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(2)该项目的研究不仅能解决样品试样中的缺陷，而且为相关机械变速器的结构分析、改进提供了理论上的依据，同时有利于现代设计与分析方法来解决实际问题能力的提高。
(3)通过对abaqus软件的实际工程方面应用的研究，积累了abaqus程序的应用经验，为后续更好的将软件运用于科研工作打下基础。
1.2 研究现状
目前在汽车结构分析中采用有限法，并能够较好模拟、分析结构的静动特性，对换挡机构进行有限元静态分析，找出高应力区，并改进应力分布。将CAE应用到换挡机构设计的各个阶段，从最初的设计阶段的初略模型到设计中后期的细化模型，分析的范围包括强度、刚度、振动、疲劳、形状和重量的优化。利用有限元分析仿真来带动换挡机构的优化，在分析中使用的模型包括换挡杆、壳体、转轴、盖板、球阀等。论文将在分析变速器换挡机构特点的基础上，首先对其进行三文实体建模，然后进行有限元网格划分和计算，分析结构强度和刚度,找出设计的薄弱环节并努力提高结构的强度，同时为实现换挡机构的轻量化。将从各方面（包括结构、材料）对换挡机构作相应的研究和改进，以期减少制造成本,为下一轮的样机研制、改进设计提供理论参考和指导性建议。针对变速器换挡机构的结构特点，建立相应的有限元静力学模型，应用有限元软件进行分析求解，得到换挡机构工作时的应力云图，方便对原有结构提出改造方案。采用有限元方法对换挡机构的强度进行分析，得到位移和应力分布规律 以期改进后承载区的应力值大幅降低、最大强度承载能力得到改善。本文主要研究内容为换挡机构的分析,计算了变速器换挡机构的受力以及传动系统的弯矩和扭矩等一些决定性的受力数据,进而进行了变速器换挡机构关键部件的应力应变分析，同时还研究了不同的工况条件下的力、应力与应变分析，这些有效地分析方法有效地缩减了产品开发时间、提高了产品的质量。
1.3 课题的研究内容和重点
本课题的研究内容主要是根据换挡机构空间位置，完成对变速器壳体不同工况的CAE分析与结构优化设计设计变速器换挡机构传动装置并对其轻量化处理与强度校核，并满足相应国家标准(GB/T 7714-2005)。根据课题的基本要求，本文将主要从以下几个方面开展工作:(1)对变速器换挡机构的结构特点、工作原理进行分析。进而对其传动装置受力情况进行计算分析。(2)探讨有限元的基本理论、有限元的基本方法，利用abaqus对变速器换挡机构进行有限元建模，包括有限元单元类型的选择，集中载荷的处理、边界约束条件的确定等。对换挡机构进行静态分析，将就各个档位的工况进行详细计算，并讨论分析相应的应力及分布，对静力条件下的机构改进和再设计提供理论依据。(3) 确保换挡机构的强度与刚度并以减重为目标，对换挡机构进行优化改进，并对换挡机构进行初步的分析。(4)对变速器换挡机构传动部件进行分析。主要包括各个传动部件的强度、刚度的验证以及结构优化。
2 CATIA软件与有限元方法介绍
2.1 CATIA软件
CATIA是由法国著名飞机制造公司Dassau1t开发并由IBM公司负责销售的CAD/CAM/CAE/PDM应用系统，CATIA起源于航空工业，其最大的标志客户即美国波音公司，波音公司通过CATIA建立起了一整套无纸飞机生产系统，取得了重大的成功。
围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和文护；同时灵活的产品定制性使它能根据不同规模、不同应用的企业定制出适合本企业的最佳解决方案。
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