汽车驱动桥壳静动态有限元分析

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基于有限元中型货车半轴与桥壳的设计-开题报告

基于有限元中型货车半轴与桥壳的设计-开题报告
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名 指导教师姓名
系部 职称
汽车与交通工程学 院
讲师
从事 专业
专业、班级 车辆工程 是否外聘 □是■否
题目名称
基于有限元中型货车半轴与桥壳的设计
一、 课题研究现状、选题目的和意义 1、 研究现状 近些年来,随着中重型货车在国际车市上凸显强劲的增长势头和市场占有率,随 Nhomakorabea中重型货车市
场的发展,作为四大总成之一的车桥也飞速的发展起来,所以国内外都对车桥行业投入了大量的人力 物力,国内市场过去,商用车整车企业的发展战略是车身必须自制,发动机立足或争取自制,而车桥 则一般采用社会资源。然而,随着近年商用车市场,特别是中、重型卡车市场竞争的加剧,为了在核 心总成上不受制于人,国内一汽、中国重汽等主要商用车企业要么投巨资、重兵布局发展自己的车桥 业务;要么积极主动与有关大型车桥生产企业建立长期战略联盟,以确保自己稳定的零部件供应。国 外市场,作为目前顶级的欧洲品牌的车桥代表了当今世界最高的设计水平,如戴姆勒-克莱斯勒公司 20 世纪90 年代末期开发的全新重型卡车ACTROS 系列VOLVO的FM FH系和SCANIA的第5代(4系列G级), 代表着技术变革的前沿MAN 的重型卡车TGA五十铃F系列等都代表着目前世界最高水平载货车车桥设 计水平。
2、选题目的和意义 中型货车在汽车行业中应用较广泛,而半轴与桥壳是中型货车重要的承载件和传力件。驱动桥壳 支承汽车重量,并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力、垂向也是经过桥 壳传到悬挂及车架或车厢上⋯。因此,驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。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, 提高汽车行驶的平顺性和舒适性。其作用主要有:支撑并保护主减速器、差速器和半轴等,使左右驱 动车轮的轴向相对位置固定;同从动桥一起支撑车架及其上的各总成质量;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等。驱动桥壳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。由于桥壳的尺寸和质量比较大,制造较困难,故其结构型式应在满足使用要 求的前提下应尽可能便于制造,驱动桥壳分为整体式桥壳,分段式桥壳和组合式桥壳三类。整体式桥 壳具有较大的强度和刚度,且便于主减速器的装配、调整和维修,因此普遍应用于各类汽车上。但是 由于其形状复杂,因此应力计算比较困难。根据汽车设计理论,驱动桥壳的常规设计方法是将桥壳看 成一个简支梁并校核几种典型计算工况下某些特定断面的最大应力值,然后考虑一个安全系数来确定 工作应力,这种设计方法有很多局限性。因此近年来,许多研究人员利用有限元方法对驱动桥壳进行 了计算和分析。 在我国传统的设计方式中以手工绘图或采用 AutoCAD 绘制二维平面图,做出成品进行试验为主, 无法满足快速设计的需求,造成产品开发周期长、设计成本高。利用 ANSYS 软件对桥壳进行分析校核, 能够大大提高设计的效率和质量,为中型货车的研发缩短了宝贵的时间。

微型汽车驱动桥壳强度及疲劳寿命分析

微型汽车驱动桥壳强度及疲劳寿命分析
图1 桥 壳静弯 曲应 力计 算简图
某 型号 微 型 汽车 后轴 载 荷 为 1 0 4 0 k g , 驱动 桥 壳
0 mm × 4 . 5 m m, 材料 屈 服应 力 为 2 4 5 MP a . 考 核其 强度和 刚度 , 但这种方法周 期长 , 成本高 , 不 尺寸 为 7 桥壳 的外 圆直径 D =7 0 m m,桥壳 的内 圆直 径 d=7 0 利 于 产 品快 速投 放 市 场 。有 限元 法 是求 解 各 类 工 程 4 . 5 X 2=6 1 1 T i m, 板 簧距 A=1 0 1 6 m m, 轮距 日= 问题 的数值计算方法 , 已经越来越多 的被 应用到工
1 4 2 4 8= 1 8 9 . 6 MP a;
安 全 系数 i r b =2 4 5/ 1 8 9 . 6=1 . 2 9 。 理 论 计 算 结 果 表 明 桥 壳 最 危 险 断 面 的应 力 为 1 8 9 . 6 MP a , 小 于 材 料 的屈 服 应 力 2 4 5 M P a , 满 足 强度
减 产 品 开发 周期 , 减 少 试验 次 数 。
关键词 : 桥 壳; 静 强度 ; 疲 劳寿命 ; 仿真 ; 试验
中图 分 类 号 : U 4 6 3 . 2 1 8 . 5 文 献标 识码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 2 — 5 4 5 X ( 2 0 1 4) 0 1 — 0 0 0 1 — 0 3
4 :2 7 00 . 9 N・ m。
本 文首先对某 型号微型 车桥 壳做 了受力 分析 , 从理论上计算其在承受 2 . 5 倍垂 直载荷下的应 力状
态 ,然后根据图纸采用 C A D软件 U G做出桥壳 的几 何模 型 , 导入有 限元 分析软件 A N S Y S中 , 对桥 壳进

宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳有限元分析

宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳有限元分析

宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳有限元分析摘要:为了解决宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳在使用破话失效问题,研究宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳在典型工况下整体应力、变形分布情况,发现驱动桥桥壳存在的较大安全裕度,为后续针对桥壳结构的优化提供一定指导意见。

关键词:宽体矿用自卸车桥壳有限元随着国民经济的快速发展,矿区开采任务不断增加,宽体矿用自卸车研究与应用已成为工程机械研究的前沿与热点之一,此外随着使用者对宽体矿用自卸车构造布局、操作控制能力认识的不断提高,宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳作为宽体矿用自卸车的一个关键结构部件,由于工作环境恶劣,承载压力总量较高;由于行驶路况多变,承载压力时变性强,所以驱动后桥桥壳承载特性引起企业越来越广泛的关注。

1 模型分析计算1.1 有限元简化宽体矿用自卸车驱动后桥模型简化基本原则:去不必要的圆角;略去工艺结构;略去用于装配的小孔,这些结构对桥壳的局部强度影响不大;对模型非危险区域模型特征进行几何清理。

1.2 垂直载荷工况驱动后桥有限元载荷和约束边界条件为:加载:力点为板簧上表面,在板簧座上施加400000×3.0=1.2×106 N,此时动载系数为3.0。

约束:支点为轮距的相应点(辅助夹具下表面),将夹具左(图1)面A面固定,右下表面B面约束其Z方向位移为0,X和Y方向为自由状态。

宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳应力变形分析:本桥壳在满轴载荷状态下单位轮距范围内变形量最大值为0.458 mm。

桥壳的材料为:ZG40Cr,由JB/T6402-1992可知:ZG40Cr屈服极限Reh最小值为345 MPa,抗拉强度Rm最小值为630 MPa,由上述应力和变形分析计算得知:桥壳应力最大值大小为348.59 MPa。

桥壳上应力大于345 MPa的体积极小,主要集中在板簧孔口处,根据将材料调质到HB230~270,材料最小屈服极限将达到480 MPa,这时将满足工程实际需求。

1.3 紧急制动工况驱动后桥有限元载荷和约束边界条件为:加载:力点为板簧上表面,在板簧座上施加400000×3.0=1.2×106 N,(按动载3倍计算)。

汽车驱动桥NVH性能分析与优化

汽车驱动桥NVH性能分析与优化

汽车驱动桥NVH性能分析与优化摘要:为实现汽车驱动桥NVH性能的分析与优化,本文中建立了驱动桥NVH性能分析与优化流程及方法,对分析过程中所应用的有限元、振动响应、声学仿真和拓扑优化等方法进行了综合研究,恰当地选取了分析方法、计算方法、分析软件。

然后,以某车在60~65km/h加速行驶工况出现噪声大的问题为例进行分析与优化。

最后,对优化后驱动桥进行整车NVH测试,验证了所建立的分析流程及方法的有效性。

关键词: 汽车驱动桥;有限元分析;振动响应;声学仿真分析;NVH测试前言(3)后驱动桥是汽车底盘传动系统的重要组成部分,同时也是主要噪声源之一,它的NVH性能对整车NVH性能有直接影响。

学者对后驱动桥NVH性能的分析与优化开展了大量研究。

虽然研究对汽车驱动桥NVH性能分析与优化做了很多工作,取得许多成果,但仍然存在一些不足。

1 驱动桥 NVH 性能系统分析流程模态分析对后驱动桥进行模态分析,目的是得到各阶模态频率,来确认其是否与其他激励源产生共振。

前期研究结果表明,后桥噪声主要是主减速器齿轮啮合冲击通过轴承传至后桥壳产生振动引起的辐射噪声,差速器在普通工况下一般不起作用,本文中主要是对后桥壳进行模态分析。

1.1 有限元建模采用 UG 软件系统建模,网格划分过程中,主减速器壳选取四面体单元划分,单元质量主要控制参数如表1所示,最后给各个部件赋相应的厚度和材料属性,如表2所示。

