驱动桥壳有限元结构分析

《驱动桥壳有限元结构分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第1章绪论驱动桥壳是汽车的主要零件之一，作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，它是汽车的主要承载件和传力件，支撑着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。在实际行使中，作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或者车厢上的。同时，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。因此，合理地设计驱动桥壳，使其具有足够的强度、刚度和良好的动态特性，减少桥壳的质量，有利于降低动载荷，提高汽车行驶平顺性和舒适性。1.1国内外研究现状过去工程师在对简单机械结构进行分析时，都耍进行一系列的简化与假设，再采用材料力学、弹性力学或塑性力学的理论

2、进行分析。随着工业技术的迅速发展，有越来越多的复杂结构，包括复杂的儿何形状、复杂的受力状态等问题需要去分析研究，而在工程实际中，这些复杂的问题往往不能求出它们的解析解。⑴要解决这些问题通常有两种途径：一是试验法，通过提出一定假设，回避一些难点，对复杂问题进行简化，使之成为能够处理的问题⑵。然而，由于太多的简化和假设，通常会导致极不准确甚至错误的解答。因此，另一种行之有效的途径就是尽可能保留问题的实际状况，寻求近似的数值解。而在众多的数值方法中，有限元分析法因其突出的优点而被广泛地应用。经过半个多世纪的实践，有限元法已从弹性力学平面问题扩展到空

3、间问题、板壳问题；从静力问题扩展到动力问题、稳定问题和波动问题；从线性问题扩展到非线性问题；从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学等其他连续介质领域；从单一物理场计算扩展到多物理场的耦合计算⑷。它经历了从低级到高级、从简单到复杂的发展过程，目前已成为工程计算最有效的方法之一。2001年，重庆大学的褚志刚等学者对某后桥壳进行了静强度分析计算，结果表明该后桥壳静态分析的应力分布合理，在实际破坏区域内的静态应力很小，但分析结果与该车在实际道路试验中的破坏不相吻合。通过模态分析发现，其前九阶频率与路面谱频率范圉重合，模态振型尤以后背盖与上下壳体

4、的焊接处、半轴套管内端直径渐变处、上壳体倒圆处的变形较大；当桥壳和弹簧系统在垂直激励作用下吋，即通过动态响应分析法，找出桥壳上的动应力集中区，确认破坏的确切位置，与实际情况相吻合。⑸他们通过合理的静力分析和动力分析，寻求驱动桥桥壳结构分析的合理思路和方法,为改进驱动桥的结构设计找到了突破口⑺。2004年东南大学的郑燕萍等对某轻型载货汽车的驱动桥桥壳的三种典型工况进行了系统的有限元分析，得到了理想的应力与变形分布。他们还将有限元分析的结果与用传统方法计算的结果相比较，两者除了在满载通过不平路面的工况下稍有偏差外，其他两种工况都吻合得非常好同进行

5、了驱动桥桥壳的动力学分析，通过驱动桥桥壳有限元模型在自由状态下的模态分析，得到了驱动桥桥壳低阶模态固有频率和振型，且计算结果与试验值吻合较好［io〕过对有限元模型的瞬态分析，得到了桥壳上所有点在瞬态冲击过程中任意时刻的应力值和变形大小，找出车桥在任意时刻的应力分布和变形规律。他们述对驱动桥桥壳台架试验进行了有限元模拟，通过驱动桥桥壳垂直弯曲刚性试验的模拟，得到桥壳各节点的位移量，通过对驱动桥桥壳乖直弯曲静强度试验的模拟，验证了该驱动桥的强度满足国家标准的要求山12003年，山东大学的徐扬等学者根据半轴结构的轴对称性，建立了半轴法兰盘与杆部连接

6、结构的二维轴对称有限元模型，通过改变其结构参数进行相应的分析，并将分析结果绘制成图表，得到了半轴结构参数对过渡处应力集中系数的影响规律。1・2立题意义及研究内容1-2.1立题意义当今汽车制造业面临的主要挑战是买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快。汽车产品开发的一个主要手段就是变型设计，即以现有产品为基础，保持基本结构和功能不变，对其局部结构、尺寸或配置进行一定范围内的变动和调整，以此快速形成适应市场需求的新产品。驱动桥是汽车中的重要部件，它承受着来自路面和悬架之间的一切力和力矩，是汽车中工作条件最恶劣的总成之一，如果设计不当会造成严重的

7、后果。为保证驱动桥壳变型设计的可行性和工作的可靠性，在变型设计过程屮必须对其应力分布、变形、关键部位的动应力等进行计算和校核。变型设计是一个反复修改和调整的过程，每次修改设计都需要重新建立分析模型，而这是一个费时费力的工作。如果能够在对汽车驱动桥模型深人研究的基础上，建立汽车驱动桥有限元模型，并利用主模型技术建立几何模型与有限元分析模型的关联性，使有限元模型能够自动更新，就可以避免重复建模带来的麻烦。1.2.2本文的主要研究内容(1)利用UG建立驱动桥壳的几何模型，为建立驱动桥壳的有限元模型奠定基础。(2)分析使用ANSYS对几何模型进行检查

8、与修改，在对驱动桥壳几何模型修改的基础上，建立驱动桥壳的有限元模型。(3)通过ANSYS对驱动桥壳进行静态分析，分析所得到的结果，通过对比验证建立的有限元模型的合理