毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析

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汽车驱动桥壳的有限元分析和优化

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：动桥壳；力分析；态分析；劳寿命；驱静模疲优化ＦＡｎｌｓｓａｄＯｐｉｚｔｎｏｈｃｅＤｒｖｌｕｉｇＥａｙｉｎｔｍｉａｉｆＶｅｉｌｉｅＡｘｅＨｏｓｎｏ
ｄｓｒｂｉｎｆｓｒｓｎｉｐａｅｎｒｂａｎｄｂｔｔｃａａｙｉｎｅｈｅｍａｉｍｅｔｃｌｌａｉｇｃｎｉｉｔｉｕｔｓｏｔｅｓａｄｄｓｌｃｍｅｔａｅｏｔｉｅｙｓａｉｎｌｓｓｕｄｒｔｘｍｕｖｒｉａｏｄｎｏｄ — ｏ
ｔｏｉｎ．１ｔｔｔｔｒｌｆｅｕｎｉｓａｅｄｔｒｉｅｈｏｇｄｌａａｙｉ．Ｔｈａｉｕｅｌｆｎａｅｙｆｃｏｆｔｅｏ５ｈｎａｕａｒｑｅｃｅｒｅｅｍｎｄｔｒｕｈｍｏａｎｌｓｓｓｅｆｔｇｉａｄｓｆｔａｔｒｏｈｅ
ｄｉｅａｌｏｓｎｒｌｏｏｔｉｅｉａｉｕｉｎｌｓ．ＦｎｌｎｏｔｚｔｎｉｃｎｕｔｄＯｌａｌｏｓｎｒｘｅｈｕｉｇａｅａｓｂａｎｄｖａｆｔｅｌｅａａｙｉｖｇｆｓｉａｌａｐｉａｉｓｏｄｃｅｉｘｅｈｕｉｇｙｍｉｏ
ＬｉＷｅ，Ｘｕｍｉ，ＬｉＰｉ，ＤｕｕｉｅＫｅｎｎｇＣｈａｃｎ＆ＴａｙｎｇｈｕｎｇＺｉｕ

驱动桥壳毕业设计

驱动桥壳毕业设计【篇一：驱动桥毕业设计111】某型重卡驱动桥设计摘要驱动桥是构成汽车的四大总成之一，一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成，它位于传动系末端，其基本作用是增矩、降速，承受作用于路面和车架或车身之间的力。

它的性能好坏直接影响整车性能，而对于载重汽车显得尤为重要，采用传动效率高的单级减速驱动桥已经成为未来载重汽车的发展方向。

本文参照传统驱动桥的设计方法进行了载重汽车驱动桥的设计本次设计首先对驱动桥的特点进行了说明，根据给定的数据确定汽车总体参数，再确定主减速器、差速器、半轴和桥壳的结构类型及参数，并对其强度进行校核。

数据确定后，利用autocad建立二维图，再用catia软件建立三维模型，最后用caita中的分析模块对驱动桥壳进行有限元分析。

关键词：驱动桥；cad；catia；有限元分析abstractdrivie axle is one of the four parts of a car, it is generally constituted by the main gear box, the differential device, the wheel transmission device and the driving axle shell and so on it is at the end of the powertrain.its basic function is increasing the torque and reducing speed and bearing the force between the road and the frame or body.its performance will have adirect impact on automobile performance,and it is particularly important for the truck. using single stage and high transmission efficiency of the drive axle has become the development direction of the future trucks.this article referred to the traditional driving axles design method to carry on the truck driving axles design.in this design,first part is the introduction of the characteristics of the drive axle,according to the given date to calculate the parameters of the automobile,then confirm the structure types and parameters of the main reducer, differentialmechanism,half shaft and axle housing,then check thestrength and life of them.after confirming theparameters, using autocad to establish 2 dimensionalmodel,then using catia establish 3 dimensional model. finally using the analysis module in catia to finite element analysis for the axle housing.key words: drive axle;cad;catia;finite element analysis目录1 绪论 (1)1.1 驱动桥简介 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 驱动桥设计要求 (1)2 驱动桥设计 (3)2.1 主减速器设计 (3)2.1.1 主减速器的结构形式 (3)2.1.2 主减速器的减速形式 (4)2.1.3 主减速器主，从动锥齿轮的支撑方案 (4)2.1.4 主减速器基本参数选择与计算载荷的确定 (6)2.2 差速器设计 (17)2.2.1 对称锥齿轮式差速器工作原理 (17)2.2.2 对称式圆锥行星齿轮差速器的结构 (17)2.2.3 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (18)2.3 驱动半轴的设计 (23)2.3.1 结构形式分析 (23)2.3.2全浮式半轴的结构设计 (24)2.3.3 全浮式半轴的强度计算 (24)2.3.4 半轴的结构设计及材料与热处理 (25)2.3.5 半轴花键的强度计算 (25)2.4 驱动桥壳的设计 (26)2.4.1整体式桥壳的结构 (27)2.4.2 桥壳的受力分析与强度计算 ......................................... 27 3 catia三维建模 ........................................ 错误！未定义书签。

