[实用新型]基于拓扑优化的变速箱壳体结构

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，涉及一种变速箱壳体结构，特别涉及一种基于拓扑优化的变速箱壳体结构。

背景技术

整车轻量化一直是汽车行业优化的目标，如果在轻量化的同时能保证汽车的各项性能满足相关规范，则可以大大降低油耗。变速箱壳体在变速箱总成中占有较大比例，变速箱壳体轻量化设计已经成为变速箱壳体设计研究的重要课题。

目前，变速箱壳体的设计主要依赖于工程师自身的经验，若在后期的台架和整车试验中发现壳体存在强度不够导致的开裂、变形等问题，需重新修模更改壳体，不仅增加了开发费用，而且会导致开发周期延长，耽误项目进度。此外，现有的依据经验设计的变速箱壳体，存在着一定的盲目性，壳体表面的加强筋的位置、数量以及宽度的确定较为随意，导致壳体重量加大，但是，强度和刚度却不能得到保证。

如图1所示，现有的变速箱前壳体的差速器轴承座区域中设有七个位于前壳腔凸台1的凸台加强筋2，以及设置于前壳腔外部的外圈环形筋3，所述外圈环形筋3的高度为14mm-83mm。如图3所示，变速箱前壳体的离合器区域中的中间轴二轴承座4上设有两个中间轴二轴承座加强筋5，倾斜平台6上设有两个斜加强筋7，凹槽8上设有五个槽加强筋9，中间轴一轴承座10上设有三个中间轴二轴承座加强筋5，多面凸块11上设有两个多面块加强筋12，前壳腔底面上设有四个侧向辅助加强筋13。如图5所示，变速箱前壳体的输出轴轴承区域的内嵌腔中设有两个连接形成“十”字形结构的内加强筋14。如图7所示，变速箱后壳体的差速器输出轴区域内设有十三个均布于输出轴腔体内壁的内壁加强筋15，以及依次串联连接的八个内壁加强筋15的串联加强筋16。如图9所示，变速箱后壳体的悬置区域包括十二个斜置加强筋17。

近年来，CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程）在汽车设计中的广泛应用使得汽车的轻量化设计更为高效。如何借助有限元方法，对变速箱壳体进行拓扑优化设计，得到轻量化的变速箱壳体结构是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于拓扑优化的有限元方法对变速箱壳体进行轻量化设计。使变速箱在减轻重量的同时增加强度和刚度。

为解决上述技术问题，本实用新型的基于拓扑优化的变速箱壳体结构，包括分别设置于变速箱前壳体的差速器轴承座区域、离合器区域和输出轴轴承区域内的轴承座加强组件、离合器中间轴轴承座加强组件和输出轴轴承加强组件，轴承座加强组件、离合器中间轴轴承座加强组件和输出轴轴承加强组件均设置于前壳腔底面上，以及分别设置于变速箱后壳体的差速器输出轴区域和悬置区域内的输出轴加强组件和悬置加强组件，所述输出轴加强组件和悬置加强组件均设置于后壳腔底面上。

较佳的，所述轴承座加强组件包括均布的四个凸台加强筋，以及位于所述前壳腔底面上的一个底面连接加强筋、一个底面侧辅助加强筋和两个底面补充加强筋，所述第一凸台加强筋和所述第二凸台加强筋均与前壳腔凸台和前壳腔底面连接，所述第三凸台加强筋与前壳腔凸台和中间悬置凸台连接，所述底面连接加强筋的两个相对侧面分别与中间悬置凸台和第一外围悬置凸台连接，所述底面侧辅助加强筋的两个相对侧面分别与中间悬置凸台和过渡悬置凸台连接，所述第四凸台加强筋设置于所述前壳腔凸台上且第四凸台加强筋的底面与两个底面补充加强筋的侧面连接，所述两个底面补充加强筋的另一侧面分别与过渡悬置凸台和第二外围悬置凸台连接。

较佳的，所述第四凸台加强筋和两个底面补充加强筋的连接构成“人”字形结构。

较佳的，所述轴承座加强组件还包括设置于前壳腔外部且与前壳腔底面连接的外圈环形筋，所述外圈环形筋的高度为14mm-55mm。

本实用新型的轴承座加强组件中将现有的七个凸台加强筋减少为四个凸台加强筋，过渡悬置凸台和第二外围悬置凸台之间的加强筋为“人”字形结构，外圈环形筋的高度较现有的外圈环形筋降低了。本实用新型的轴承座加强组件中加强筋的走向是力从轴承座传递到壳体本体上的传递途径。