈阳,110168;沈阳理工大学,汽车与交通学院,沈阳,110168;广汽日野,沈阳,汽车有限公司,沈阳,110024
【正文语种】中文
【中图分类】U463.212.42;TB115
【相关文献】
1.基于Solidworks和Ansys齿轮泵齿轮轴的有限元分析 [J], 宋友明;李岚;王欣;梁永富
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3.基于 Ansys 的齿轮泵齿轮有限元分析 [J], 王宇;孟庆鹏
4.SolidWorks与ANSYS对齿轮接触疲劳寿命有限元分析 [J], 姜广美
5.基于ANSYS的增速齿轮箱两级定轴斜齿轮有限元分析 [J], 张耀丹
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基于ANSYS的SUV型客车车架强度计算及优化设计
基于ANSYS的SUV型客车车架强度计算及优化设计闫循波【摘要】利用ANSYS软件,计算了SUV型客车车架的强度和刚度；并在此分析的基础上,建立了车架的优化设计空间.以车架最大应力作为优化设计的性能约束,以车架质量作为优化目标,使车架在满足使用要求的前提下达到质量最轻化,为车架的优化设计提供了可行的方法.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P29-31)【关键词】汽车车架;有限元分析;结构优化;轻量化【作者】闫循波【作者单位】上海海事大学商船学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TB311传统的车架结构设计主要依靠设计人员的工程经验和采用类比法，往往造成车架质量过重且应力分布极不均匀[1]；因此，有必要对车架结构进行优化，以提高车架材料的有效利用率。
本文以某SUV型客车车架为研究对象，计算其在弯曲和弯扭组合工况下的强度，并以结构应力为约束条件，利用APDL语言，编制了车身结构优化程序，并对车架结构进行了优化。
1 车架结构的技术参数及有限元模型SUV型车架由2根纵梁、1根扭杆梁、5根横梁、1根变速器梁和前、后副杠组成。
车架技术参数见表1。
表1 车架各项技术参数参数名称参数值参数名称参数值纵梁总长/mm4 280车架前宽/mm840车架总质量/kg150.6车架后宽/mm1 160图1 车架有限元模型车架所用材料为510L钢，材料力学性能：弹性模量为206 GPa；屈服强度为430 MPa；最大抗拉强度为510 MPa [2]。
通过在ANSYS软件中建立几何模型，并采用Shell63号单元离散车架几何模型，形成车架有限元模型，共65 207个单元，如图1所示。
2 车架的强度计算2.1 弯曲工况将工况假定为客车满载，且均速行驶在平坦的路面上，模拟汽车在静止或匀速行驶时的受力状态。
施加边界条件、载荷及重力加速度后，计算得出该工况下结构最大应力为37.7 MPa，最大应力点位于车架纵梁与第6横梁的焊接处；最大位移变形为0.4 mm，变形处位于第4横的梁中间位置，如图2和图3所示。
ENGINEER与ANSYS的变速器建模与仿真分析的开题报告
基于Pro/ENGINEER与ANSYS的变速器建模与仿真分析的开题报告一、选题背景及意义随着汽车行业的快速发展与技术不断更新迭代，变速器作为整个汽车动力系统中的关键部件，其性能的优劣直接影响到汽车整车的性能和舒适度。
为了满足不同使用场景下的动力需求，变速器设计越来越复杂，其中涉及到的动力学、传热学、结构强度等方面的问题亟需得到深入研究和解决。
在这种情况下，通过基于 Pro/ENGINEER 与 ANSYS 软件进行变速器建模及仿真分析，将会为变速器的设计和性能评估提供高效、精确的工具和方法。
该项技术可以有效地减少设计和测试的时间和成本，优化变速器设计以提高性能、可靠性和耐久性。
二、研究内容和目标本研究的目标是利用 Pro/ENGINEER 和 ANSYS 软件建立变速器的三维数学模型，并利用仿真分析技术评估其性能，主要包括以下内容：1. 利用 Pro/ENGINEER 软件进行变速器三维建模，将变速器的各个结构部件细化并进行组装，获得完整的变速器三维模型。
2. 对变速器进行静力学分析，通过分析受力、应力分布等参数，得出结构的强度和刚度等定量指标，在模型优化中提供有力的支持。
3. 在静态分析的基础上，按照实际使用情况进行四种不同工况下的动态分析，确定变速器在不同工况下的振动、噪声等性能指标，并进行优化设计。
4. 利用 ANSYS 的传热学分析功能，分析变速器各部件的传热性能，包括热传动、热辐射以及热对流等参数，为设计优化提供依据。
三、预期成果和应用价值预计通过本项研究，可以获得以下成果：1. 实现变速器的三维数学建模，组装出完整的变速器模型。
2. 通过 Pro/ENGINEER 软件的静力学和动态学分析，获得变速器的强度、稳定性和传动性能等指标。