基于UG的玩具汽车外壳三维设计毕业设计论文

成都工业学院毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于UG的玩具汽车外壳的三维设计与数控加工系部名称：机电工程系专业：数控技术班级：11422***名：***学号：07***师：***二O一四年五月摘要本课题是基于UG的玩具汽车的三维设计与数控加工。

本文首先解释了为什么会选用UG来进行零件的造型设计，在众多三维设计软件中，UG软件有什么优势。

然后对玩具汽车进行三维造型设计，列出设计过程中的注意事项和遇到的问题。

由于本模型是塑料模型，设计模具时选用注塑模具。

模具设计的基本步骤为加载部件、初始设置、分型前的准备、创建分型线、创建分型面、抽取型芯型腔区域、创建型芯和型腔。

整个过程有两种方法。

一种是手动分型，利用建模环境自带的命令完成分型。

另一种是自动分型，用开始命令里的注塑模向导来按照提供的步骤来分型。

随后是对型芯和型腔的加工。

利用UG软件对零件的加工，生成刀轨，并导出程序在宇龙数控仿真上模仿真实加工。

加工工艺编制需要对零件的材料，加工内容等特性进行分析。

对在数铣加工的部分编写加工工艺卡片，和工序卡片。

对不能数铣加工的部分，设计电极，采用电火花成型加工。

关键词：UG、三维建模、分型、工艺、电极设计、刀路设计、宇龙仿真AbstractThis topic is the 3D design and NC machining of the toy car based on UG. Design this paper explains why UG was selected in many parts, 3D design software, UG software has what advantage. Then the three-dimensional modeling design for toy cars, and the problem encountered in the design process of the considerations listed.Because the model is a plastic model selection of injection mold, mold design. The basic process of die design for load components, initial setting, type of preparation, create parting line, create parting surfaces, extraction of core and cavity area, to create the core and cavity. The whole process has two kinds of methods. A manual type, using the modeling environment with the command finished typing. Another is the automatic classification, with start wizard injection command to follow the instructions provided to typing. Then is the processing of the core and cavity. The parts of the processing using UG software, tool path generation, and export procedures in the Yulong NC simulation imitating the real machining. The preparation processing of parts of the material, carries on the analysis processing characteristics. The number of milling part of the preparation of machining process card, and process card. The number of not milling machining parts, design of electrode, using edm.Keywords: UG, 3D modeling, classification, process, electrode design, tool path design, Yulong simulation目录摘要 (2)第一章概论 (5)1.1 简介 (5)1.2对汽车加工的基本要素 (5)1.3 汽车材料及性能 (6)1.4课题的任务及技术 (8)1.5课题的目的及意义 (9)第二章玩具汽车外壳的三维设计 (10)2.1 UG软件的介绍 (10)2.2 零件的测绘 (10)2.4 完成主要零件的公母模设计 (15)第三章玩具汽车主要零件的制造工艺设计 (19)3.1、型芯的数控加工工艺设计 (19)3.2、型腔的数控加工工艺设计 (26)3.3、主要零件的公母模零件的电极设计 (28)第四章主要零件的铣加工仿真 (29)4.1 仿真加工的目的和分类 (30)4.2加工程序 (30)4.3宇龙仿真软件 (31)第五章绘制产品与相应的工程图 (35)5.1、绘制工程图的主要步骤 (35)第六章结论与探究 (38)主要参考文献 (39)第一章概论1.1 简介中国的电动玩具车在经过多年的市场培育和宣传后，同时现在随着技术的不断的发展，新产品的不断出现，电动玩具车已成为男孩子们玩具中最主力的玩具。

汽车桥壳的有限元分析毕业设计

汽车桥壳的有限元分析毕业设计洛阳理工学院毕业设计（论文）汽车桥壳的有限元分析摘要随着汽车工业的高速发展，对汽车性能的要求越来越高，这使得传统的驱动桥桥壳的设计计算方法已经无法满足现代汽车设计的需要。

