CN105631084B - 行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，包括a.建立齿轮箱箱体结构的3D模型，b.通过动力分析，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力，c.通过静力分析得到所述3D模型的位移云图，d.根据动力分析获取的最大应力时的载荷力和静力分析获取的最大位移，获取待加强刚度的位置，e.对所述待加强刚度的位置进行刚度加强，并减少齿轮箱体外表壁厚度；本发明提升行星齿轮齿轮箱箱体结构，优化了齿轮箱刚度分布，避免刚度分布不均的情况。在不降低负载的情况下，减少了行星齿轮下箱体的整体壁厚，并且满足强度要求，振动情况与优化之前相差不大，大大减轻了齿轮箱的重量，有效的使齿轮箱实现了轻量化要求。

Description

行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法
技术领域
本发明涉及机械领域，尤其涉及一种行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法。
背景技术
齿轮箱承受来自齿轮的作用力和齿轮传动时产生的反力，必须具有足够的刚性去承受力和力矩的作用，防止变形，保证传动质量。齿轮箱箱体的设计应按照动力传动的布局安排、加工和装配条件、便于检查和维护等要求来进行。随着齿轮箱行业的不断飞速发展，越来越多的行业和不同的企业都运用到了齿轮箱，也有越来越多的企业在齿轮箱行业内发展壮大。
现有的齿轮箱箱体结构面临两大主要问题：1、部分位置刚度达不到预期要求，箱体使用过程中极易产生箱体损坏；2、箱体整体重量太大，既造成了资源的浪费，也影响了提升机的工作效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，以解决上述问题。
本发明提供的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：包括
a.建立齿轮箱箱体结构的3D模型，
b.通过动力分析，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力，
c.通过静力分析得到所述3D模型的位移云图，
d.根据动力分析获取的最大应力时的载荷力和静力分析获取的最大位移，获取待加强刚度的位置，
e.对所述待加强刚度的位置进行刚度加强，并减少齿轮箱体外表壁厚度。
进一步，所述步骤e之后还包括
f.重复步骤a至e，直至获取齿轮箱强度、刚度和厚度的最佳配合状态。
进一步，所述步骤b包括
b1.在Hypermesh中划分有限元网格，
b2.添加材料和属性参数，
b3.获取边界条件及载荷，
b4.采用LS-DYNA求解器计算，并采用LS-PREPOST后处理，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力。
进一步，所述步骤c包括
c1.根据步骤b动力分析得到的最大应力为载荷，用hypermesh中的Optistruct模块计算，
c2.采用Hypermesh后处理，获取所述3D模型的位移云图。
进一步，步骤c1中以所述3D模型的最大位移为约束。
进一步，在hypermesh中的optistruct模块进行运算中，以密度为0.1时的材料分布输出，获取所述待加强刚度的位置。
进一步，在获取的所述待加强刚度的位置设置加强筋。
本发明的有益效果：本发明提升行星齿轮齿轮箱箱体结构，通过动力分析和静力分析，获取需要加强刚度的位置，并对这些位置进行加强，同时减少齿轮箱体外表纵向单元数量以减轻壁厚，使得齿轮箱强度、刚度和厚度达到同时满足要求的一个临界状态，优化了齿轮箱刚度分布，避免刚度分布不均的情况。在不降低负载的情况下，减少了行星齿轮下箱体的整体壁厚，并且满足强度要求，振动情况与优化之前相差不大，大大减轻了齿轮箱的重量，有效的使齿轮箱实现了轻量化要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明的齿轮箱结构示意图。
图2是本发明的齿轮箱结构左视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的齿轮箱结构示意图，图2是本发明的齿轮箱结构左视图。
本发明的提供的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，包括
a.建立齿轮箱箱体结构的3D模型，
b.通过动力分析，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力，
