变速箱后壳体开裂分析及优化设计
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证。
１ 变速箱 后 壳体和 后 盖开裂 现 象
在静扭 试验 时 ，当扭 矩达 到 ２７ ２ Ｎ ・ 时 （ ８ ｍ 试 验 预设 扭矩 为 ３５ ８ Ｎ ・ｎ ，Ｈ ２ ０后 壳 体 和后 盖 ２ ｉ） Ｗ１０ 发生 了开裂 现象 ，如 图 １所示 。试验 过 程 中后 壳 体和
２所示 。
改进前后壳体总成的变形矢量 图，图 ５为改进前后壳 体总 成等 效应 力云 图。通 过分 析可 知 ，壳体 轴 承孔处
最大 变形 量 为 ０ １ ．６ｍｍ，后 壳体 上 的平 均应 力 为 ２０ １
Ｍａ Ｐ ，超过 了 Ｈ ２ ０材料 的屈 服强 度 （ ６ ａ 。 Ｔ５ １ ０ＭＰ ）
图 ２ 变 速 箱 后 盖 及 后 壳 的 三 维 装 配 图
源自文库
２ ２ 变速 箱后 壳及后 盖 强度分析 ．
变 速箱 后副 箱 中的齿 轮将 受到 的力最 终传 到后 壳 体 ，在 后壳 体前 端 面施加 弹性 支承 ，连接 螺栓 孔 为 圆 柱 支 承约束 ；对 螺 栓施加 螺栓 预 紧力 ，轴承 孔处 加轴 承载荷 ，输 入扭 矩 为 ３５８Ｎ ・ ２ ｍ；合理 划分 网格 并 设 定边 界 条件 。 图 ３为分 析过 程 的边界 条件 ，图 ４为
后 盖 在连 接孑 处发生 了开裂现 象 ，可能 是 由于连 接孔 Ｌ 处产 生 了应力 集 中 ，受 力后 开裂 。
２ 变速 箱后 壳体 和后盖 有 限元分 析 ２ １ 建 立三 维数 学模 型 ．
根据 变速 箱后 壳 及 后 盖 的实 际 尺 寸 及 时 间工 况 ， 应用 Ｐｏ Ｅ软件对 操 纵机 构建 立三维 数 学模 型 ，如 图 ｒ／
一
（ ａ）后 壳 体 开 裂
（ ｂ）后 盖 光 孑 断 裂 Ｌ
但 在进 行 静扭试 验 时 ，出现 了后壳 体与 后盖扭 裂 的现
象 ，为解 决 这 一 问题 ，运 用有 限元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ
图 １ 后 壳 体 和 后 盖 开 裂
Ｗｏｋｅｃ 变速 箱后壳 进 行 强度 分 析 ，根 据 试验 情 ｒｂｎｈ对 况及 分析 结果对 壳体 进行 优 化设计 ，从 而得 到 了变速 箱后 壳体 的最 终设计 方 案 ，并 对分 析结 果进 行试 验验
Ｈ ２ ０变 速箱 是重 汽 大齿公 司 运用 双 中间轴 技 Ｗ１０
到的力作用到轴承上 ，又通过轴承将力传 到后壳体上 。
术 开发 出的产 品 。该 变速 箱档 位多 、传 动 比大 、齿轮 承载储 备 系数 大 ，是 发动 机功 率范 围在 １５ｋ 一 １ ６ Ｗ ２０
ｋ 载货 汽车 、 自卸 车 、集装 箱 车 的最 佳 匹配 。该 变 Ｗ 速箱 在 台架试 验 中一 次性 通 过 了疲 劳及 同步 器 试 验 ，
变速 箱 后 壳体 开 裂 分 析 及 优 化 设 计
董 晓露
（ 中国重汽集 团大 同齿轮公 司 技术 中心 ，山西 大 同 ０７ ０ ） ３ ０ ６
摘要 ：以变速箱为研 究对象 ，通过对 变速 箱后 壳体 、后 盖试验 时开裂 位置 、后壳体及 后盖结构的分析 ，给 出
了后 壳体 的优化设计方案。 针对 优 化 后 的后 壳体 及 后盖 ，应用 ＰｏＥ软 件建 立 三 维数 模 ，并 应 用 Ａ Ｓ Ｓ ｒ ／ ＮＹ Ｗｏ ｂｎｈ软件进行 强度分析 ，得 出的后壳体满足设 计要求。 ｒ ｅｃ ｋ 关键词 ：变速箱 ；后 壳体 ；开裂 ；优化 ’
在实际工作 中，后壳前面与中间壳体通过螺栓孔
收稿 日期 ：２ １ —７ １ ０ ｌＯ —８；修 回 日期 ：２ １ －７２ ０ １０ — ８
作者 简介 ：董晓露 （９ ９ ） 女 ， １７ ． ， 山西浑源人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事变速箱设计。
第 ５期 （ 总第 １８期 ） ６
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｅ Ｃ ＮＧＩ ＥＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ Ｎ ＲＩ ＯＭＡ ｎ０Ｎ ，
Ｎｏ ．５ ０ｃ． ｔ
文章编号 ：６２ ６ １ （０ １ １ — １０ ０ １７ ．４ ３ ２ １ ） ００ ８ —３
中图 分 类 号 ：Ｕ ６ ． １ ４３２２ 文 献标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
连接 ，后壳与后盖也通过 螺栓孔连接 ，副箱 中齿轮将受