3. 通过 ANSYS 软件的传热学分析，获得变速器各部件的热传输特性，设计出更加有效的散热方案。
4. 通过参数优化和仿真结果的验证，为变速器的设计和性能评价提供良好的参考标准。
基于ANSYS的变速器轴的有限元分析_戴月红
112机电产品开发与创新Vol ．24,No ．3 Developmen t ＆ I nnovatio n of M achinery ＆ E lectrical P roductsMay ．,2011文章编号： 1002－6673 （2011） 03－112－03基于 ANSYS 的变速器轴的有限元分析戴月红（镇江高等专科学校， 江苏 镇江 212003）摘 要： 建立了变速器轴的三维有限元模型， 并对该模型进行了静态和动态的分析， 得到了变速器轴的挠度、 固有频率以及谐响应谱线， 为轴的优化设计提供了有力的支持。
关键词： 变速器轴； 有限元分析； 静力分析； 动态分析 中图分类号： TP391.9文献标识码： A doi:10.3969 / j .i ss n.1002-6673.2011.03.047Analysi s of Transmission Shaft Finite Element Based on ANSYSDAI Yue-Hong（Zhenjian g College ， Zhenjiang Jiangsu 212003 ， China ）Abstract: This paper established a transmission axis of three -dimensiona l finite element model and the model was static and dynamic analysi s , the transmission shaft deflection, natural frequency and harmonic response spectrum, the axis of the optimal design provide s strong support for. Key wo r d s: transmission shaft ； finite element analysis ； static analysis ； dynamic analysis0 引言变速器轴是变速器的主要部件， 肩负着传递发动机 动力的重任， 直接影响着变速器的工作可靠性和寿命 。
基于ANSYS 的离合器分离拔叉结构优化设计
82AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计基于ANSYS 的离合器分离拔叉结构优化设计李孝先 罗平 秦滔湖南三一汽车制造有限公司 湖南省长沙市 410100摘 要： 针对混凝土搅拌运输车离合器分离拔叉断裂的故障，根据离合器工作原理，应用ANSYS 软件对分离拔叉的强度进行有限元分析，根据仿真结果对分离拔叉的结构进行了优化设计，并通过应力测试对优化结构进行试验测试。
结果表明：极限工况下，分离拔叉受到的最大应力超过材料的屈服强度，导致分离拔叉开裂，优化后的结构满足极限工况下使用要求。
关键词：搅拌车；ANSYS；分离拔叉；试验测试离合器位于发动机之后、传动系的始端，是汽车传动系统中直接与发动机相联系的部件，汽车上采用比较广泛的是用弹簧压紧的摩擦离合器（通常简称为摩擦离合器）。
摩擦离合器又分为推式离合器和拉式离合器，其组成和工作原理基本相同，都由主动部分、从动部分、压紧装置、分离机构和操纵机构五大部分组成。
发动机飞轮是离合器的主动件。
带有摩擦片的从动盘和从动盘毂借滑动花键与从动轴（即变速器的主动轴）相连。
压紧弹簧将从动盘压紧在飞轮端面上。
发动机转矩即靠飞轮与从动盘接触面之间的摩擦作用而传到从动盘上，再由此经过从动轴和传动系统中一系列部件传给驱动车轮。
弹簧的压紧力愈大，则离合器所能传递的转矩也愈大。
目前，国内绝大多数商用车仍采用手动变速箱，在车辆起步和变速箱进行选换档操纵时，离合器操纵系统必须保证离合器分离，使发动机动力中断。
分离拨叉在离合器操纵系统属于执行机构，一旦分离拨叉断裂，离合器将无法分离，导致车辆无法行驶。
对于混凝土搅拌运输车而言，将对客户造成重大的经济损失，甚至影响驾驶员及汽车的安全。
因此，分离拨叉的改进设计必须充分考虑疲劳强度要求，以满足混凝土搅拌运输车使用要求[1-3]。
1 离合器分离拨叉结构及故障现象拉式离合器操纵系统结构如图1所示，离合器分离拨叉一端与分离轴承接触，另一端球窝与推杆接触。
基于ProE与ANSYS的1.5T电动叉车设计-任务书
[16]Fuel Cells Bulletin,Raymond updates on fuel cell forklift project[J].Feb2008, Vol. 2008 Issue 2, p2-2, 1p.
