重型车用减速箱体主体芯冷芯盒的优化设计
减速箱体结构优化设计
0引言由于链条传动在运转时因多边形效应因而不能保持恒定的瞬时传动比、带传动无法兼顾密封性与散热性[1，2]，故无法应用于巴哈赛车，齿轮传动成为了其传动的主要形式。
然而大家为了提高其安全系数，经验性的给定减速器壳体结构参数，造成体积太大，从而导致原材料的浪费，成本偏高[3，4]。
为解决该问题，对减速器进行优化设计具有重要意义。
本文采用有限元法分析对给定载荷下分析箱体结构的应力和形变云图。
并对箱体结构强度进行校核。
在此基础上进行拓扑优化，满足设计和使用要求，从而达到壳体轻量化目的和降低生产成本。
1三维模型及有限元模型建立在有限元模型建立过程中会出现很多问题，它们会直接影响到模型仿真得出结果的有效性[5]。
为保证胸部-护栏薄壁长杆的有效性和精确性，采用如图1所示的流程图。
图1壳体三维模型和有限元模型建立及验证流程减速箱体结构优化设计Gearbox Structure Optimization Design张晴晴ZHANG Qing-qing（滕州市产品质量监督检验所）摘要:为了解决巴哈赛车减速箱体轻量化问题,本文利用CATIA 软件建立三维模型,并基于ANSYS 软件进行减速箱的静力学分析和拓扑优化设计,结果表明:减速箱壳体优化后为3mm ,应力和形变满足材料屈服强度要求,为巴哈赛车的减速箱机械结构轻量化设计提供重要参考。
Abstract:In order to solve the problem of the baja racing deceleration box body lightweight,in this paper,a three-dimensional model is established by using CATIA software,and based on ANSYS software for reducer statics analysis and topology optimization design,the results show that the optimized reducer shell is 3mm,the stress and deformation meet the requirement of material yield strength,and for the baja racing reducer mechanical structure lightweight design to provide important reference.关键词:减速箱;有限元;静力分析;拓扑优化Key words:reducer ;finite element ;static analysis ;topology optimization⑥用扳手搬动车床卡盘能够带动减速器端皮带轮转动，车床变低速试运转无异，逐渐提高车床转速试验轴承部分运转正常；⑦试验架装减速器，蜗杆端四方头穿进减速器座板内孔中央，用螺钉将减速器固定，钢丝绳穿过三个变向滑轮后，装挂钩，挂重物；⑧将摇柄轴装键，对准键槽，穿进轴承座孔内，内四方与减速器蜗杆轴端外四方自由配合，键侧装防脱螺钉；⑨检查各处正常后，即可开动车床低速试转，观察重物起吊情况；⑩操作人员应熟悉使用车床的操作手柄，能正确调整车床转速，能正确操作实现正转、反转、停车等，在操作时要勤观察，发现问题及时处理；11〇操作人员应熟悉减速器的固定，钢丝绳的穿绕，挂钩的安装以及减速器的试验要求。
车载吸收式制冷机冷却系统的优化设计——双箱式冷却系统的设计
减速器箱体工艺工装设计方案
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载减速器箱体工艺工装设计方案地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容减速器箱体工艺工装设计前言毕业设计是每个大学生在毕业前必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业知识的一个综合测试，也是对我们大学生专业能力的一次考验。
毕业设计密切结合高等学校的办学宗旨。
已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。
同时在毕业设计中与同学互相帮助,一起去图书馆查阅课程设计中需要得一些相关资料,共同探讨毕业设计中。