变 速箱 是 汽车传 动 系统 的主要 组成 之一 。变 速箱 主要 由齿 轮 、轴 、箱 体 、轴承 等零 部件 组成 ，通 过不 同齿 轮之 间 的组合来 实现 变速 和变 矩 。
１ 变速箱 后 壳体和 后 盖开裂 现 象
在静扭 试验 时 ，当扭 矩达 到 ２７ ２ Ｎ ・ 时 （ ８ ｍ 试 验 预设 扭矩 为 ３５ ８ Ｎ ・ｎ ，Ｈ ２ ０后 壳 体 和后 盖 ２ ｉ） Ｗ１０ 发生 了开裂 现象 ，如 图 １所示 。试验 过 程 中后 壳 体和
２所示 。
改进前后壳体总成的变形矢量 图，图 ５为改进前后壳 体总 成等 效应 力云 图。通 过分 析可 知 ，壳体 轴 承孔处
最大 变形 量 为 ０ １ ．６ｍｍ，后 壳体 上 的平 均应 力 为 ２０ １
Ｍａ Ｐ ，超过 了 Ｈ ２ ０材料 的屈 服强 度 （ ６ ａ 。 Ｔ５ １ ０ＭＰ ）
图 ２ 变 速 箱 后 盖 及 后 壳 的 三 维 装 配 图
源自文库
２ ２ 变速 箱后 壳及后 盖 强度分析 ．
变 速箱 后副 箱 中的齿 轮将 受到 的力最 终传 到后 壳 体 ，在 后壳 体前 端 面施加 弹性 支承 ，连接 螺栓 孔 为 圆 柱 支 承约束 ；对 螺 栓施加 螺栓 预 紧力 ，轴承 孔处 加轴 承载荷 ，输 入扭 矩 为 ３５８Ｎ ・ ２ ｍ；合理 划分 网格 并 设 定边 界 条件 。 图 ３为分 析过 程 的边界 条件 ，图 ４为
后 盖 在连 接孑 处发生 了开裂现 象 ，可能 是 由于连 接孔 Ｌ 处产 生 了应力 集 中 ，受 力后 开裂 。
２ 变速 箱后 壳体 和后盖 有 限元分 析 ２ １ 建 立三 维数 学模 型 ．
根据 变速 箱后 壳 及 后 盖 的实 际 尺 寸 及 时 间工 况 ， 应用 Ｐｏ Ｅ软件对 操 纵机 构建 立三维 数 学模 型 ，如 图 ｒ／
一
（ ａ）后 壳 体 开 裂
（ ｂ）后 盖 光 孑 断 裂 Ｌ
但 在进 行 静扭试 验 时 ，出现 了后壳 体与 后盖扭 裂 的现
象 ，为解 决 这 一 问题 ，运 用有 限元 分 析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ ＮＹ
图 １ 后 壳 体 和 后 盖 开 裂
Ｗｏｋｅｃ 变速 箱后壳 进 行 强度 分 析 ，根 据 试验 情 ｒｂｎｈ对 况及 分析 结果对 壳体 进行 优 化设计 ，从 而得 到 了变速 箱后 壳体 的最 终设计 方 案 ，并 对分 析结 果进 行试 验验
Ｈ ２ ０变 速箱 是重 汽 大齿公 司 运用 双 中间轴 技 Ｗ１０
到的力作用到轴承上 ，又通过轴承将力传 到后壳体上 。
术 开发 出的产 品 。该 变速 箱档 位多 、传 动 比大 、齿轮 承载储 备 系数 大 ，是 发动 机功 率范 围在 １５ｋ 一 １ ６ Ｗ ２０
ｋ 载货 汽车 、 自卸 车 、集装 箱 车 的最 佳 匹配 。该 变 Ｗ 速箱 在 台架试 验 中一 次性 通 过 了疲 劳及 同步 器 试 验 ，
变速 箱 后 壳体 开 裂 分 析 及 优 化 设 计
董 晓露
（ 中国重汽集 团大 同齿轮公 司 技术 中心 ，山西 大 同 ０７ ０ ） ３ ０ ６
摘要 ：以变速箱为研 究对象 ，通过对 变速 箱后 壳体 、后 盖试验 时开裂 位置 、后壳体及 后盖结构的分析 ，给 出
了后 壳体 的优化设计方案。 针对 优 化 后 的后 壳体 及 后盖 ，应用 ＰｏＥ软 件建 立 三 维数 模 ，并 应 用 Ａ Ｓ Ｓ ｒ ／ ＮＹ Ｗｏ ｂｎｈ软件进行 强度分析 ，得 出的后壳体满足设 计要求。 ｒ ｅｃ ｋ 关键词 ：变速箱 ；后 壳体 ；开裂 ；优化 ’
在实际工作 中，后壳前面与中间壳体通过螺栓孔
收稿 日期 ：２ １ —７ １ ０ ｌＯ —８；修 回 日期 ：２ １ －７２ ０ １０ — ８
作者 简介 ：董晓露 （９ ９ ） 女 ， １７ ． ， 山西浑源人 ， 工程师 ， 硕士 ， 主要从事变速箱设计。
第 ５期 （ 总第 １８期 ） ６
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＡＬ Ｅ Ｃ ＮＧＩ ＥＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ Ｎ ＲＩ ＯＭＡ ｎ０Ｎ ，
Ｎｏ ．５ ０ｃ． ｔ
文章编号 ：６２ ６ １ （０ １ １ — １０ ０ １７ ．４ ３ ２ １ ） ００ ８ —３
中图 分 类 号 ：Ｕ ６ ． １ ４３２２ 文 献标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
连接 ，后壳与后盖也通过 螺栓孔连接 ，副箱 中齿轮将受
变 速箱 是 汽车传 动 系统 的主要 组成 之一 。变 速箱 主要 由齿 轮 、轴 、箱 体 、轴承 等零 部件 组成 ，通 过不 同齿 轮之 间 的组合来 实现 变速 和变 矩 。