基于多目標拓撲優(yōu)化方法的HMCVT箱體輕量化設(shè)計

《基于多目標拓撲優(yōu)化方法的HMCVT箱體輕量化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、學(xué)校代碼：10564學(xué)號：2016307903分類號：TH122密級：碩士學(xué)位論文基于多目標拓撲優(yōu)化方法的HMCVT箱體輕量化設(shè)計鄧若玲第一指導(dǎo)教師：呂恩利副教授第二指導(dǎo)教師：王昱副教授學(xué)院名稱：工程學(xué)院專業(yè)學(xué)位類別：工程領(lǐng)域：車輛工程答辯委員會主席：李君副教授中國·廣州2018年6月華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方法標明。本人完全意識到本聲明的法

2、律結(jié)果由本人承擔。作者簽名：日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬華南農(nóng)業(yè)大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存并對國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許學(xué)位論文被查閱或在校園網(wǎng)上發(fā)布并供校內(nèi)師生和與學(xué)校有共享協(xié)議的單位瀏覽（除在保密期內(nèi)的涉密論文外）；學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：學(xué)位論文提交同意書本學(xué)位論文符合國家和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)關(guān)于研究生學(xué)位論

3、文的相關(guān)規(guī)定，達到學(xué)位授予要求，同意提交。導(dǎo)師簽名：日期：學(xué)科帶頭人簽名：日期：摘要目前，農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展已然是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化領(lǐng)域的必然趨勢，而拖拉機在農(nóng)業(yè)機械化中起著重要作用。降低拖拉機的制造成本和提高整臺機械的燃油效率成為拖拉機設(shè)計的重要要求，為了使這一目標得到實現(xiàn)，各大拖拉機制造企業(yè)爭相大力投入資金支持拖拉機輕量化技術(shù)的研究與應(yīng)用。同時，隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，輕量化設(shè)計技術(shù)在農(nóng)業(yè)機械化工程領(lǐng)域里面的應(yīng)用也愈加廣泛。輕量化設(shè)計技術(shù)主要包括輕量化材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩大方面。其中，經(jīng)過近幾十年的積累，結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)越來越成熟。而結(jié)構(gòu)優(yōu)化里面的拓撲優(yōu)化技術(shù)因為具有創(chuàng)新性和創(chuàng)造性

4、并能夠令工程師擺脫思維定式更是一枝獨秀。本文研究的是一款重型拖拉機液壓機械無級變速器（Hydro-mechanicalContinuouslyVariableTransmission，簡稱HMCVT）的箱體設(shè)計。變速器在拖拉機系統(tǒng)中起著重要的作用，而其箱體作為拖拉機傳動系統(tǒng)至關(guān)重要組成部分，更是起著更加重要作用的裝置。本文以HMCVT箱體為研究對象，提出了基于折衷規(guī)劃法的多目標拓撲優(yōu)化設(shè)計方法，通過同時考慮固有頻率和箱體剛度對箱體進行輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。主要研究內(nèi)容如下：（1）對基于多目標拓撲優(yōu)化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進行理論研究。研究分析拓撲優(yōu)化理論、拓撲優(yōu)化方法：SIMP

5、方法、拓撲優(yōu)化數(shù)值不穩(wěn)定性的由來與解決以及拓撲優(yōu)化列式等。同時，基于多目標拓撲優(yōu)化求解方法和多目標Pareto解，提出聯(lián)合剛度和頻率目標的多目標拓撲優(yōu)化目標函數(shù)。（2）將采用基于折衷規(guī)劃法的多目標拓撲優(yōu)化設(shè)計方法，對HMCVT箱體進行結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)拖拉機無級變速器結(jié)構(gòu)空間和傳動特性，對HMCVT箱體拓撲優(yōu)化幾何模型進行設(shè)計，并通過仿真分析得到純液壓起步擋工況下HMCVT箱體的邊界載荷?；谡壑砸?guī)劃法的多目標拓撲優(yōu)化設(shè)計方法，同時考慮固有頻率和箱體剛度，確定輕量化設(shè)計的目標函數(shù)，對箱體進行優(yōu)化設(shè)計?；诙嗄繕送負鋬?yōu)化設(shè)計的結(jié)果，對HMCVT箱體進行詳細設(shè)計，在軸

6、承座孔上施加加強筋，使該處的集中應(yīng)力降低，從而達到提高軸承座結(jié)構(gòu)強度的目的。研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的HMCVT箱體重量為243.4Kg，較初始箱體重量418.2Kg降低了41%；優(yōu)化后箱體的最大位移為0.158mm，較初始箱體的最大位移0.219mm降低了27%；優(yōu)化后箱體的最大應(yīng)力為298MPa，較初始箱體最大應(yīng)力441MPa下降了32%。I關(guān)鍵詞：HMCVT箱體；多目標優(yōu)化；結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化；輕量化設(shè)計；折衷規(guī)劃法IILightweightDesignofHMCVTBoxBasedonMulti-objectiveTopologyOptimizationMethodDe

7、ngRuoling(CollegeofEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract：Currently,thedevelopmentofagriculturalmechanizationhasbeenalreadyaninevitabletrendinthefieldofagriculturalmodernization,andtractorsareplayingapivotalroleintheprocessofagriculturalmech