电子计算机的出现以及有限元的飞速发展为驱动桥壳的结构性能的计算分析带来了新的革命。

由于驱动桥桥壳是汽车重要的承载件和传力件，桥壳的性能和疲劳寿命直接影响着汽车的有效使用寿命。

因此，驱动桥壳应有足够的强度、刚度和良好的疲劳耐久特性。

合理设计驱动桥壳也是提高汽车安全性和舒适性的重要措施。

论文利用Pro/E建模软件建立高顶单胎14A-B型汽车驱动桥壳的3D模型，采用最新的ANSYS协同仿真有限元平台，按国家驱动桥壳台架试验的标准，在计算机中对5.0mm、6.0mm、6.5mm三种厚度驱动桥壳进行有限元分析，其中包括垂直弯曲刚度和静强度的分析。

有限元分析结果表明，5.0mm厚桥壳的垂直静强度不符合规范要求，6.0mm、6.5mm厚的两种桥壳满足规范要求。

最后，结合工程实例做了桥壳的失效分析，找出桥壳失效的原因是垂直静强度不够、某些装配部位应力过大。

并提出相应的改进意见，以供参考。

关键词：驱动桥桥壳，ANSYS，垂直弯曲刚度，静强度，失效分析I洛阳理工学院毕业设计（论文）AUTOMOBILE BRIDGE SHELL FINITE ELEMENTANALYSISABSTRACTWith the auto industry high speed development, the function to the automobiledemands more and more highly, the feasible tradition designs of the auto mobile drive axle housing already haven’t satisfy the request that modemdesigns. The calculation analysis that the electronic computer appearing develops at full speed for the structure designs as well as finite element method after has brought about new revolution.Since the axle housing is mainly carrying and passing components of thevehicle, the axle housing function and fatigue life have direct impact to effective automobile useful time, the axle housing should have sufficient intensity, stiffness and well durable fatigue property. Therefore, the axle housing designs are also to improve automobile safety and the comfortableness importance rationally methods.The thesis makes use of Pro/E software building the 3D models of 14A-Btype’s axle housing. Using ANSYS workbench FEA simulated platform, according to the national standard of drive axle housing tests, three types thickness drive axle housing has simulated by FEA on 5.0mm, 6.0mm, 6.5mm inthe computer has included vertical curves just degree and start intensity analysis. Static analysis of result indicates that the perpendicularityintensity and fatigue strength of the 5.0mm axle housing is unqualified, 6.0mm, 6.5mm two types’ axle housing come up to the national standard. End, wedge bonding engineering solid instance the lapse that made bridge housing analysis, finding out the reason of bridge housing lapse is perpendicular stat intensity not enough and some assembly part stress over big. And the submissions correspond of betterment opinion to provide a reference.KEY WORDS: Drive axle housing, ANSYS Workbench, The vertical curves just a degree, Quiet intensity, Failure analysisII洛阳理工学院毕业设计（论文）目录前言 ........................................................................... ....................... 1 第1章绪 (2)1.1汽车桥壳的分类和机构特征概述 (2)1.2.1 国外CAE的发展和现状论述 ..................................... 3 1.2.2国内CAE分析的发展和现状 ..................................... 4 1.3 本课题的工程背景和研究意义 ............................................. 4 1.4 本文的主要研究内容和技术路线 (5)1.4.1 本文的主要研究内容...................................................5 1.4.2 技术路线流程图........................................................... 5 1.5 小结 ........................................................................... ............. 6 第2章有限元基本方法和桥壳有限元模型. (7)2.1 有限元基本方法及其计算工具简介 (7)2.1.1 有限元方法及其理论...................................................7 2.1.2 ANSYS系列通用有限元软件 ...................................... 8 2.2 14A-B型汽车桥壳的实体模型和有限元模型 .. (10)2.2.1 桥壳实体模型 ............................................................ 10 2.2.2 有限元模型、网络划分和单元介绍 ......................... 11 2.2.3 驱动桥桥壳模型材料介绍......................................... 12 2.3 小结 ........................................................................... ........... 12 第3章驱动桥的受力特征及结构静力分析.. (14)3.1 汽车驱动桥桥台试验 (14)3.1.1 驱动桥桥壳垂直弯曲刚度和静强度试验简介 ......... 14 3.1.2 垂直弯曲刚度和静强度试验评估指标 ..................... 14 3.2 桥壳受力特征.. (15)3.2.1 约束情况 (15)3.2.2 载荷施加方式 ............................................................16 3.3 有限元分16III1.2 汽车桥壳CAE分析的研究和发展 (3)洛阳理工学院毕业设计（论文）3.4 小结 ........................................................................... ........... 18 第4章静力分析结果 (19)4.1 垂直弯曲刚度分析结果对比...............................................19 4.2 垂直弯曲静强度分析结果对比 ........................................... 22 4.3 小结 ........................................................................... ........... 25 第5章桥壳失效原因及改进意见 (27)5.1 分析失效原因的目的........................................................... 27 5.2 分析的一般步骤 (27)5.3 失效原因及改进意见........................................................... 27 5.4 小结 ........................................................................... ........... 28 结论 ........................................................................... ..................... 29 谢辞 ........................................................................... ....................... 30 参考文献 ........................................................................... ................. 31 附录 ........................................................................... (32)IV洛阳理工学院毕业设计（论文）前言汽车驱动桥是汽车主要的传力件和承载件，它不仅要把发动机输出的扭矩传递到车轮以驱动汽车行驶，还要承受汽车以及路面的各种力和扭矩，因此要有足够的强度、刚度和疲劳强度。

