汽车起重机驱动桥桥壳静态与模态分析
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 Ｆ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｈ ｃ ｅ Ｄｒｖ ｌ ｕ ｉ ｇ Ｅ ａ ｙ ｉ ｎ ｔｍｉａ ｉ ｆ Ｖｅ ｉｌ ｉ ｅ Ａｘ ｅ Ｈｏ ｓｎ ｏ
ｄ ｓｒｂ ｉ ｎ ｆｓｒ ｓ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｂ ｔｔｃ ａ ａｙ ｉ ｎ ｅ ｈｅ ｍａ ｉ ｍ ｅ ｔｃ ｌ ｌａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｉｔｉ ｕｔ ｓ ｏ ｔｅ ｓ ａ ｄ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｙ ｓａｉ ｎ ｌ ｓｓ ｕ ｄ ｒ ｔ ｘ ｍｕ ｖ ｒｉａ ｏ ｄ ｎ ｏ ｄ — ｏ
ｔｏ ｉｎ． １ ｔｔ ｔ ｔ ｒ ｌｆｅ ｕ ｎ ｉ ｓ ａｅ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｈ ｏ ｇ ｄ ｌａ ａｙ ｉ． Ｔｈ ａｉｕｅ ｌｆ ｎ ａｅｙ ｆｃ ｏ ｆｔ ｅ ｏ ５ ｈ ｎａｕ ａ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｒ ｅｅ ｍ ｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｍｏ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｅ ｆｔｇ ｉ ａ ｄ ｓ ｆ ｔ ａ ｔｒ ｏ ｈ ｅ
ｄ ｉ ｅ ａ ｌ ｏ ｓｎ ｒ ｌｏ ｏ ｔ ｉ ｅ ｉ ａｉｕ ｉ ｎ ｌ ｓ ． Ｆ ｎ ｌ ｎ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｉ ｃ ｎ ｕ ｔｄ Ｏｌａ ｌ ｏ ｓｎ ｒ ｘｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ａｓ ｂ ａｎ ｄ ｖ ａ ｆｔ ｅ ｌ ｅ ａ ａｙ ｉ ｖ ｇ ｆ ｓ ｉ ａｌ ａ ｐ ｉ ａｉ ｓ ｏ ｄ ｃ ｅ ｉ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｙ ｍｉ ｏ
Ｌｉ Ｗ ｅ ，Ｘｕ ｍ ｉ ，ＬｉＰｉ ，Ｄｕ ｕ ｉ ｅ Ｋｅ ｎ ｎｇ Ｃｈａ ｃ ｎ ＆ Ｔａ ｙ ｎｇ ｈｕ ｎｇ Ｚｉ ｕ
基于ANSYS Workbench的驱动桥壳模态分析
作者简介 ： 源 ， 福 建龙岩人 ， 谢 男， 工程师、 讲师 ， 主要研 究方 向： 机械设计及制造。
１ ２
无 阻 尼 自由振动 方程 计 算结 构 的 固有 特性 ，由式
（） 得： １可
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汽车的安全 性和可靠性 具有重要 的意义 。【２ －】 ＿
２ 冲焊桥 壳的有 限元分析模型
图 １ 桥 壳有 限元分析模型
３ 模 态分析理 论
冲焊桥壳 是一个 复杂 的焊接 结构 ， 实际模 型 在
的基础上建 立正确 的有 限元 模型 。 是正确 进行 有限 元 分析 的前 提条件 。 因此在 建立 冲焊桥壳有 限元 模 型时 ，既要 如 实反 映桥 壳实 际 结构 的重 要力 学 特 性 ，又要尽 量采用 较少 的单 元和 简单 的单 元形 态 。
刚度 矩 阵 ；Ｐ ｆｌ ｛ （）为激 振 力 向量 ；菇 ｆ｝｛ ￡） ｛ （）、 （）、
度 和模态 ， 为桥壳 的结构设计 提出可行 的措施 。 由于驱 动桥壳 的结构形 状极 为复杂 。 而有 限元 软件 的几何 建模功 能相 当有限 ， 以方便 地对 其建 难 模 。因此 ，本 文采用 Ｓｌｗ ｒｓ ｏｄ ｏｋ 对桥壳进 行 三维建 ｉ 模 ，然 后 通过 Ａ Ｓ ＳＷｏｋｅｃ 入接 １读入 实 Ｎ Ｙ ｒｂｎｈ输 ： ３
