箱体作为整个齿轮箱的支撑部件,承受着来自传动系统的各种复杂载荷,常常会受到较大的弯曲、扭转力,和冲击力的共同作用。为了保证其强度和刚度能满足使用要求,往往采用较大的安全系数,增加箱体的几何尺寸,这样箱体的重量增加,造成材料浪费,降低机器的总体性能。此外,基于舒适性考虑,人们对箱体的振动噪声也提出了更高的要求。传统的机械设计方法很难适应当前工业发展的要求,采用先进的结构优化方法和手段对齿轮箱体进行研究,对提高齿轮箱的性能,降低设计和制造成本,带来经济效益具有很重要的意义。本文以某大功率船用齿轮箱为研究对象,建立了箱体的实体三维模型和有限元模型,并施加了合理的约束和载荷等边界条件。在此基础上,进行了动态特性分析和静力分析,得到了箱体的结构固有频率和振型,以及正、倒车两种工况下箱体的应力分布和变形情况。分析结果显示,齿轮箱体的整体刚度和强度具有较大的设计裕量,有必要对其结构进一步优化。对齿轮箱进行了工况下振动噪声测试,验证了有限元模态分析结果,分析了振动噪声产生的原因。对箱体进行了拓扑优化计算和分析,结合拓扑优化结果和箱体具体结构以及振动噪声测试分析,经过比较论证,提出箱体的优化方案,并对优化后的模型进行同环境和边界条件的有限元分析计算。结果表明,在保证箱体结构性能要求的基础上,实现了良好的减重效果。