UG四驱车模型_毕业设计论文正稿

毕业设计说明书题目：四轮驱动赛车目录一概述 (6)1—1玩具的市场调查 (6)1—2四驱车简介 (6)1—3开展玩具四驱车科普活动的社会意义 (7)1—4玩具四驱车开发的前景 (7)1—5毕业设计题目的确定 (8)二玩具四驱车的UG实体建模 (8)2— 1 电动机. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82— 2 开关. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .132— 3 电机套. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .143— 1 电池. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183— 2 车身的基本套装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .20 3— 3 车壳的实体形成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .214—1玩具四驱车零部件的UG实体图 (25)4—2玩具四驱车的装配图 (33)4—3玩具四驱车的爆炸图 (34)三、结论 (36)四、参考文献 (37)摘要本毕业设计的主要目的是为了开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好。

本毕业设计主要内容是设计按真四驱车缩小32倍对四驱车进行仿真设计造型.因考虑成本且实现运动和仿真.本设计简化了其结构而设计的四轮驱动模型车。

驱动桥壳有限元结构分析

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，都要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，包括复杂的几何形状、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。

[1]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[2]。

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[4]。

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围重合，模态振型尤以后背盖与上下壳体的焊接处、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时，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。

基于有限元方法的载货汽车驱动桥壳分析(毕业设计用)

$&$0#** %
桥壳的位移变形符合 *汽车驱动桥台架实验评价指标 +(1234’()/$+++ $ 要求的每米轮距最大变形小于 $&’** " (! $ 应力分析在汽车侧翻的临界状况时 ! 轮毂内轴承内侧位置存在着最大应力 ! 其值为 ’%(,-.! 小于轮毂轴管
图 ! 冲击荷载作用下桥壳应力图 (-.$
!"# 桥壳承受最大铅垂力工况分析
对桥壳承受最大铅垂力 # 即冲击载荷 ! 按 !&’ 倍满载轴荷 $ 工况下 ! 对该桥壳作变形和应力分析 % 图
( &图 ) 分别为冲击载荷作用下的桥壳应力和整体变
$&#!+** ) 桥壳纵向最大位移发生在汽车以最大牵
引力行驶时 ! 两端与中央沿纵向的最大相对位移为
材料的屈服强度 50’,6.) 在冲击载荷作用下 ! 最大应力发生在桥壳钢板弹簧座附近 ! 其值为 7+),6. ! 小于桥壳材料的屈服强度 ()’,6." 桥壳的强度符合要求 " 根据以上结论可知 ! 该桥壳的强度和变形均符合要求 "
% 结束语
通过有限元模拟方法 ! 分析了汽车驱动桥壳在不同工况下对应的应力和变形 ! 为汽车驱动桥的强度评价及疲劳寿命估算提供了所需数据 ! 也为汽车安全运行提供了必须的依据 " 同时 ! 有限元方法的利
’-F,F "对某整体式桥壳进行应力场和位移场分析 "
并验证其设计的合理性 ’
图 " 驱动桥壳静力简图
" 驱动桥壳受力分析及强度计算
桥壳可被简化为一空心横梁 " 两端经轮毂轴承支承于车轮上 ’ 在静力状态下 % 钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧上载荷 7 ) 而沿左右轮胎的中心线 " 由

毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析

毕业设计（论文）汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析JIU JIANG UNIVERSITY毕业论文题目汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析英文题目 Modeling by UG and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing 院系机械与材料工程学院专业车辆工程姓名班级指导教师摘要本篇毕业设计(论文)题目是《汽车驱动桥壳建模UG及有限元分析》。

作为汽车的主要承载件和传力件,驱动桥壳承受了载货汽车满载时的大部分载荷,而且还承受由驱动车轮传递过来的驱动力、制动力、侧向力等,并经过悬架系统传递给车架和车身。

因此,驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。

本课题以重型货车驱动桥壳为对象,详细论述了从UG软件中的参数化建模,到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。

并且通过对桥壳在不同工况下的静力分析和模态分析,直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。

从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下,为桥壳设计提出可行的措施和建议。

【关键词】有限元法,UG,ANSYS ,驱动桥壳,静力分析,模态分析AbstractThis graduation project entitled “Modeling and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing”. As the mainly carrying and passing components of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.The article studies based on heavy truck driver axle ,discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the different main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and recommendations in drive axle housing design.Plans to establish thet hree---dimensional model by UG, to make all kinds of emulation analysis by Ansys.【Key words】 Finite element method,UG,ANSYS,Drive axlehousing,Static analysis,Modal analysis目录前言 1第一章绪论 21.1 汽车桥壳的分类 21.2 国内外研究现状 31.3 有限元法及其理论 51.4 ansys软件介绍 71.5 研究意义及主要内容 91.6 本章小结 10第二章驱动桥壳几何模型的建立 11 2.1 UG软件介绍 112.2 桥壳几何建模时的简化处理 11 2.3 桥壳几何建模过程 122.4 本章小结 24第三章驱动桥壳静力分析 25 3.1 静力分析概述 253.2 静力分析典型工况 253.3 驱动桥壳有限元模型的建立 27 3.3.1 几何模型导入 273.3.2 材料属性及网格划分 283.4 驱动桥壳各工况静力分析 293.4.1 冲击载荷工况 293.4.2 最大驱动力工况 323.4.3 最大侧向力工况 343.5 本章小结 37第四章驱动桥壳模态分析 384.1 模态分析概述 384.2 模态分析理论 384.3 驱动桥壳模态分析有限元模型的建立 40 4.4 驱动桥壳模态分析求解及结果 41 4.5 驱动桥壳模态分析总结 474.6 本章小结 47结论 48参考文献 50致谢 52前言在桥壳的传统设计中,往往采用类比方法,对已有产品加以改进,然后进行试验、试生产。

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因此,驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。

本课题以重型货车驱动桥壳为对象,详细论述了从UG软件中的参数化建模,到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。

并且通过对桥壳在不同工况下的静力分析和模态分析,直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。

从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下,为桥壳设计提出可行的措施和建议。

为安全起见,一般要加大安全系数,这使得生产周期延长设计成本增加,而且生产出来的产品往往质量过大。

本课题基于Ansys软件用有限元法分析驱动桥壳,为以后驱动桥壳减重、优化等奠定一定基础。

第一章绪论汽车桥壳的分类汽车通常由发动机、底盘、车身和电器设备四部分组成。

其中底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四个部分组成,而汽车驱动桥是传动系中不可缺少的组成部分。

汽车驱动桥壳是汽车上重要的承载构件之一,其主要作用有:支撑并保护主减速器、差速器和半轴等,使左右车轮的轴向间距相对固定;与从动桥一起支撑车架以及以上的部件总质量;汽车行驶时,承受由车轮传来的路面反作用力和力矩并经悬架传给车架,驱动桥应有足够的强度和刚度且质量小,并便于主减速器的拆装和调整。

由于桥壳的质量和尺寸比较大,制造较困难,故其结构形式在满足使用要求的前提下应尽可能便于制造。

驱动桥壳分为整体式桥壳,分段式桥壳两类。

整体式桥壳由于制造方法不同可分为几种:整体铸造、钢板冲压焊接、中段铸造两端压入钢管、钢管扩展成型等形式。

整体式桥壳的结构如图1-1所示,本课题分析的重型载货汽车驱动桥壳就属于此类。

图1-1 东风EQ109OE汽车驱动桥壳1-半轴套管;2-后桥壳;3-放油孔;4-后桥壳垫片;5-后盖6-油面孔;7-凸缘盘;8-通气塞2、分段式桥壳分段式桥壳一般由两段组成,也有三段甚至多段组成的,各段之间用螺栓连接。