车桥 是车辆 重要的承载件 和传力件 。 它起支撑 车 辆荷 重 、 动力传 导 到驱动 轮上 的作 用 。 车辆 将 是
上各 种复杂力 的集合点 。 传统 的结构设计 多是基 于 静力 分析 的结 果 。 照相应 的强度 理论进 行 的。但 按
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。
小型轮装驱动桥壳的动静态性能仿真分析
小型轮装驱动桥壳的动静态性能仿真分析黄榕清【摘要】为了验证小型轮装驱动桥桥壳新型设计方案的合理性, 提出了基于Hyperworks有限元分析方法的桥壳动静态性能仿真分析. 介绍了静力仿真中驱动桥壳体在3种典型工况和动态性能中约束的模态. 所有的静动态性能仿真都采用有限元分析软件Hyperworks进行,针对仿真的结果进行分析,确定了小型轮装驱动桥桥壳设计方案. 该方案符合设计要求.%In order to verify the rationality of the new design scheme of the drive axle housing in min wheel loader, the static performance simulation analysis method of axle housing is presented based on the Hyperworks finite element analysis. The model analysis of the driving axle housing in 3kinds of typical operating conditions and dynamic performance is mainly introduced. All static and dynamic performance simulation is carried out by using the Hyperworks. According to the results of the simulation analysis, the design scheme of drive axle housing is determined to meet the design requirements for mini wheel loader.【期刊名称】《宁波职业技术学院学报》【年(卷),期】2015(019)006【总页数】4页(P95-98)【关键词】有限元分析;桥壳;静力分析;模态分析【作者】黄榕清【作者单位】三明职业技术学院机械电子系,福建三明 365000【正文语种】中文【中图分类】TH16小型轮装驱动桥位于传动系统的末端，其基本功能是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩，将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动车轮具有行驶运动学所要求的差速功能，同时驱动桥还要承受作用于路面和车架之间的垂直力、纵向力、横向力及其力矩。
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 ElementAnalyzing of AutomobileDrive 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This 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 (2)1.1 汽车桥壳的分类 ..................... 错误!未定义书签。
驱动桥壳优化设计与分析
驱动桥壳优化设计与分析作者：姚哲皓刘金项海涛李伟戴丽红来源：《汽车科技》2017年第02期摘要：本文针对桥总成生产实际问题对某驱动桥壳结构进行优化，通过建立驱动桥壳的有限元模型，分析比较了优化前后桥壳的静强度和静剐度。
研究了优化后桥壳的模态，计算了优化后桥壳的疲劳寿命，并通过台架试验进行验证。
