张喜清 项昌乐 刘 辉

1．太原科技大学，太原，030024 2．北京理工大学车辆传动国家重点实验室，北京，100081

0 引言

变速箱系统是履带车辆整个传动系统的重要组成部分，其箱体结构在保障变速箱系统稳定高效的工作中起着重要作用。箱体结构既是整个变速箱的外壳，又是齿轮、传动轴等内部齿轮传动系统的承载体。箱体在车辆行驶过程中承受各种动载荷作用，这必将影响系统运行的稳定性和安全性。在实际工程设计中，箱体结构的设计往往比较保守，造成了材料的浪费及结构增重，因此在考虑箱体结构多工况载荷特性的基础上对其进行拓扑优化设计具有很重要的工程意义。

结构拓扑优化是一种根据约束、载荷及优化目标寻求结构材料最佳分配的优化方法，一般应用在产品结构设计的初始阶段，处于概念设计阶段，目前这方面已有了很多研究成果［1-4］。而对现有产品结构进行拓扑优化设计的研究相对较少［5-6］，能实现结构多载荷工况下的优化设计的研究更少［7］。本文建立了变速箱箱体初始结构的有限元模型，选择结构各工况动态仿真的最大载荷作为载荷边界条件，对其进行了静力分析和模态分析，并基于optistruct平台对箱体进行多载荷工况拓扑优化设计。

1 箱体有限元模型建立

1． 1 网格划分

本文所研究的变速箱箱体由上箱体、下箱体、左端盖、右端盖、前盖五部分组装而成，几何结构比较复杂，需要进行必要的简化操作。本文采用的简化措施是去除结构中螺栓孔、内置油路、倒角等特征，然后用Hypermesh进行网格划分。……