现的问题,体现了同学之间的凝聚力,增进了同学之间的友谊,加强了与老师的知识探讨作为机械类专业的学生不能仅以学好课本上的理论知识而满足,如果不懂的运用他们,学再多的理论知识也毫无用处。
因此我们非常重视本次毕业设计的实践,通过本次毕业设计是我们各方面的能力都有所加强,对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助,是我们受益浅。
由于能力经验有限设计中有许多不足的地方，还望各位老师多加指导，批评。
绪论中国是世界上机械发展最早的国家之一，机械的工程技术不但发展历史悠久，而且成就十分辉煌，不仅对中国的物质文化和社会经济的发展起到了极大的促进作用而且对世界技术文明的进步起到了重大的作用。
机械是一种人为的实物构件的组合。
机械各部分之间具有确定的相对运动。
机器具备机构的特征外，还必须具备第三个特征即能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能，故机器能转换机械能或完成有用的机械功的机构。
从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别泛称为机械。
机构和机器的定义来源于机械工程学，属于现代机械原理中的最基本的概念，中文机械的现代概念多源自日语之“机械”一词，日本的机械工程学对机械概念做如下定义（即符合下面三个特征称为机械machine）：机械是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。
发动机缸体铸造用冷芯盒及外模结构优化设计-概述说明以及解释
发动机缸体铸造用冷芯盒及外模结构优化设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章的开头，旨在介绍文章的背景和重要性。
在概述部分中，可以包括以下内容：概述:发动机是现代交通工具领域中极为重要的组成部分，而发动机缸体的质量和性能对整个发动机的运行和稳定性具有至关重要的影响。
传统的发动机缸体制造过程中，冷芯盒和外模结构是不可或缺的关键组成部分。
冷芯盒用于形成缸体的内部空腔结构，而外模结构则用于为冷芯盒提供稳定的支撑和保护。
因此，冷芯盒和外模结构的设计优化对于提高发动机缸体的质量和性能具有重要意义。
文章结构:本文将首先介绍冷芯盒的作用，以及冷芯盒在发动机缸体铸造中的重要性。
接着，将详细阐述冷芯盒优化设计的要点和原则，包括材料选择、结构设计和制造工艺等方面的考虑。
随后，将探讨外模结构在发动机缸体铸造中的作用，并介绍外模结构优化设计的关键要点。
最后，本文将对冷芯盒和外模结构的优化设计进行总结，并展望未来的研究方向。
目的:通过对发动机缸体铸造中冷芯盒及外模结构的优化设计进行研究，本文旨在提高发动机缸体的质量和性能。
通过选择合适的材料和优化设计，可以改善冷芯盒的制造工艺，提高铸件的强度和耐热性能。
同时，通过优化外模结构的设计，可以提高铸件的稳定性和完整性。
这将对提高发动机的整体性能和可靠性具有重要的价值和意义。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将围绕发动机缸体铸造用冷芯盒及外模结构的优化设计展开讨论。
文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对本文要探讨的主题进行概述，简要介绍发动机缸体铸造用冷芯盒及外模结构的作用和重要性，并阐明本文的目的。
通过对问题的引入和背景的介绍，旨在引起读者的兴趣，并为后续的内容提供一个背景和基础。
正文部分包括冷芯盒的作用、冷芯盒优化设计要点、外模结构的作用以及外模结构优化设计要点等四个部分。
在冷芯盒的作用部分，将详细介绍冷芯盒在发动机缸体铸造中的作用和重要性，并给出相关的实例和案例进行说明。
基于有限元分析的减速器箱体优化设计_赵雨旸
关键词：减速器；箱体；有限元；结构优化设计 中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1001- 4462（2009）08- 0028- 02
［1］ 梁醒培，等．大型齿轮箱结构分析与结构优化［J］．机械设计与制 造，2008（1）.
［2］ 张昌明． 圆柱齿轮减速器下箱体参数化设计与快速原型制作研 究［J］．陕西理工学院学报（自然科学版），2008（2）.
［3］ 杨帆，等． 基于虚拟样机技术的坦克传动箱箱体结构强度分析 ［J］．装甲兵工程学院学报，2008（2）.