[14]Choi, Chin-Bong; Park, Peom; Kim, Young-Ho; Susan Hallbeck, M.; Jung, parison of visibility measurement techniques for forklift truck design factors[M].Applied Ergonomics, Mar2009, Vol. 40 Issue 2, p280-285.
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1、设计内容
本设计的叉车的额定起重量为1500kg，标准载荷中心距为500mm，最大起升高度为3000mm，门架倾角为6/10，最大起升速度（满载）为220mm/s，最大行驶速度为11Km/h，最大爬坡度为18%，最小转弯半径为1900mm，前轮胎为6.50-10-10PR。后轮胎为5.00-8-8PR。利用AutoCAD、Pro/E软件完成叉车变速器、货叉二维设计及整车三维造型、利用ANSYS软件对货叉部分关键零部件进行强度、刚度及稳定性校核。
[11]王建江，胡仁喜，刘英林.ANSYS 11.0 结构与热力学有限元分析[M].北京：机械工业出版社，2008,(4).
[12]陶元芳，卫良保.叉车的构造与设计[M].北京：机械工业出版社，2010,(3).
基于 ANSYS的新型侧面叉车车架结构优化
基于 ANSYS的新型侧面叉车车架结构优化仇立新【摘要】利用ANSYS有限元分析软件对某一新型四轮独立360°全回转侧面叉车车架结构进行了整体有限元计算，并对车架的强度、刚度和稳定性进行了全面的分析。
根据车架分析的结果对车架结构进行了优化，使局部应力过大的情况得到了有效改善。
%The finite element calculation is established with ANSYS software for the mast structure of a new kind of four-wheel independent and 360 degrees full-rotating side-loading forkliftwith. And the frame strength,stiffness and stabili-ty is analyzed entirely. The mast structure is optimized with the result of mast analysis and the situation of too much local stress is effectively improved.【期刊名称】《港口装卸》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P16-18)【关键词】全回转;侧面叉车;车架;ANSYS【作者】仇立新【作者单位】天津港远航矿石码头有限公司【正文语种】中文本次研究的新型四轮独立360°全回转侧面叉车，结构新颖、设计约束复杂，尚无可借鉴的对象模型，具有一定的局限性和盲目性，可能导致新型叉车的结构缺乏合理性。
故本文以该新型侧面叉车车架为研究对象，利用ANSYS有限元软件对车架的强度、刚度和稳定性进行了全面的分析，并以对车架结构进行合理优化为最终研究目的，试图为该机型车架的改进和设计提供一定的参考。
基于ANSYS的变速器齿轮静力学强度及模态分析
毒 ［ （ ｔ ａ ｎ ￣ ｌ － ｔ ａ ｎ ）
± （ ｔ ａ ｎ ｒ ｅ ｒ ２ 一 ｔ ａ ｎ ｔ ￣ ） ］ （ １ ） 式 中 ： Ｚ为 齿 轮 实 际 啮 合 线 长 度 ； 尸 ｎ ． 为 基 圆上 齿 距 ； Ｚ 。 、 ｚ ２为 两 齿 轮 的 齿 数 ； … Ｏ ／ ａ ｔ ２为 两 齿 轮 齿 顶 圆 压 力
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的变速器 齿轮静 力学强度及模 态分 析
口 樊学能 口 刘 娜 口 田晋跃
江 苏无 锡
口
江苏镇江
兰士新
２ １ ２０ １ ３
口 周
平
１ ． 江 苏 大 学 汽 车 与 交 通 工 程学 院
２ ． 总装工程兵科研所
２ １ ４ ０ ３ ５
摘
要： 在 理 论 计 算 变速 器 齿轮 强 度 的基 础 上 ， 运用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对 一 档 和 高速 档 齿 轮 进 行 静 力 学 分析 ， 通 过 对 变 速 器 齿轮
