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履帶車輛變速箱體是齒輪系統(tǒng)的承載體，在齒輪傳動過程中，箱體承受較大的載荷并產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力。由于箱體的受力及形狀十分復(fù)雜，可能由于靜壓強度不足，表現(xiàn)為整體或局部發(fā)生裂紋，而引起變速箱的失效。用常規(guī)的方法對其進(jìn)行力學(xué)分析非常困難，有限元分析法是一種數(shù)值計算的近似方法，可以對履帶車輛變速箱在使用過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行數(shù)值模擬。
關(guān)于應(yīng)用有限元法對箱體類零件力學(xué)特性的研究，研究人員建立了齒輪減速箱體的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析模型，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)強度分析和剛度分析。使用I-DEAS Master series對大型箱體零件分析過程中應(yīng)注意的一些問題進(jìn)行了闡述，對高速動力承載式鑄鋁合金齒輪箱體強度進(jìn)行了分析。以下研究則運用有限元軟件建立了某履帶車輛變速箱體的力學(xué)模型，并對其進(jìn)行了強度和剛度的有限元分析。
履帶車輛變速箱體是一個承載大、形狀不規(guī)則、結(jié)構(gòu)不對稱的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)，并存在著各種加強筋、凸臺、軸承孔、倒角和螺栓聯(lián)接孔等結(jié)構(gòu)，因此在建立力學(xué)模型過程中，對結(jié)構(gòu)的受力特性進(jìn)行理論分析是必要的。受力特點可歸納為如下二點：(1)無論是直齒輪或錐齒輪傳動機構(gòu)，在箱體孔邊都有徑向作用力；(2)履帶車輛變速箱各部分不在同一平面或平行平建立實體模型是有限元分析中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實體模型與實際相符的程度關(guān)系到分析結(jié)果的精度。
為使分析結(jié)果最大限度地接近實際情況，在實體建模過程中，對箱體所作的簡化較少，從而確保了計算結(jié)果具有很高的精度，能夠較真實地反映箱體的力學(xué)特性，圖為所建立的履帶車輛變速箱體實體模型。八節(jié)點四面體等參實體單元是分析彈性結(jié)構(gòu)空間問題中應(yīng)用較廣的一種元素，能利用更復(fù)雜的形狀函數(shù)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)對實際變形的更好表達(dá)，從而保證有限元模型具有很高的精度。
針對這一特點，采用自由網(wǎng)格、映射網(wǎng)格和手工局部網(wǎng)格劃分相結(jié)合的方法，對變速箱體進(jìn)行了有限元網(wǎng)格離散劃分。為所建立的履帶車輛變速箱體有限元模型，整個箱體共劃分出419199個實體單元，96211個節(jié)點。這里采用右手坐標(biāo)系，其中xoy平面位于上下箱體的結(jié)合面，X軸平行于主軸中心線。當(dāng)軸承承受徑向載荷F時，最多只有半圈內(nèi)的滾動體承受載荷，而各滾動體所受載荷的大小是不相同的。
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