驱动桥壳有限元分析

驱动桥壳有限元分析

汽车驱动桥壳的功用是支承并保护主减速器，差速器和半轴等，使左右驱动车轮的轴向相对位置固定，并且支承车架及其上的各总成质量。

1 驱动桥壳设计要求

在设计选用驱动桥壳时，要满足以下设计要求：

（1）应该具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常，并不使半轴产生附加弯曲应力。

（2）在保证强度和刚度的情况下，尽量减小质量以提高汽车行驶的平顺性。

（3）保证足够的离地间隙。

（4）结构工艺性好，成本低。

（5）保护装于其中的传动系统部件和防止泥水浸入。

（6）拆装，调整，维修方便。

2 驱动桥壳类型确定和材料选择

驱动桥壳通常分为整体式桥壳、分段式桥壳，前者强度和钢度较大，便于主减速的装配、调整和维修。普遍用于各类汽车上；多段式桥壳较整体式易于铸造，加工简便，但维修保养不便，汽车较少采用。

本设计选用整体式桥壳。后桥壳体为整体铸造，半轴套管从两端压入桥壳中。后桥壳前部和主减速器连接，后部为可拆式后盖，后桥壳上装有通气塞。

图1 驱动桥壳结构尺寸

1

1

2

本设计中的驱动桥壳总长为1800mm ，簧板距为970mm ，桥壳厚度为8mm ，选用材料为可锻铸铁，牌号为KT350-10，弹性模量为Mpa 61055.1 ，泊松比为0.23，密度为3/7200m kg ，抗拉强度为350Mpa ，屈服强度为200Mpa 。

这种材料有着较高的强度、塑性和冲击韧度，可用于承受较高的冲击，振动及扭转载荷下工作的零件。

3 对驱动桥壳进行有限元分析

ABAQUS 是一套功能强大的有限元分析软件，特别是在非线性分析领域，其技术和特点更是突出，它融结构、流体、传热学、声学、电学及热固耦合、流固耦合等于一体，由于其功能强大，再加上其操作界面人性化，越来越受到人们的欢迎。

在对桥壳进行有限元分析，首先将CATIA 软件设计的驱动桥壳模型导入ABAQUS 软件中，并将上述材料属性添加到模型。

图2 将模型导入ABAQUS 并赋予属性

由于本设计的桥壳为整体式桥壳，整体式桥壳与轮辋在凸缘盘外侧位置通过轴承相连接，因此可以将此处位置的约束看成全自由度约束。桥壳通过板簧座位置与车体相连接，此处位置承受车体载荷。

本设计中车体满轴载荷（后）为6910kg ，考虑到车满载状况下行驶通过不平路面，将受冲击载荷，所以取2.5倍满轴载荷加于板簧座上，即总质量为17275kg ，每个板簧座承受86375kg 。

3

图3 给模型施加边界条件和载荷

采用四面体单元自由划分方式为模型划分网格，单元为C3D4线性减缩积分类型，具有二次位移模式的特征能更真实地反映受力情况。

图4 给桥壳模型划分网格

图5 桥壳模型节点数和单元数

从上图，可以看出有限元桥壳模型节点个数为7663，单元个数为26831。

将划分了网格的有限元模型提交，进行分析计算，结果如下图：

图6 桥壳模型应力分布云图

图7 桥壳模型应力分布云图

4

5

图8 桥壳模型位移分布图

4 结论

计算结果显示表明，应力集中分布在凸缘盘两侧，其中凸缘盘外侧米赛斯最大值为195.6Mpa ，而桥壳模型材料为可锻铸铁KT350-10，屈服应力为200Mpa 。最大应力值小于材料的屈服应力。桥壳的位移变形主要是分布在桥壳的中间部分，并沿两边位移值逐渐减小，图7.7显示最大位移值为0.07488mm ，可见桥壳受力变形位移非常小，满足国标规定的满轴载荷每米轮距最大位移变形不超过 1.5mm 要求。综上分析表明，该桥壳模型满足强度要求。