Прочностной расчет и топологическая оптимизация вала коробки переключения передач гусеничной машины методом конечных элементов

Авторы: Жучков А.Ю.
Опубликовано в выпуске: #4(81)/2023
DOI: 10.18698/2541-8009-2023-4-884
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Ключевые слова: гусеничная машина, трансмиссия, коробка переключения передач, зубчатые передачи, детали машин, метод конечных элементов, ANSYS Workbench, конечно-элементная модель, топологическая оптимизация
Опубликовано: 06.05.2023

Рассмотрено применение метода топологической оптимизации на базе конечно-элементного моделирования одного из элементов трансмиссии гусеничной машины. Исследовано сложное напряженное состояние вала коробки переключения передач. В процессе работы выполнен прочностной расчет вала коробки переда и проведена топологическая оптимизация. Задача оптимизации решалась по следующему принципу: в качестве целевой функции была принята жесткость, в качестве ограничения — масса, составляющая 70 % массы проектируемой детали. На основе топологически оптимизированной модели были созданы облегченные варианты промежуточного вала коробки передач и проведены их прочностные расчеты.

Литература

[1] Басов К.А. Cправочник пользователя ANSYS. Москва, ДМК Пресс, 2005.

[2] Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: практическое руководство. Москва, Едиториал УРСС, 2003, 269 c.

[3] Носов Н.А., ред. Расчет и конструирование гусеничных машин. Ленинград, Машиностроение, 1972, 560 c.

[4] Темис Ю.М., Якушев Д.А. Оптимизация конструкции деталей и узлов ГТД. Вестник СГАУ, 2011, № 3-1, с. 183–188.

[5] Stolpe M. On some fundamental properties of structural topology optimization problems. Structural and Multidisciplinary Optimization, 2010, vol. 41, no. 5, pp. 661–670. https://doi.org/10.1007/s00158-009-0476-z

[6] Шаболин М.Л. Оптимизация конструкции и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния подвески вездеходного транспортного средства. Известия Московского государственного технического университета МАМИ, 2020, № 4, с. 101–104. https://doi.org/10.31992/2074-0530-2020-46-4-101-114

[7] Гринин В.А. Топологическая оптимизация балансира гусеничной машины. Политехнический молодежный журнал, 2022, № 3 (68). http://dx.doi.org/10.18698/2541-8009-2022-03-775