根据箱体实际结构，取设计变量与应力的约束条 件为：
0≤δ≤90 6≤B≤10 在上面的数学模型中，箱体壁厚 B 是设计变量，目 标函数是箱体的体积 Vtot，δF 为箱体材料的弯曲应力极 限值。
第8期
赵雨旸，等：基于有限元分析的减速器箱体优化设计
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2.2 减速器箱体的参数化模型建立与有限元分析
建立减速器箱体的数学模型后，在 ANSYS 软件内 设箱体壁厚 B 的初值为 10mm，建立的箱体参数化模型 如图 1 所示。然后采用自由网格形式，用实体单元 （Solid45）对箱体进行划分，生成有限元模型。图 2 所示 为减速器箱体网格划分后的参数化有限元模型。
（a）箱体应力随迭代次数变化关系
图 3 减速器箱体应力云图
（b）箱体体积随迭代次数变化关系 图 5 减速器箱体的优化
第 37 卷 第 8 期 2009 年 8 月
减速器箱体工艺设计方案与工装设计方案
目录、, 、-前言1毕业设计的目的 (1)2毕业设计的基本任务与要求 (1)2、1、设计任务 (1)2、2、设计基本要求 (1)3设计说明书的编写 (1)第一章减速箱体工艺设计与工装设计1减速箱体工艺设计与工装设计的基本任务 (2)2减速箱体工艺设计与工装设计的设计要求 (2)3减速箱体工艺设计与工装设计的方法和步骤 (2)3、1生产纲领的计算与生产类型的确定 (2)3、2 零件图审查 (2)3、2、1 了解零件图的功用及技术要求 (2)3、2、2 分析零件的结构工艺性 (2)3、3 毛坯的选择 (2)3、3. 1毛坯的种类 (2)3、3. 2铸件制造方法的选择 (2)3、3. 3铸件的尺寸公差与加工余量 (3)3、3. 3. 1铸件的尺寸公差 (3)3、3. 3. 2铸件的加工余量 (3)3、3. 3. 3铸件最小孔径 (3)3、3、4 毛坯一零件合图 (3)3、4 定位基准的选择 (3)3、4、1夹具设计研究原始资料 (3)3、4、2拟定夹具的结构方案 (4)3、4、2、1确定夹具的类型 (4)3、4、2、2确定工件的定位方式及定位元件的结构 (4)3、4、2、3确定工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置 (4)3、4、2、4确定刀具的导向方式或对刀装置 (4)3、4、2、5确定夹具体的结构类型 (4)3、4、3 夹具总图设计 (5)3、4、3、1 绘制总装图的注意问题 (5)3、4、3、2 绘制总装图的步骤 (5)3、4、3、3夹具总图上尺寸及精度、位置精度与技术要求的标注 (5)3、4、3、4 夹具公差与配合的选择 (5)3、4、3、5各类机床夹具的公差和技术要求的确定 (6)3、4、4夹具精度的校核 (7)3、4、5绘制夹具零件图样 (7)3、4、6夹具总体结构分析及夹具的使用说明 (7)3、5 拟定工艺路线 (7)3、5、1 确定各表面的加工方法 (7)3、5、2 加工顺序的安排 (7)3、5、3 确定加工余量 (8)3、5、4 计算工序尺寸及公差 (9)3、6确定各工序切削用量 (10)3、7 机床及工艺装备的选择 (15)3、8 工时定额的计算与确定 (17)3、9 工艺规程卡的填写 (18)4、设计小结 (18)参考文献书目 (19)1 设计的目的机械制造技术设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教案环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。
一种减速器的优化设计方法[发明专利]
![一种减速器的优化设计方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/10a1f232360cba1aa911dabd.png)
专利名称：一种减速器的优化设计方法专利类型：发明专利
发明人：纪爱敏,殷旭,孙鹏飞,黄鑫磊申请号：CN201310014494.4
申请日：20130115
公开号：CN103246758A
公开日：
20130814
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种减速器的优化设计方法，首先确定减速器的设计变量、体积的目标函数、转轴和齿轮部分的约束条件，然后按如下步骤进行优化设计：（1）试验设计优化阶段；（2）优化值传递步骤；（3）梯度法优化阶段。