变 速 器 是 汽 车 动 力 传 递 的 纽 带 ， 是 汽 车 传 动 系 统 的重要 组成 部分 。 而变 速 器齿轮 结 构复杂 ， 齿 轮 副 在 啮 合 过程 中 ， 齿 轮 经常受 到 载荷 的 冲击 ， 当齿 轮 根部 的应 力 值超 过材 料 的强度 极 限时 ， 齿轮 会 出现 断裂 与破 坏 。 因此 ， 建 立精 准 的变 速器 齿轮 系统 三维 模 型 ． 掌握 变速 器 齿 轮 上 的 应 力 分 布 规 律 和 分 布 特 点 ，可 以 为 提 高 齿 轮 使 用 寿 命 以及 结 构 的 优 化 奠 定 良好 的 基 础 。
静 态 弯 曲应 力 的 有 限 元 计 算 ， 验 证 其 是 否 满 足 变速 器齿 轮 强 度 要 求 。并 利 用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ进 行 模 态 分析 ， 得 到 高速 档 齿 轮 和 齿 轮 副的 固有 频 率 和振 型 ． 与 变速 器 齿轮 的啮 合频 率进 行 比较 ， 避 免 汽 车在 高速 行 驶 时 发 生 故 障 。
基于ANSYS 6 Sigma的变速器滚动轴承动态可靠性分析
基于ANSYS 6 Sigma的变速器滚动轴承动态可靠性分析林鑫焱;耿龙伟
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2024(62)3
【摘要】为研究变速器滚动轴承的动态可靠性,以5T136变速器为原型,应用ANSYS软件建立深沟球滚动轴承的有限元模型。
对滚动轴承进行模态分析,发现前6阶发生共振的可能性很小;经过静力学有限元分析,发现轴承最大等效应力发生在滚动体,为233.36 MPa,最大变形发生在内圈,为0.0033111 mm;使用6 Sigma模块进行动态可靠性分析,杨氏模量大于225.87 MPa的可靠度为99.993%,轴承运行安全可靠。
【总页数】4页(P74-77)
【作者】林鑫焱;耿龙伟
【作者单位】盐城工学院汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33
【相关文献】
1.基于振动信号分析的变速器滚动轴承损伤过程监测研究
2.基于Monte-Carlo法的滚动轴承-转子系统非线性随机振动可靠性分析
3.基于极变换与稀疏响应面的滚动轴承游隙可靠性分析
4.基于响应面法的热弹流润滑效应下滚动轴承疲劳可靠性分析
5.基于FEM的主减速器滚动轴承可靠性分析
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图 ２ 拨叉实物图
① 收稿日期：２０１８－０３－２８ 作者简介：归文强（１９９１－），男，陕西乾县人，助教，硕士，研究方向：汽车综合性能检测。
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佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
２０１８年
表 １ 拨叉的材料属性
材料名称 ４５＃钢
弹性模量（Ｍｐａ） 泊松比
２．１０Ｅ＋８
０．３０
（３）划分网格（节点及单元），选择 Ｍｏｄｅｌ，点击 Ｍｅｓｈ，划分默认的网格。
（４）添加约束，选择 ＳｔａｔｉｃＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ（Ａ５），再 点击 Ｓｕｐｐｏｒｔｓ选择 ＲｅｍｏｔｅＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ在受力面 和两叉脚受力面添加约束。
（５）施 加 载 荷 进 行 求 解，点 击 Ｌｏａｄｓ选 择 Ｆｏｒｃｅｓ，施加力。点击 Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（Ａ６），点 击 Ｅｑｕｉｖａ ｌｅｎｔＳｔｒｅｓｓ（等效应力），ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＥｌａｓｔｉｃＳｔｒａｉｎ（等 效弹性应 变 ），ＴｏｔａｌＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ（总 变 形 ），获 得 应 力变形云图。
图 ３ 变速器拨叉的三维模型
图 ４ 拨叉的网格图
图 ６ 拨叉结构优化模型
图 ５ 拨叉应力云图
图 ７ 优化拨叉应力云图
１．２ 有限元分析
（１）创建或导入几何模型，使用 ＣＡＴＩＡ建立的 拨叉模型，故在 ＣＡＴＩＡ中保存的时候选择“ｓｔｐ”格 式。导入转变格式后的拨叉模型。
（２）定义材料属性，添加材料，材料的密度，弹 性模量，泊松比。
研究选择的优化方案为对拨叉应力最为集中 两爪的部位进行结构优化，优化前后对比效果如图 ６所示，将拨叉两爪应力最为集中的部位进行适当 的加宽。为了得到最优的结果，将此部位分别加宽 ２ｍｍ，１．５ｍｍ，１ｍｍ。