c.通过静力分析得到所述3D模型的位移云图，
d.根据动力分析获取的最大应力时的载荷力和静力分析获取的最大位移，获取待加强刚度的位置，
e.对所述待加强刚度的位置进行刚度加强，并减少齿轮箱体外表壁厚度。
f.重复步骤a至e，直至获取齿轮箱强度、刚度和厚度的最佳配合状态。
所述步骤b包括
b1.在Hypermesh中划分有限元网格，
b2.添加材料和属性参数，
b3.获取边界条件及载荷，
b4.采用LS-DYNA求解器计算，并采用LS-PREPOST后处理，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力。
在动力分析中，边界条件及载荷由厂家提供，
所述步骤c包括
c1.根据步骤b动力分析得到的最大应力为载荷，用hypermesh中的Optistruct模块计算，
c2.采用Hypermesh后处理，获取所述3D模型的位移云图。
在静力分析中，可以得到模型的位移云图，以静力分析得到的最大位移为约束，动力分析得到的最大应力为载荷采用hypermesh中的optistruct模块进行运算，观察结果以密度为0.1时的材料分布输出，得到的图形中颜色较深部分的位置即为需要加强刚度的位置。
在本实施例中，首先将齿轮箱建立一个3D模型，并将齿轮箱体模型划分有限元网格，将建成的网格模型中的凹陷处加以填充得到一个新模型，将材料、属性参数赋予该模型，通过动力分析，将齿轮箱在运行中所受最大的应力时刻的载荷力提取出来，作为输入载荷力。对该模型做静力分析，可以得到模型的位移云图，以静力分析得到的最大位移为约束，最大应力工况为载荷加载用hypermesh进行运算，观察结果以密度为0.1时的材料分布输出，得到的图形可以直观的看到需要加强刚度的位置，经过多次尝试后，获取齿轮箱强度、刚度和厚度同时满足要求的一个临界状态，在本实施例中，将整体壁厚由35MM减少至30MM，在刚度不足的位置添加特定结构的加强装置，在不降低箱体刚度的基础上，减轻了箱体重量。
在本实施例中，在hypermesh中的optistruct模块进行运算中，以密度为0.1时的材料分布输出，获取所述待加强刚度的位置。并在获取的所述待加强刚度的位置设置加强筋。
在本实施例中，优化前箱体的重量为7.5977KG，优化后的箱体重量为6.9399KG，减重8.66％，优化后模型的最大应力比原模型的最大应力相差较小，可以满足强度条件，优化后模型的振动情况与原模型相比相差不大，实现了箱体的整体减重，满足了轻量化需求。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：包括
a.建立齿轮箱箱体结构的3D模型，
b.通过动力分析，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力，
c.通过静力分析得到所述3D模型的位移云图，
d.根据动力分析获取的最大应力时的载荷力和静力分析获取的最大位移，获取待加强刚度的位置，
e.对所述待加强刚度的位置进行刚度加强，并减少齿轮箱体外表壁厚度；
所述步骤b包括
b1.在Hypermesh中划分有限元网格，
b2.添加材料和属性参数，
b3.获取边界条件及载荷，
b4.采用LS-DYNA求解器计算，并采用LS-PREPOST后处理，获取齿轮箱在运行中受到最大应力时的载荷力。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：所述步骤e之后还包括
f.重复步骤a至e，直至获取齿轮箱强度、刚度和厚度的最佳配合状态。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：所述步骤c包括
c1.根据步骤b动力分析得到的最大应力为载荷，用hypermesh中的Optistruct模块计算，
c2.采用Hypermesh后处理，获取所述3D模型的位移云图。
4.根据权利要求2所述的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：步骤c1中以所述3D模型的最大位移为约束。
5.根据权利要求3所述的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：在hypermesh中的optistruct模块进行运算中，以密度为0.1时的材料分布输出，获取所述待加强刚度的位置。
6.根据权利要求5所述的行星齿轮减速齿轮箱箱体轻量化结构方法，其特征在于：在获取的所述待加强刚度的位置设置加强筋。
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