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大马力拖拉机作为农用机械中重要的动力机械,其速度范围广,通常都有几十个档位,因此,其变速箱结构复杂。由于工作环境恶劣,以及某些中小型拖拉机企业研发能力有限,出于安全考虑,大马力拖拉机各部件往往存在设计偏于保守,结构存在某些不合理之处,为此,本文以某大马力拖拉机变速箱壳为研究对象,对其在静载荷工况下的结构强度、刚度进行分析计算,并以此分析结果作为变速箱壳拓扑优化设计的基础,对变速箱壳进行结构优化。首先,根据大马力拖拉机变速箱壳图纸,利用CATIA软件创建变速箱壳三维CAD模型,然后,将其导入HyperMesh中,并进行自由模态和约束模态分析。并进行自由模态试验验证。试验结果表明:计算模态与试验模态前五阶的固有频率与振型数据基本一致,最大相对误差6%,从而说明所建立的变速箱壳有限元模型正确性。其次,对变速箱壳在一档和倒退一档工况下分别进行了静力学分析,分析结果表明:变速箱壳在一档时,其变形主要发生在变速箱壳与发动机、后桥连接位置以及变速箱壳内部中隔板处,其最大变形为0.061mm;应力分布在变速箱壳前部以及变速箱壳前、中、后三个隔板位置,其最大应力为57.4MPa,位于变速箱壳中隔板附近。在倒退一档工况下,静力学分析结果:产生变形的部位与前进一档相似,其最大变形在变速箱壳内部中隔板处,其最大变形为0.070mm,应力分布主要发生在变速箱壳前部以及中隔板位置,最大应力为78.9MPa,发生在变速箱壳中隔板附近。最后,根据静力学分析结果,在满足改进后变速箱壳使用性能前提下,运用拓扑优化方法对变速箱壳进行结构优化。改进后变速箱壳由164.8kg减轻为148.4kg,总体减轻约9.95%,为了保证改进后满足性能要求,对优化后的变速箱壳进行静力学和模态分析。分析结果表明,优化后变速箱壳强度、刚度以及振动特性与改进前结构基本一致,满足性能要求。