关键词：驱动桥壳；刚强度；模态；疲劳1.引言驱动桥壳在商用车运输时承受着整车的重力与地面的反力，只有其强度和刚度达到要求，才能保证主减速器中各齿轮正常工作。
同时为了适应整车不同工况下的应用，桥壳结构应能满足桥总成不同配置下的安装需求，使安装和拆卸易损件时更加便捷。
本文通过生产实际问题对某牵引车后驱动桥壳结构进行更改，消除了由于结构限制造成的拆装困难情况，并采用Hypermesh分析软件对优化前后桥壳模型进行了刚度与强度分析，对优化后的桥壳进行了模态和疲劳分析，验证优化后桥壳性能。
2.桥壳有限元模型的建立某牵引车后桥要求采用气室后竖以免倒车过程中造成磕碰，这种布置使左右调整臂分置于后盖两侧，如图1（a）所示。
由于空间有限，拆卸调整臂时需将轮端整个拆下来，桥总成上车之后作业困难，更换费时费力，同时拆掉轮端之后需重新加注齿轮油，大大提高了维护成本。
优化之后的桥壳结构如图1（b），可以方便的将调整臂向后盖一侧抽出，简单易行。
某商用车驱动桥相关参数如表1所示。
桥壳为插管式式桥壳，桥壳本体和后盖采用同一材料铸造加工，材料属性如表2所示：在Hypennesh软件中建立驱动桥壳优化前后的模型，并进行前处理，施加边界条件的部位保持原模型特征，其他部位的特征需进行一定简化，提高计算效率。
优化前后桥壳网格划分时采用四面体网格如图2所示，有限元模型分别有1177760和1415734个网格单元。
3.驱动桥壳有限元分析仿真分析采用台架试验的方式，将桥壳平放台架上，支点位于轮距位置，力点位于钢板弹簧上表面。
3.1桥壳刚度与强度分析载货汽车驱动桥壳在进行刚度分析时，按单倍满载轴荷计算桥壳垂直方向位移量，保证其单倍满载轴荷下的每米轮距变形值不超过0.7mm/m；强度分析时，采用2.5倍满载轴荷下计算应力值，保证该载荷下其最大综合应力不大于材料的抗拉强度。
基于ug的某汽车驱动桥壳静力学分析
115
汽车实用技术
1 汽车后座的静力学分析
1.1 有限元模型的建立 其中材料的弹性模量为 2×105MPa，泊松比为 0.28，材
10.16638/ki.1671-7988.2020.04.037
基于 UG 的某汽车驱动桥壳静力学分析*
许星月 1，陈晨 1，苏蓉 1,2，韩晓标 1，尹宗军 1*，王清清 1
（1.安徽信息工程学院 机械工程学院，安徽 芜湖 241100；2.安徽信息工程学院 校办公室，安徽 芜湖 241100）
摘 要：文章通过 UG 仿真下的有限元分析对后驱动桥壳进行了结构静力学分析，得到了桥壳在四种典型工况下的 的应力应变云图。结果表明该驱动桥壳满足强度要求和最大变形量的要求，该研究对驱动桥的结构设计具有一定的 学术价值。 关键词：驱动桥壳；有限元；静力学分析 中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)04-115-04
汽车以最大牵引力（驱动力）行驶时，不考虑侧向所受 到的力，且发动机工作在最大转矩，该工况桥壳承受垂直力 和轮胎切向最大牵引力。
稳定性等会有明显的提升。 吴超[1]运用有限元法研究了驱动桥壳在最大铅垂力工况
下的静力分析。杨朝会[2]对载货汽车驱动桥壳进行了强度计 算和有限元模拟分析，得出了零件的应力和变形分布。刘为 [3]认为传统的桥壳设计采用经验设计的方法，存在设计周期 长，成本高等弊端。随着计算机和 CAE 技术的发展，有限元 分析技术越来越多的应用于桥壳设计和分析中。王文竹[4]通 过对驱动桥壳进行有限元分析，分别得到了驱动桥壳四种典 型工况的等效应力和变形。
汽车驱动桥壳现代设计方法的实例分析
汽车驱动桥壳现代设计方法的实例分析传统设计方法设计的桥壳最终应以台架试验为检验标准, 传统的汽车驱动桥壳设计方法是: 桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况, 即当车轮承受最大的铅垂力、承受最大切向力以及承受最大侧向力时。
只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证, 就认为该桥壳在汽车各种行驶条件下是可靠的。