２．２ 优化结果
表 ２ 优化前后的结果对比
零件名称
应力大小
原拨叉
４６．１５９ＭＰａ
优ＹＳ的变速器拨叉强度仿真及优化①
归文强
（西安航空学院汽车检测工程技术研究中心，陕西 西安 ７１００７７）
摘 要： 为保证变速器拨叉具有足够的强度，以确保换挡平顺、档位清晰以及行车安全，利用 ＣＡＴＩＡ对某微型车的变速器三四档拨叉建立了三维模型，然后利用 ＡＮＳＹＳ对该模型进行了静强 度分析，得到了应力与变形的分布云图。从分析结果来看，拨叉最薄弱的地方为固定拨叉轴的圆 柱部件与拨叉两爪相交的部位。根据分析结果提出了优化方案，将拨叉两爪较薄的部位加宽。 重新建模并分析验证，其应力大小由原来的 ４６．１５９ＭＰａ变成 ４０．６６７ＭＰａ，相比优化前的应力明 显减少，强度得到了提高。 关键词： 变速器拨叉；强度；ＣＡＴＩＡ；ＡＮＳＹＳ；优化 中图分类号： ＴＨ１３６ 文献标识码： Ａ
４０．６６７ＭＰａ
优化后拨叉（加宽 １．５ｍｍ）
４４．７０６ＭＰａ
优化后拨叉（加宽 １ｍｍ）
４７．１３６ＭＰａ
３ 结 论
（１）经过 优 化 分 析 且 结 合 多 次 优 化 前 后 的 结 果对比，可 以 看 出 在 不 考 虑 拨 叉 的 装 配 问 题 前 提 下，对拨叉强度最薄弱部件进行加宽 ２ｍｍ的优化 方案最为有效，拨叉应力减少了 ５．４９２Ｍｐａ，减少幅 度为 １１．９％，即该方法能够大幅度降低应力集中 现象，使强度得到优化。
第 ３６卷 第 ３期 佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） ２０１８ 年 ０５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｍｕｓｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
文章编号：１００８－１４０２（２０１８）０３－０３８７－０３
Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．３ Ｍａｙ ２０１８
１ 建模与仿真
图 １ 拟采用的技术路线
１．１ 建 模
经过对拨叉的参数测量后使用三维建模软件 ＣＡＴＩＡ对 该 实 物 进 行 三 维 建 模，所 用 相 关 功 能 特 征包括：草图、拉伸、挖槽、参考点、参考线、参考面、 倒圆角、倒直角等，首先建立脚叉及拨叉轴两个零 部件，然后 使 用 装 配 模 块 将 脚 叉 固 定 后 导 入 拨 叉 轴，然后装配成型。建好的三维模型如图 ３所示。
密度（Ｔｏｎ／ｍｍ３） ７．８０Ｅ－９
此次分析添加约束情况为，根据拨叉实际约 束情况只能向 Ｚ轴负方向移动，不能轴向转动，因 此约束 ＸＹ方向上的移动和转动，约束 Ｚ方向上的 转动。
研究的拨叉划分的网格采用四面体网格，共划 分了 ４１７１个单元，７６７５个节点），最后划分的网格 如图 ４所示。
研究的拨叉添加的材料属性如表 １所示。
图 ８ 优化拨叉应力云图
图 ９ 优化拨叉应力云图
１．３ 分析结果 零件受到载荷后的应力云图如下。从下图中
可以看出，该拨叉所受的最大应力为 ４６．１５９ＭＰａ， 主要集中在固定拨叉轴的圆柱部件与两爪相交的 部位。如图 ５所示。
第 ３期
归文强：基于 ＡＮＳＹＳ的变速器拨叉强度仿真及优化
３８９
２ 拨叉的优化
２．１ 优化方案
结构优化的研究分为三个层次：结构尺寸优化 （ＳｉｚｉｎｇＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、结构形 状 优 化 （ＳｈａｐｅＯｐｔｉ ｍｉｚａｔｉｏｎ）和 结 构 拓 扑 优 化 （Ｔｏｐｏｌｏｇｙ Ｏｐｔｉｍｉｚａ ｔｉｏｎ）［４］。结构 尺 寸 优 化 已 基 本 成 熟，结 构 形 状 优 化比结构尺寸优化困难一些，仍处于发展阶段，而 结构拓扑优化非常困难，被认为是最具挑战性的课 题，在工程设计中尚处在探索性的阶段［５］。
０ 引 言
汽车变速箱传动机构中的换挡拨叉作为汽车 换挡结构最重要的一部分，它的性能优劣，始终让 设计师和驾驶员十分重视［１］。近年来传动机构性 能指标也在逐渐上升，而传动机构中最关键的变速 器拨叉，它的强度优劣在很大程度上影响着变速器 的正常运转，影响传动机构的安全性和持久性［２］。 实际中因变速器拨叉的强度不够发生了断裂等事 故，严重影响换挡的平顺性和安全性，而变速器的 失效使车 内 乘 员 的 安 全 面 临 很 大 的 威 胁［３］，故 以 某微型车上的变速器拨叉为研究对象，对其进行强 度分析并优化，并对优化方案进行分析，最后得到 变速器拨叉强度上的最佳设计。研究的技术路线如 图 １所示，研究的变速器拨叉实物如图 ２所示。