它主要由铸造的主减速器、壳盖、两个钢制半轴套筒及凸缘组成。

有的分段式桥壳之间可以相对移动,采用独立悬架。

分段式桥壳比整体式桥壳易于铸造,加工简单,但维修不便。

当拆卸主减速器时,必须把整个驱动桥从汽车上拆下来。

分段式桥壳多用于中型汽车和轻型汽车上。

1.2 国内外研究现状驱动桥是工程机械底盘的重要部件,其性能直接影响着机械的整体性能。

大量实践表明,由于受力复杂,驱动桥壳是各种车辆上比较容易出现破坏的部件之一。

因此,国内外都对此进行了大量的研究,主要集中于以下几个方面。

1)有限元法有限元法由于能够解决结构形状和边界条件都非常任意的力学问题,因而在实际中得到广泛应用,成为一种可靠的新的数值计算方法,并取得许多实际效益。

在车辆设计中,有限元法也得到应用。

应用有限元法,对车辆的所有结构件、零部件,可以进行刚度、强度、稳定性分析,可以进行模态分析再现振动模态,进一步可以计算动态响应,较真实地描绘出动态过程。

设计驱动桥壳时,作为车辆的主要承载构件之一,驱动桥壳形状和受力都很复杂,因此,要精确计算出驱动桥壳各状态下各处的应力是很困难的。

过去,主要是通过对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验,考核桥壳强度和刚度。

有时还采用在桥壳上贴应变片的电测方法,让车辆在典型路段上满载行驶或典型工况下工作,以测定桥壳的应力。

这些方法只有在有桥壳样品的情况下才能使用,而且需要付出相当大的人力、物力和时间。

或者将桥壳看成是一简支梁,校核某些特定断面的最大应力值。

我国通常推荐将桥壳复杂的受力状况简化在典型工况下,只要桥壳的强度得到保证,就认为该桥壳在车辆的各种行驶条件下是可靠的。

传统的桥壳强度的计算方法,只能近似计算出桥壳某一断面的应力平均值,不能完全反映桥壳上应力及其分布的真实情况。

因此,这种方法仅用于对桥壳强度的验算,或用来与其它车型的桥壳强度进行比较,而不能用于计算桥壳上某点的真实应力值。

有限元法作为一种现代化的结构计算方法,在一定的前提条件下,可以计算出机械产品各处的位移、应力和应变。

在国外,二十世纪七十年代前后,有限元方法逐渐在车辆桥壳的强度分析中得到应用。

如美国的机械研究所、万国汽车公司等,都曾经使用有限元法计算过桥壳的强度。

使用有限元法对车辆驱动桥壳进行强度分析,只要计算模型简化得合理,受力与约束条件处理恰当,就可以得到比较理想的计算结果。

而且,可以得到比较详细的应力和变形的分布情况,以及应力集中区域和应力变化趋势,这些都是传统方法难以做到的。

因此,在驱动桥壳设计中,应用有限元法具有重要的意义。

通过对驱动桥壳进行有限元分析计算,既可以分析驱动桥壳的变形、应力、应变、强度与刚度等情况,也可以分析比较各种设计方案,在保证强度与刚度的前提下,为结构的减重、改进以及优化设计提出可行的措施和建议。

下面结合一些学者在驱动桥壳上做的有限元研究成果来具体介绍一下有限元法在驱动桥壳设计过程中进行分析、评估和校核中的应用:1 驱动桥壳垂直弯曲的静力分析主要是计算桥壳的垂直弯曲强度和刚度。

郑燕萍在有限元中将桥壳两端固定,在弹簧座处施加载荷,得出结论:当桥壳承受满载轴荷时,每米轮距最大变形量不超过1.5mm,强度足够;龙慧对装载机的前驱动桥壳进行了垂直弯曲的有限元强度分析,计算出桥壳应力、变形分布和应力集中,为提高驱动桥壳的承载能力和新产品的开发提供了较为可靠的依据。

2 驱动桥壳模态分析驱动桥壳模态分析主要通过计算,得到整个驱动桥壳在自由状态下的固有频率与固有振型,以分析驱动桥壳的动态特性。

陈朝阳介绍了多输入/多输出理论模态分析的基本方法,并用该方法对模型进行了计算,得到其理论解;同时又对该模型进行了实验模态分析,得到了实验解。

两种解的误差很小,说明该理论分析方法完全可以应用于驱动桥的模态分析中。