设计桥壳时将桥壳看成简支梁并校核某特定断面的最大应力值.传统的汽车驱动桥壳设计方法受力分析现代设计方法的思路是: 在计算机上根据经验建立汽车驱动桥壳的三维CAD 初始模型, 模拟其三种台架试验, 以满足试验标准为设计要求, 并对结构参数进行优化设计。
利用UG软件进行桥壳建模。
设计的桥壳为整体式, 由钢板冲压焊接而成。
对模型作了必要的简化, 建成三维驱动桥壳初始模型。
利用ANSYS 软件对桥壳进行有限元的分析。
首先在ANSYS 中通过输入接口读入三维桥壳初始模型。
经分析和实践, 模型采用三维8节点实体单元.驱动桥壳垂直弯曲刚性试验模拟, 通过有限元的计算, 可得到桥壳各节点的位移量。
有限元分析力学模型驱动桥壳垂直弯曲静强度试验模拟, 在有限元模型中, 驱动桥壳在满载工况下, 各点的位移及应力云图.为了尽量接近实际,对左端轮距位置的6 个节点进行X、Y、Z 方向自由度的约束, 右端轮距位置的6 个节点约束其Y、Z 方向的自由度。
观察节点当量应力云图。
位移和应力云图除约束点出现应力集中外, 应力较大处位于钢板弹簧座两侧的上下表面. 根据标准规定, 驱动桥壳垂直弯曲失效后备系数Kn= Pn/P, 其中Pn为驱动桥壳垂直弯曲失效载荷, P 为满载轴荷。
在计算机上驱动桥壳垂直弯曲失效载荷的确定, 可用桥壳应力值达到材料的强度极限对应的载荷代替。
分别用不同的面载荷加载, 然后由有限元进行计算. 判断该桥壳垂直弯曲失效后备系数是否足够。
驱动桥壳垂直弯曲疲劳试验模拟, 根据以上的有限元应力分析结果, 选取板簧座附近应力最大的节点进行疲劳寿命计算。
桥梁动静载、模态实验
桥梁动静载、模态实验注意事项等(仅做参考)一、静载实验桥梁静载实验中的应变测试通常采用的是1/4桥。
桥梁静载实验中，为了满足小信号、低漂移和抗干扰性的要求，对连接电阻应变测试的导线，建议选用2芯金属屏蔽外加护套的PVC电缆线，线径不可太小，建议最好选2×0.3～0.5(若用半桥每个测点独立补偿，最好选用3芯或四芯)。
另外，因本系统的电阻应变适调器的连接电路中，任何金属屏蔽线不应作为电阻应变电桥的连接导线用。
电阻应变电测中，为达到良好的抗干扰性能，根据测试场地的条件，对屏蔽线作适当的连接，如将屏蔽线与仪器的接地端连成一体，再与仪器地良好接妥。
另外仪器本身一定要接地（在保证使用的前提下，用一根尽量短、粗的导线进行接地，一端连在仪器的接地端上，另一端最好直接接到大地中）应变测试用导线在接到静态仪器（如DH3815N）上的测点时，建议最好采用焊接的方式，因为在这种连接状态下导线与仪器测点的接触电阻基本不变化，测试效果好。
而且补偿片和工作片上的外接导线的长度值最好一样长（或者相差无几），如果长度相差过大进而导致导线电阻相差过大，会导致桥路输出零点超过仪器平衡范围，从而使得该测点无法平衡，即使平衡也会导致测量范围缩小，具体可通过查看平衡结果来判断，例如平衡结果是17000，而仪器的测量范围是20000，那么测量范围就只有3000了。
另外，静态应变测试时，应变片粘贴效果的好坏，直接决定了应变测试数据的好坏，特别是补偿片的粘贴（在多测点公用一个补偿片的时候，补偿片的重要性大于工作片），因此如果对于应变粘贴工作不是太熟悉甚至未曾接触过的情况下，建议请专门的应变粘贴技工等人员来贴片。
本公司用于桥梁静态实验的仪器以DH3815N或DH3816为主，因此本文以DH3815N为例，叙述静态实验的测试全过程：假设参与实验的仪器共有一台主机，3台副机：1-1，1-2，1-3。
假设3台仪器上全部接满应变片；打开仪器后，然后打开软件。
汽车驱动桥壳结构的有限元分析
万方数据・汽车驱动桥壳的结构有限元分析・建立桥壳的有限元模型时，先对驱动桥壳实体做必要的简化（如图１所示），在此基础上对桥壳性能进行分析。
图１桥壳三维几何模型２驱动桥壳有限元模型的建立２．１’导入驱动桥壳几何模型到ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ中导人ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ的桥壳几何模型如图２所示。
