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动力换档变速器作为装载机传动系统的核心部件，不仅要适应重载、路况差的工作环境，而且还要在复杂作业工况下进行频繁的前进、倒退、换挡时确保稳定性和操纵灵敏性，所以对于动力换档变速器的结构强度、刚度、疲劳耐久性要求较高。 本文结合省级产学研课题项目“电液操纵式动力换档变速器研制”，基于有限元分析方法，完成了定轴式动力换档变速器的齿轮、轴、箱体的结构强度、刚度、模态、疲劳寿命研究工作，从而为变速器的设计研发、结构优化、制造加工提供了参考和指导。其主要的研究内容可以概括为如下几个方面: 1)在研究电液操纵式动力换档变速器的结构组成、工作原理等特性的基础上，通过三维建模软件Solidworks建立了包括齿轮、换档离合器、轴系、箱体等完整的动力换档变速器三维模型，根据CAE分析软件的求解要求对模型进行了简化处理，导入CAE软件，建立了关于零部件的有限元模型; 2)以变速器在一档工况下最大的扭矩输入时，对主要零部件施加实际载荷，基于ANSYS/Workbench完成了齿轮、轴系、箱体的强度、刚度、模态的研究，重点确定了渐开线圆柱直齿轮危险截面和最恶劣加载线，通过理论分析确定施加载荷的形式，以面接触代替线接触进行施加载荷，更能与实际相符合，利用ANSYS/Workbench求解了齿轮静态齿根弯曲强度，得到应力、应变云图，与齿轮实际破坏相比较，基于接触理论对齿轮副啮合的接触情况进行研究，通过ANSYS/Workbench瞬态模块完成了齿轮副的静态和动态接触模拟; 3)基于模态分析理论，完成了动力换档变速器的主要零部件模态研究。重点建立了圆柱直齿轮副弯曲-扭转振动模型，通过ANSYS/Workbench完成了齿轮副有限元模型的模态分析，得到了齿轮副固有频率和阵型，验证齿轮副振动情况;对变速器各个轴进行模态求解，得到了各个轴的固有频率和阵型，说明了其在各阶阵型下的振动情况及特点;研究了箱体前十二阶的固有频率和阵型，讨论了箱体各阶频率下的振动情况;总结齿轮、轴系、箱体相互之间振动对变速器振动的影响; 4)介绍了疲劳及疲劳寿命分析主要方法，重点论述了材料的疲劳特性，材料的S-N曲线及疲劳寿命的影响因素，基于名义应力法，利用ANSYS/Workbench平均应力纠正S-N曲线的方法对材料的S-N进行修正，依据齿轮疲劳失效形式，通过ANSYS/Workbench，以疲劳相关理论和齿轮应力有限元分析为基础，完成了齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿轮副接触疲劳强度研究，判断齿轮疲劳寿命是否满足要求。