王铭昭，何 锋，李家俊，黄 蔚

(1.贵州大学机械工程学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州华烽汽车零部件有限公司，贵州 贵阳 550025)

1 引言

档位换挡机构是汽车切换控制机构的关键零部件之一，其功能主要是对二驱动与四驱动实时连接与断开。该零件在工作时由于齿轮传动会产生转动扭矩，在实际路况上同时还受到路面和汽车本身复杂的激励，导致壳体疲劳破裂。

结构拓扑优化技术多用于航天航空、汽车等领域［1-3］，其可以在零部件设计初级阶段提供合理布局，同时达到轻量化设计［4］。文献［5］针对平面桁架和空间桁架的静态和动态约束问题，提出基于一种改进子种群教学法的静态和动态约束桁架拓扑优化，通过实验对比证明其有效性。文献［6］提出一种多材料SIMP差值可以减少计算成本和材料数量，并用实验证明了其差值的有效性。文献［7］提出一种基于折衷规划法建立综合目标和确定综合目标中的子目标权重系数的方法，得到质量更轻、刚度和强度更强的悬架控制臂。文献［8］将基于密度法的拓扑优化运用到变速箱箱体的结构设计中，通过优化分析得出合理的壳体。综上所述，通过计算机仿真结果可以近似实验结果可以大大缩短零部件开发周期。

基于变密度法的拓扑优化技术对零部件进行拓扑优化设计［9］，文中利用Hyperwork软件中Optistruct模块对壳体上下壳体进行结构拓扑优化分析。以优化结果为基础，以结构刚强度和加工工艺为前提展开优化设计，最后对新的优化模型进行静力学分析和模态分析，并对优化前后壳体重量和应力进行对比。……