经过ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ统计，共导入１９６个曲面，从图中可以看出，有一些大的区域被分割成很多小的曲面。
图２导入的几何模型２．２驱动桥壳有限元网格的划分在一项工程分析中，经常要花费很多时间生成有限元网格。
为减少有限元网格的生成时间，ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ提供了多种网格生成器用来自动生成有限元网格。
经过网格划分，最后的有限元网格如图３所示，共有２７０２７个四边形单元、２７０５２个节点。
图３网格生成图该驱动桥壳的本体材料为８ｍｍ厚的０９ＳｉＶＬ钢板，从材料手册中查出其弹性模量Ｅ＝５ＭＰａ，泊松比斗＝０．３，材料密度为７８５０。
计算桥壳的垂直静弯曲刚度和静强度的方法是：将后桥两端固定，在弹簧座处施加载荷，将桥壳两端车轮中心线处全部约束，然后在弹簧座处施加规・６．定载荷。
２．３桥壳载荷的施加根据车桥实际承载情况，车桥所受载荷包括下列两类：（１）簧载质量。
该微型车在满载时的后悬簧载质量为９４０ｋｇ，车桥每一侧为４７０ｋｇ。
根据悬架与车桥的连接方式，本文取车桥每一侧的静载荷沿弹簧支座均匀分布，并施加在相应的节点上，作用形式为均匀分布的载荷密度。
（２）纵向推力杆的反作用力。
汽车驱动力通过车轮、车桥、纵向推力杆传到车身，推动车身前行，因此驱动桥壳体还受到纵向推力杆的反作用力的作用。
反作用力在桥壳上的作用形式也是均匀分布的。
３桥壳结构有限元分析在有限元模型中，驱动桥壳在２．５倍满载轴荷工况下，应力及应变云图分别如图４、图５所示，最大位移为０．４６９Ｅ－０３ｍ，最大应力为２１８５ＭＰａ，出现在半轴套管约束处。
在不考虑由于约束影响造成的局部过大应力的情况下，应力较大值分布在钢板弹簧座的两侧，约为２４０ＭＰａ，远小于材料的许用应力＝５１０ＭＰａ～６１０ＭＰａ。
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摘
要： 文章通过三维设计软件 Ｐ ／ ｒ Ｅ对汽车起重机驱动桥桥 壳进行三维建模 ， ｏ 并将该三维模型与
有限元分析软件 Ａ ｓｓ ｎｙ 无缝连接。对桥壳进行 了静态分析和模 态分析 。其计算结果 可为汽车起重机驱 动桥桥 壳的结构设计 ， 优化和轻量化提供理论依据 ， 具有较强的实际工程意义。 关键词 ： 汽车起重机驱动桥桥壳； 有限元 ； 静态分析 ； 模态分析
根据有限元分析的理论可知必须对驱 动桥桥壳有 限元模型加上必要 的约束才能使有 限元 计算 的结果 具
作者简介： 利（９５） 男， 熊 １８． ， 四川 自贡人 ， 助理工程师， 主要从事机械 设计方 面的研 究。
第２ ３卷 第 ３期
熊 利 等 ： 车起 重机 驱 动桥 桥 壳静 态与模 态分 析 汽
驱动 桥 桥壳 强 度 一 般 按 最 大 铅 垂 力 ， 大 切 向力 ， 最
最大侧 向力三种工况进行校核 。 其载荷按文献［ ］ １计算 ， 并施加到桥壳对应位置的节点上。 自重按惯性 载荷处 其 理， 其重力加速度为 ８ ／ ， 向与重力方 向相反。 ｍｓ 方
２２ 约 束条 件 的处 理 ．
第 ２ 卷第 ３ ３ 期
２１ ００年 ６月
四川理 工 学 院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｌ ｆ ｉ ｕ ｎ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｅ＆ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＮ ｔｒ ｃ ｎ ｅＥ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｏ ｃ ａ ｎ ｅ ｔ ｏ ｉ ｃ Ｓｈ ｖ ｓｙ Ｓ ｅ ｎ ｉ ｅｉ （ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄ ｉ 、 ｎ ｎ ｕ ｌ ｅ ｔ ｏ
