基于ANSYS的齿轮箱箱体有限元分析

齿轮箱体作为齿轮箱的基础零部件，为其内部的齿轮提供了结构支持与保护等作用，需要保证其自身的稳定性与可靠性。利用SolidWorks建立齿轮箱体三维模型，将模型导入ANYSYS Workbench中对箱体进行静力学分析以及模态分析。静力学分析结果表明齿轮箱的最大应力为25.191 Mpa，位于齿轮箱输入轴于输出轴的孔中；最小应力为2.2864e−2 Mpa，位于齿轮箱的顶部。模态分析得出，齿轮箱体的各阶固有频率和振型，随着阶数的增大，其变形量变化的数值较小，为齿轮箱体的结构优化设计提出进一步的理论依据。

齿轮箱， 作为机械装备传动系统中的关键部件， 其性能直接影响着整个机械装备的运行状况。

因此， 对齿轮箱的安全性和可靠性要求也愈发严格。一旦出现故障，可能会引发连锁反应，导致生产线中断， 造成巨大的经济损失在这样的背景下[1] [2]。它主要负责转换运动方向和传递功率，具有结构紧凑、传动平稳、效率高且承载能力强等特点。因此，齿轮箱被广泛应用于各种复杂机械装备中，如风力发电机、直升机、重型卡车和家用轿车等[3] [4] [5]。在这些复杂的工作环境中，闭式齿轮因其独特的性能优势而得到广泛应用，而齿轮箱箱体则为闭式齿轮提供了必要的保护，确保了齿轮工作环境的稳定性。

齿轮箱箱体不仅延长了齿轮的使用寿命，降低了故障率，还起到了支撑和减震的重要作用。它的性能直接影响着齿轮箱的传动效率和使用寿命。因此，对齿轮箱箱体进行深入研究和分析具有重要意义。

本文利用SolidWorks 三维软件建立了齿轮箱的结构模型，并导入ANSYS 软件进行静力学分析和模态分析，以全面评估齿轮箱的稳定性。这些分析结果为实际齿轮箱结构的设计优化提供了重要参考，有助于进一步提升齿轮箱的性能和可靠性。

2. 齿轮箱体结构模型的建立 Figure 1. Gearbox box model 图1. 齿轮箱箱体模型