本发明提供的减速器的优化设计方法，首先运用试验设计进行初步寻优，并将试验设计所得的初步优化解作为后续梯度法的初始值进一步深入优化，然后利用梯度法的高寻优速度最终取得全局优化解，在提高减速器优化效率的同时能够避免陷入局部解、提升优化精度。
此方法优化速度快、精度高，在满足减速器中转轴和齿轮大量约束的前提下进一步减小了体积，在实际使用中取得了良好的效果。
申请人：河海大学常州校区
地址：213022 江苏省常州市晋陵北路200号
国籍：CN
代理机构：南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：董建林
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轮边减速器壳制芯工艺开发
轮边减速器壳制芯工艺开发刘天平;王爱丽;王健【摘要】轮边减速器壳为带法兰筒状结构,其特点是高径比大、壁薄,制芯工艺设计难度较大.本文根据产品结构特点、铸造工艺要求和产品生产批量,开发了制芯镶嵌冷铁和中抽空相结合的冷制芯工艺,研制出轮边减速器壳专用冷芯机,实现了制芯机械化,解决了静压铸造生产线砂系统不平衡问题,满足了大批量生产的要求.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2010(000)006【总页数】4页(P18-20,54)【关键词】轮边减速器壳;带法兰筒状铸件;手工制芯;热芯盒制芯;冷芯盒制芯【作者】刘天平;王爱丽;王健【作者单位】河南省汤阴县华兴机械制造有限公司,河南,汤阴,456174;河南省汤阴县华兴机械制造有限公司,河南,汤阴,456174;河南省汤阴县华兴机械制造有限公司,河南,汤阴,456174【正文语种】中文【中图分类】TG242.7轮边减速器壳是载重汽车底盘的重要保安零件之一，对其机械性能和使用性能要求较高。
该产品为带法兰筒状结构，材质要求QT500-7，单件质量约35 kg～50 kg、其法兰盘外径约φ300 mm、壳体内径约φ260 mm、高度约300 mm左右，壁厚10 mm～12.5 mm，且壁厚不均，热节集中于法兰根部和底根部，呈大分散、小集中状，属高强韧球墨铸铁中等薄壁件产品，如图1所示。
根据生产纲领、产品质量要求的不同，产品的生产工艺是不同的。
该轮边减速器壳现行生产工艺方法有下芯和不下芯生产工艺，或者派生出一种半下芯生产工艺。
不下芯工艺有黏土砂自带砂胎、铁膜覆砂、壳型壳芯；半下芯工艺是指黏土砂自带砂胎加芯（芯的种类比较多）工艺；下芯生产工艺有手工制芯或手工制芯并人工挖空、热芯盒制芯并人工挖空，以上工艺不同地区均有采用。
汤阴县华兴机械制造有限公司生产轮边减速器壳，提供样品及小批量生产时，采用了简单机械黏土砂造型配以手工呋喃自硬树脂砂芯的工艺，批量生产时采用了Z148造型生产线造型配以手工呋喃自硬挖空砂芯的工艺，铸造工艺特点在于上压边浇注系统和芯底带冷铁相结合保证产品内在质量。
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图 １ 重型车用减速箱体及其 １ ＃主体芯
的 结 构 简 图
其 复 杂程 度 接 近 于 一 个 车用 干式 水 道 气 缸 体 的水 套 砂 芯 。其 主要 特 点是 该砂 芯 内需 五 开盒 ， 开 盒 其
机构 较 为复 杂 （ 面有 详述 ）砂 芯 须 大量 挖 空— — 后 ，
间隙为 ０ ｍ ， ． ｍ砂芯必须要射得紧实饱满 ， ２ 表面无疏 松 缺 陷存 在 等 。
２ 示 的射砂 方 向及 射砂 口 ，能完 全满 足其 工 艺要 所
求和正 常生 产 。
北 某 大型铸造 厂 所用 的相应 的冷 芯盒 左 、右盒 体 的
开盒 机构 （ 目前较 多 的工厂或 公 司所使 用 的制 芯 是
对 于 射 砂 口的设 置 ，则 进 行 了如 下 的工 艺 改 进 。该 １ ＃主体 芯原 模具 设 计 方案 的射砂 口位 置及
了既实用又 美观 的效果 。