将模型导入ansys workbench软件,得到有限元模型。

2 振动响应分析振动响应分析的目的是确定响应较大部位,以实现后续精准优化。

频率响应分析是指结构对某载荷(可以是冲击载荷,也可能是一频率在一定范围内的载荷)的响应。

根据驱动桥噪声机理,以及驱动桥NVH性能分析需要,在进行频率响应分析前,需要先计算其轴承的载荷。

使用模态分析结果,计算桥壳振动响应,求解已知1~2000 Hz频段的所有结果。

将频率范围设成1~2000Hz。

选择模态叠加法来进行分析,ANSYS workbench求解,得到结果。

同轴式电驱动桥有限元模型的建立

同轴式电驱动桥有限元模型的建立

同轴式电驱动桥有限元模型的建立摘要:建立了某纯电动轻卡的同轴式电驱动桥壳的有限元模型,为后续有限元分析奠定基础。

关键词:同轴式,电驱动桥壳,有限元1电动汽车驱动桥壳的介绍电动汽车的驱动桥有桥壳、主减速箱、差速器、车轮传动装置等部件。

驱动桥(Drive Bridge)是动力传动系统的末端部件。

电动车的驱动桥有许多种传动结构的方案,是根据了整车参数,还根据了电机分布位置的不同而相应匹配上的,是本文选的传动结构。

2驱动桥壳几何模型的建立以某纯电动轻卡的驱动桥壳为研究对象,根据桥壳各部件厚度及相关尺寸,并对其进行合适的简化,建立驱动桥壳的几何模型。

可以简化对分析影响较小的注油孔、油道还有圆角、倒角和定位孔这些。

基于三维绘图软件SolidWorks,根绘制出驱动桥壳的三维实体模型,如图2所示,而桥壳简化后的三维模型,如图3所示。

1.法兰盘2.钢板弹簧座3.加强筋4.减速器壳体5.电机壳体6.进油孔7.半轴套管图2 驱动桥壳的三维的实体模型图3 驱动桥壳简化后的三维模型3驱动桥壳有限元模型的建立通过定义其材料属性以及网格划分,得到驱动桥壳的有限元模型,如图4。

在进行了网格划分后,总共生成了44102个节点,22707个单元以及平均0.34074的网格等级,最大的单元等级为0.99,用于之后的仿真分析计算。

图4 桥壳的有限元模型4结束语首先建立驱动桥壳的几何模型,然后把模型导入到Ansys workbench中,然后定义其材料属性并进行网格的划分,用于之后的仿真分析计算。

参考文献[1]王宏,黄嘉炜,李冠东,梅杰.某驱动桥壳有限元分析[J].农业装备与车辆工程,2021,59(06):155-158.[2]郑彬,张俊杰,李昭.汽车驱动桥壳静动态特性分析与多目标优化研究[J].机电工程,2020,(07):770-776.[3]刘艳萍,林方军,王海龙,张凯,刘志峰.基于Abaqus的35T驱动桥壳总成优化设计[J].机械传动,2022,46(05):167-172.。

汽车结构的有限元计算模型

汽车结构的有限元计算模型

(7)制定载荷工况:确认每种工况旳载荷类型、大 小、施加位置和施加方式。
汽车构造件计算模型旳分类及选用
汽车是由成百上千个部件构成,这些构造件和机械产 品旳构造件一样,其形状各式各样,相应旳计算模型 自然也有不同。按照汽车构造及汽车构造和行为特征 能够归纳为下列几种计算模型:
(1)平面构造模型:全部由 平面单元构成旳计算模型, 自然这是将汽车某些部件简 化旳成果。如变速器中旳齿 轮,其一种轮齿旳应力分析 可简化为平面问题处理;发 动机旳连杆,其构造构造模 型形状基本上对称于中间摆 动平面,也可当成平面问题 来研究。
(1)充分占有图纸:充分占有分析对象旳图纸,了 解多种载荷工况及材料数据等有关资料,明确分析任 务及目旳。
(2)明确分析类型:是静态还是动态,是线性还是 非线性,是否进行优化、疲劳、参数化分析,是否与 热、流体等之间进行耦合计算等。
(3)采用合理单位:准备好分析原始数据、模型几 何尺寸、材料属性参数等旳单位。注意使用国际单位 制单位。
伴随上机实践旳进行,运算复杂 性这一矛盾已迎刃而解。但是…
我们还是不禁要问:FEM真旳那 么有用吗?它是屠龙妙术,还是 一种实用技术?它在汽车工程中 真有那么广泛旳应用吗?
第一节 概述
本节教学内容
FEM在当代汽车开发中旳应用
汽车构造分析措施简述 FEM应用实例
FEM建模和使用软件进 行构造分析旳三点注意
位移云图
空气弹簧有限元分析模型
双有扭限杆应元弹力分簧云析悬图架
➢多种零部件旳有限元分析
又如,发动机机体、驱动桥壳、曲轴、差速器 及变速器齿轮等多种零部件旳构造分析。
发动机机体实物与有限元模型 柴油机机体有限元分析位移云图
➢多种零部件旳有限元分析

