汽车驱动桥壳的有限元分析和优化

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1、汽车工程2012年(第34卷)第6期AutomotiveEngineering2012(Vol．34)No．62012104*汽车驱动桥壳的有限元分析和优化11122刘为，薛克敏，李萍，杜长春，唐子玉(1.合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥230009;2.合肥车桥有限责任公司，合肥230011)［摘要］建立了基于ANSYS的汽车驱动桥壳的参数化有限元模型，在最大垂向力工况下对桥壳进行静力分析，得到桥壳的应力和位移分布规律。对桥壳进行模态分析，得到桥壳1～5阶固有振动频率。通过疲劳寿命分析，获得桥壳各部分的

2、疲劳寿命和安全系数。最后采用目标驱动优化方法对桥壳进行以轻量化为目标的优化。有限元分析和试验验证结果表明，优化后桥壳轻量化效果明显，应力与变形符合要求。关键词:驱动桥壳;静力分析;模态分析;疲劳寿命;优化FEAnalysisandOptimizationofVehicleDriveAxleHousing11122LiuWei，XueKemin，LiPing，DuChangchun＆TangZiyu1.SchoolofMaterialScienceandEngineering，HefeiUniversityof

3、Technology，Hefei230009;2.HefeiAutomobileAxleCo．，Ltd．，Hefei230011［Abstract］AparametricfiniteelementmodelforvehicledriveaxlehousingisestablishedwithANSYS．Thedistributionsofstressanddisplacementareobtainedbystaticanalysisunderthemaximumverticalloadingcondi-tio

4、n．1stto5thnaturalfrequenciesaredeterminedthroughmodalanalysis．Thefatiguelifeandsafetyfactorofthedriveaxlehousingarealsoobtainedviafatiguelifeanalysis．Finallyanoptimizationisconductedonaxlehousingaimedatlightweightingwithgoal-drivenoptimizationscheme．Theresu

5、ltsofverificationbybothFEAandtestshowthattheoptimizedaxlehousinghasapparentlightweightingeffectswithitshigheststressandmaximumdeformationmeetingrequirements．Keywords:driveaxlehousing;staticanalysis;modalanalysis;fatiguelife;optimization驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿

6、［3－4］前言命。本文中采用有限元法对威铃轻型货车后驱动桥汽车轻量化是实现节能减排的重要手段和方壳(假定为整体成形桥壳，非冲焊桥壳，忽略焊接的法，汽车轻量化实质上是零部件轻量化。一方面节影响)在最大垂向力工况下进行强度刚度校核，模态约原材料，降低生产成本;另一方面降低燃油消耗，分析，在此基础上进行疲劳寿命预测，找出驱动桥壳［1］减少排放。目前国内对汽车零部件的设计已经从的潜在危险位置。在保证满足桥壳强度刚度的条件主要依靠经验逐渐发展到应用有限元方法进行强度下，对桥壳进行优化，实现桥壳轻量化。最后对轻量计算和分

7、析阶段。只有结构优化方法能够解决汽车［2］化的结果进行模拟验证，从而确定了较合理的设计生产过程中的高性能、低成本与轻量化的矛盾。方案，由此提高了产品性能，节省了材料，提高了驱驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，并将载荷传给车动桥壳的设计水平，减少了实际试验研究的费用和轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力和横向力，时间，为企业对桥壳改进和新产品开发提供理论也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上的。因此，指导。*安徽省优秀青年科技基金项目(10040606Y21)和安徽省科技攻关

8、计划项目(11010202160)资助。原稿收到日期为2011年2月22日，修改稿收到日期为2011年6月28日。·524·汽车工程2012年(第34卷)第6期1最大垂向力工况静力分析对4.5t江淮威铃轻型货车桥壳进行静力分析，桥壳尺寸参数如下:壁厚8mm，轮距1600mm，板簧距890mm。桥壳材料属性如表1所示。在ANSYSDesignModeler中建立参数化模型(壁厚为设计变量)，在保证有限