有唯一性。根据该驱动桥桥壳工作状态和结构特点 ， 对
该 驱 动桥 桥 壳两 端半 轴 与 轮 毂 接 触 表 面施 加 ｘ、 Ｚ方 Ｙ、
示， 即结构 的各 阶频率 ， 阻尼及振型。而系统 的固有频
率 是 系统 的固有 属性 ， 受 其 它 外 力 因 素 的 影 响 。 因此 不 通 过 这些 模态 分 析 的 结 果 就 可 以 判 定 车 架 结 构 动 态 特 性 的 优劣 性 。 ３ １ 数学 依据 ． 根 据 达 朗 贝尔 （ Ａｌ ｂｒ 原 理 ， 结 构 承受 的 Ｄ’ ｅ ｅ ） ｍ ｔ 在 载 荷 中加 入惯 性 力 ， 立 动力 学 方程 建
起 重 机驱 动桥 桥 壳进 行 了分 析 。
桥壳模型变截面复杂， 所以采用支持退化的 ２ 节点体单 ０
元 ｓｆ １６ 进行 模 拟 。划 分 后 共 １４ ２ 节 点 ，０４ ｏ ｄ８ 来 ｉ １８６个 ４ ６０ 个单元。
２ 静 力学分析
静力学分析是指该驱 动桥 桥壳在最大载荷时 的结
向的 移动 与转 动 约束 。 ２３ 计 算 结果 ．
通过 Ａ ｓｓ ｎｙ 求解后 ， 该驱动桥桥壳最大切向力 与最
中图 分类 号 ：４３２８ ５ Ｕ ６．
汽 车起 重机 驱 动 桥 桥 壳 是 汽 车 起 重 机 上 的 主 要 承 载部 件之 一 ， 承受 整 车重量 及 行 驶 时 路 面 对其 的 冲击 载 荷， 并将 整 车重 量 、 荷 及 作 用 在 驱 动 车轮 上 的 各 个 力 载
传到车轮与车架上。同时它也是主减速器 、 差速减速器 等装置的外壳…。有 限元结构分析是汽 车设计 领域 的
重 要课 题 之一 。随着 计算 机 技 术 的发展 ， 限元 模 拟 可 有 成 为 汽车 结 构 件 设 计 的 重 要 手 段 ， 过数 值 模 拟 ， 以 通 可 较 全 面 的掌握 汽车 起 重 机 驱 动 桥 桥 壳 在 各 个 工 况 下 的
图 １ 桥 壳有 限元 模 型
１ ／ ， 材料 的 机 械 性 能 为 ： 小 抗 拉 强 度 为 ５ ＭＰ 最 １ ａ ０ 最大 抗 拉 强 度 ６０ ａ 许 用 应 力 为 ２７５ ａ４ 因该 ６ＭＰ ， ８．ＭＰ 【 。 ］
应力 、 应变 、 振动频率及振型等力学特征 ， 为设计提供科 学依据。从而使整车轻量化 ， 提高设计质量 缩短开 。， 发周期降低设计成本。本 文在此基础 上对某型号 汽车
间腔体用于安装车轮驱动换 向装置等， 左右两平衡梁支 座与平衡梁连接 ， 支承整车并将 车辆在行驶过程中的各 种载荷传到轴壳上 。该驱动桥桥壳材料为 １Ｍ 钢 ， 氏 ６ 杨 模量 Ｅ ＝ ×１” ａ 泊松比 肛 ： ， ｘ ２１ ０ Ｐ ， Ｑ３ 密度 Ｐ ＝７８ ．３ｘ
收 稿 日期 ：０００－０ ２１－ １ ３
构 刚 度 和强 度 的分析 ， 该驱 动 桥 桥 壳 必需 满 足 不 允许 出 现 断 裂或 塑性 变 形 ， 不允 许发 生 表 面损坏 的 要求 。 也
２ １ 载 荷 的处 理 ．
１ 驱动桥桥 壳的模型
该 驱 动桥 桥 壳结 构 比较 复 杂 ， 接 在 Ａ ｓｓ中建 模 直 ｎｙ 较 烦琐 。而基 于 ＰｏＥ的 Ａ ｓｓ实 体 建 模 ， 与 Ａ ｓｓ ｒ／ ｎｙ 并 ｎｙ 实 现无 缝 连接 ， 准确 快捷 地 完 成 实 体 建 模 。该 汽 车起 能 重机 驱动 桥桥 壳 有 限元模 型 如 图 １ 所示 。 该 汽 车起 重 机 驱 动 桥 桥 壳 由 轴 壳 、 端 半 轴 、 两 和左 右 平衡 梁 支座 组成 。两端 半 轴 分 别 与 车轮 轮 毂 连 接 ， 中
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Ｊ ． Ｏ１ ｕｎ ２ Ｏ
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汽 车 起 重 机 驱 动 桥 桥 壳 静 态 与 模 态 分 析
熊 利 ， 和 林 ，任 军 辉 徐
（ １ｌ Ｉ） 大西洋焊接材料股份有 限责任公 司，Ｉ ） 自贡 ６ ３０ ） ￣ｌ ￣ｌ １Ｉ ４ ００