轮式装载机湿式驱动桥壳有限元分析及结构改进

轮式装载机湿式驱动桥壳有限元分析及结构改进

分 单元 网格 , 并且 可 以保证 较 高 的计 算精 度 。在 ANS YS中建立 的桥 壳几 何模 型如 图 1 。 采用 S l 9 oi 5单元 对 桥壳划 分 网格 , d 该单 元是 S l 4 oi 5的高 阶形式 , d 为二 次 等参 单 元 , 元 的棱边 经 映射 单
投 影后是 抛物 线 , 有 较高 的几何 边界 模 拟能力 , 具 能够较 好地 模拟 三维 结构 的应 力及 变形 情况 。划 分 网格后
加载 下 的刚度 , 衡量 指标 是单 位长 度 ( 桥壳 的最大 变形 不超过 1 5mm( 桥壳 轮距 为 2 1 ; 其 m) . 本 . 5m) 考察 驱
垂直静力弯曲和各常见工况下作 了静 力学分析 , 得到 了桥 壳的 变形 和应 力场。结果表 明该桥 壳 结构在静 栽荷 下整 体变形较小 , 符合 刚度要 求 , 且结构具有相 当的安 全余量 。根 据有 限元分析 结 果, 在桥 壳 满足 强度 和刚度设 计要 求 的前提 下 , 对桥 壳部分位置 的壁厚和倒 角作 了结构改进 , 达到桥 壳轻量化设 计的 目标 , 降低 了桥 壳的生产成本。
1 桥 壳 有 限元 模 型 的建 立
装载机 驱 动桥壳 主要 由桥 壳体 和 轮 边 支 撑轴 通 过 螺 栓 连 接 构 成 。桥 壳 建 模 采用 ANS YS的 AP L语 D 言 , 立 的桥壳模 型 能够 较为 方便 地进 行尺 寸修 改 , 有 良好 的扩 充性 [ 建 具 引。 桥 壳 的形状 较复 杂 , 建立 几何 模 型时作 了一些 简化 。 网格 划 分过程 中 , 在 诸如 倒角 和d F 等 结构 细节 特 ,L 征 往往 造成 网格划 分 的 困难 , 而这些 结构 并不 是桥 壳 的危 险受力 部 位 , 忽略 这些 结构 , 故 以利 于 简化建 模 、 划