关键 词 ： 重型 车用减 速箱 体 ； 主体 芯 ； 芯盒 ； 化设 计 冷 优 中 图分 类号 ： Ｇ ４ ７： Ｔ ２ ２． 文献标 识码 ： ； Ｂ 文章编 号 ： ０ — ６ ８ ２ １ ） ４ ０ ５ ４ ｌ ６ ９ ５ （ ０ ｏ — ０ — ０ ２ １ 图 １ａ 示 为 重 型 车用 减 速 箱 体 ， 铸 件 材质 （所 ） 该 为 ＨＴ ５ ，轮 廓尺 寸 为 ６ ５ ｍｘ ３ｍｍｘ４ ｍ 主 ２０ ３ ｍ ５２ ５ ０ ｍ， 要 壁厚 ８ ｍ～０ ｍ， ｍ １ｒ 其砂 芯 结构 复 杂 ， 合 难度 高 。 ａ 组 生 产条 件为 湿 型粘土 砂静 压造 型 线 （ 箱 １０ｍｍ 砂 ０ ｘ ３
２ 射砂 口的合理 确定
接 近形 成一 个 “ 芯 ” 砂 芯 ， 壳 类 此外 其几 个 模 块结 构
亦较 为复 杂 。该 砂芯 的结构 简 图如 图 １ｂ 所示 。 （）
众 所周 知 ， 目前冷 芯盒用 树脂 砂 的流动 性较 差 ， 对其 具体 砂 芯来 说 ， 射 砂位 置 （ 砂 方 向 ） 其 射 的合 理
函
而ｆ 瑛 垂
函
（ 用 长 条形 Ｔ形槽 ） 配
（ 用 短 条 形 Ｔ形槽 ） 配
１ 主体 芯 结构特 点及 技术 要求
Ａ— Ａ旋 转
１ ｝ 体 芯 的 轮 廓 尺 寸 为 ４ ２ ３ ８ ｍ× ｝主 ９ｍｍｘ７ ｍ ３２ ４ｍｍ。 砂 芯成 品外看 似 简单 ， 该 而仔 细研究 其结
构及 冷 芯盒 方 案 的设 计 则 为一 个 非常 复 杂 的砂 芯 ，
（ ）＃主体芯结构简图 ｂ１
选择及射砂 口的合理设置都十分重要， 直接关系到 砂芯是 否 获得 良好 的 质量保 证 ，满 足 工艺及 生 产 的
正常需 要 。
生产实践表 明， 对于该 １ 主体芯 ， ｝ ｝ 我们选用 图
１ ５
中国铸造 装备与技 术 ４ ２ １ 参 Ｍ Ｔ ／ ０ ２● Ｆ
生产 技 术 Ｐｏｕｉ ｅｈｉｅ ｒ ｃｏ Ｔｃｎｕｓ ｄ ｔｎ ｑ
结 构 比 图 ４ ａ 中 的相 应 零 件及 其 安 装 结 构 的优 化 （） 设计 分别 表现 如下 。
瑛
图 ２ 重型车用减速箱体 １ ＃主体芯 （ Ｆ ５ ） Ｌ Ｂ ０ 冷芯盒结
构示 意 图
１ ． 底框 ２开盒气缸 ． ３气缸 支架 ． ４定位套 ． ５气缸连接块 ． １ ． 位键 Ｏ 定 ６限位螺钉 ． ７下顶芯板 ． ８ ． 下顶芯杆 ９下盒体 ．
该 砂 芯 的技 术要 求 为 ： 主体 芯 与 外 型芯 的合 箱
收稿 日期 ：０ ２ ０ — ４ ２ １— ４ ２ 稿件编号 ：２４ ０ ４ １０ —４ 作者简介 ： 陈永龙（９ ９ ）男 ， １５ 一 ， 副教授 ， 主要从事铸 造合金及熔炼 、 模具 、 机械等课程 的教学及研究工作
机使 用说 明书推 荐 的传 统 结构 型式 ）其 主 要 的不足 ，
点 表 现在 Ｔ型槽 偏长 、 Ｔ型块偏 短 及其 数量 偏 多 、 以
及Ｔ 型块 安 装结构 不合 理三 个方 面 。 针对 图 ４ａ所 示 的三 个 方 面存 在 的不 足 ， （） 我们 作 出了 图 ４ｂ 所示 结构优 化设 计 。 ４ｂ 中的相应 （） 图 （）
该 两 种 砂 芯 在 Ｌｅ ｐ Ｆ ５ ａｍ ｅ Ｌ Ｂ ０冷 芯 盒 制 芯 机 上 制
（） ａ 重型车用减速箱体结构简 图
Ａ
＝ ＝ Ｆ
作， 计过程中 ， 其 １ 其设 对 ＃主体 芯 冷 芯盒 一 些 结 构 设 计 作 出 了多 种 方 案 比较 ，选 择 了较 为 优 化 的 方 案， 文以 １ 本 ＃主体芯 冷 芯盒 为例 ， 在此 作一 些 经 验 总结 ， 同行 参考 。 供
９ ０ ｍｘ ０ ｍｍ ４ ０ ０ ｍ ４ ０ ／０ ｍｍ） 箱一件 造 型。 ， 一 六个 砂芯 均
为 冷芯 盒砂 芯 ， 采用 三 乙胺 冷 芯盒制 芯 。 该 铸 件 的 ｌ 、＃ ３ ＃２ 、＃三 个 主 体 砂 芯 均 较 为 复 杂 ， 中最 为 复杂 的是 ３ 其 ＃主体 芯 和 １（ 主体 芯 。 ｝副） ≠
妻 ＃ 诲
Ｐｏｕｉ ｃｎｕｓ ｒ ｃｏ Ｔ ｈｉｅ 生产 技 术 ｄ ｔｎ ｅ ｑ
重型车用减速箱体主体芯冷芯盒的优化设计
陈永 龙 （ 安职 业技术 学 院 ， 广 四川广安 ６８ ０ ３ ０ ０）
摘要： 本文 简单介 绍 了一 种 重型 车用减 速箱 体铸 铁件 的结构特 点 ， 以及 该 铸件 主体 芯结 构特 点 、 艺技 工 术 要求 ， 并对 其冷 芯盒设 计 中的射砂 口、 开盒 结构 、 侧 芯盒 本体及 其底 框 等主要 结构 和零件 的优 化设 计 、 案 方 优 选作 了较 详细 的评 述 。 同时 引入人 类工 效 学 、 学 、 金 分 割原理 等理 念来 指 导冷 芯盒 的设 计 ， 其 达 到 美 黄 使