变速器箱体是变速器的关键零部件,它在动态载荷下的刚强度问题是影响变速器齿轮正确啮合和可靠性工作的关键问题之一,因此对其结构刚强度分析与轻量化设计研究对保证变速器产品使用性能、提高零部件可靠性以及整车性能具有重要意义。本文结合长春市科技局支撑计划项目“基于载荷谱的汽车变速器箱体结构拓扑优化集成技术研究与产品开发”,针对某轻型货车变速器箱体质量过大、结构应力分布不均等问题,重点研究变速器箱体在静载荷和动载荷下结构刚强度,并基于结构强度分析结果对箱体进行拓扑优化,实现变速器箱体轻量化。本文首先利用HyperMesh有限元分析软件对变速器箱体进行精确建模,在此基础上,对变速器箱体进行计算模态分析和试验验证,结果表明,有八阶模态振型相吻合,且相吻合的模态相对误差在5%以内,验证了变速器箱体模型的准确性。接着,对模型进行结构强度分析,研究变速器箱体在静载荷和动载荷下的应力分布情况。选择I档和倒档两工况进行静力学分析;在此基础上,对动态载荷激励下的箱体进行结构强度分析,采用有限元结构分析和动力学仿真技术相结合方法;利用ADAMS/Car和HyperMesh软件建立了某轻型货车刚柔耦合动力学模型,进行动力学仿真分析,并采集箱体上连接点处的载荷谱。借助ABAQUS软件将载荷谱简化并作用于箱体相应位置,进行动力学结构强度分析。最后,基于结构强度分析结果进行拓扑优化设计。优化结果表明,在保证箱体刚度不变,强度和振动性能基本一致的前提下,改进后变速器箱体质量减轻了8%,达到了轻量化设计要求。