《车辆有限元》课件

《车辆有限元》课件

02
车辆结构有限元分析
车辆结构有限元模型的建立
模型简化
01
在建立有限元模型时,需要对车辆结构进行适当的简化,忽略
对整体分析影响较小的细节。
网格划分
02
根据车辆结构的几何形状和受力特性,选择合适的网格类型和
大小进行划分。
边界条件和载荷施加
03
根据实际情况,对模型施加约束条件和外部载荷,以模拟车辆
的实际工作状态。
多物理场耦合
将车辆有限元与其他物理场(如 流体、电磁等)进行耦合,实现 更精确的多物理场分析。车辆有限元的未来趋势来自01跨学科应用
将车辆有限元与其他工程学科( 如生物医学、航空航天等)进行 交叉融合,拓展应用领域。
云端计算
02
03
定制化设计
利用云计算技术,实现大规模有 限元计算的分布式处理和资源共 享,提高计算效率。
05
车辆有限元的未来发展
车辆有限元的最新技术
高效求解算法
随着计算能力的提升,更高效的 求解算法不断涌现,如多重网格 法、区域分解法等,能够更快速 地解决大规模有限元问题。
智能化分析工具
利用人工智能和机器学习技术, 开发出能够自动识别和分析有限 元模型中的关键参数和特征的智 能化工具,提高分析效率。
04
车辆性能有限元分析
车辆动力学性能有限元分析
总结词
通过建立车辆动力学模型,利用有限元方法对车辆在不同工况下的动态响应进行分析, 评估车辆的操控稳定性、行驶平顺性和安全性。
详细描述
车辆动力学性能有限元分析主要研究车辆在不同行驶条件下的动态响应,包括对操控稳 定性、行驶平顺性和安全性的评估。通过建立详细的有限元模型,可以模拟和分析车辆 在不同路面、不同行驶速度和不同载荷下的动态行为,为车辆设计和性能优化提供依据
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Ab t a t h h e — i n in lmo e ft c rv x e h u i g wa sa l h d b sn ai ot r T e fnt l me t sr c :T e t r e d me so a d lo u k d e a l o sn se tb i e y u ig c t s f r i s a wN YS Wo k e c o wa e b p li g f i l me ta ay i me h d T e sr cu a t n t fte d i e dl wa u l i S r b n h s f r y a p yn n t ee n n lss t t i e t o h tu t r ls e gh o rv r h
d i1.9 9j s . 7 — 122 1 . .1 o:03 6/.s 1 3 3 4 . 0 02 in 6 01 9
汽车驱动桥壳静动态有 限元分析
高伟 . 宋萌
( 湖北汽车工业学院 汽车工程系 , 湖北 十堰 4 20 ) 4 0 2 摘要 : 用 ct 软件建立了某货车驱动桥 壳三维模型 , 利 ai a 运用有限元分析的方法 , A S SWo e c 软件 中建 在 NY  ̄bn h 立 了驱动桥 壳的有限元模型, 分析 了驱动桥壳在 四种典型工况下的结构强度 。并对桥 壳进行 了模 态分析 , 计算 了 在 自由状态下的前 1 2阶固有频率和振型。分析结果表 明, 壳的强度满足设计的要求, 桥 具有较好的抗掘 巨。 关键词 : 驱动桥壳 ; 限元分析 ; 有 强度 ; 态 模
高汽车行驶平顺性和舒适性Ⅲ。因此 , 对驱动桥壳 进行应力 、变形以及振动等情况进行有限元分析 具有 重要 的意义 。

a l o s g i o rtp c lo e a ig c n i o swa n y e .An h d n lss o rv x e h u i g wa a r d Oli x e h u i n fu y ia p r t o d t n s a a z d n n i l d t e mo a a ay i fd e a l o sn s c r i i n l i e

i d c t a e s e gh o rv x e h u i gs t f st e s t e in r q e t d w t o d vb a in r s tn e n i ae t t t n t fd ie a l o sn aii t i d s e u s a i g o i rt e i a c . h t h r se h ac g n h o s Ke wo d : r ea l o sn ; n t lme t n y i ;t n t ; d y r s d v x eh u i g f i ee n a s s e gh mo a i i e al s r l
作为主减速器 、 差速器和半轴的装配基体 . 驱 动桥壳是汽车的主要承载件和传力件 ,它的使用 寿命直接影响汽车的有效使用寿命 .合理地设计
驱 动桥壳 , 其具 有足 够 的强度 、 使 刚度 和 良好 的动 态 特性 , 减少 桥 壳 的质 量 , 利 于 降低 动载 荷 , 有 提
静 力 分析 中主要 的载荷 工况 如下 :
ANS r b n h s f r .I h r e sae, e f s 1 au a r q e c e d mo e s a e e e c c l td T e r s l YS Wo k e c o t e n t e f tt t r t 2 n t r f u n i s a d h p s w r a ua e h e u t wa e h i l e n l s
Ga e ,S n n oW i o g Me g
( e ate t f uo o i nier g H bi ntueo uo t eT cn l y S ia 4 0 2 C ia D p r n t bl E gne n , u e Istt f t i eh o g , hyn4 20 , hn ) m oA m e i i A mov o
中图分 类号 : 4 32 . U 6 .1 85 文献标识码 : A 文章编号:6 3 3 4 (0 0 - 0 2 0 17 — 22 1)9- 4 - 5 1 1 0
Fi ie Elm e tAn yss o St i nd n t e n al i n atc a Dyn ami rde Drv c ofVe i e Axl usn e Ho i g
2 1 年第 9期 01 ( 总第 2 2 ) 4期
农 业装 备与车 辆工 程
A R C L U A Q IME T& V H C EE G N E I G G IU T R LE UP N E IL N I E R N
No 9 Ol . 2 1
( o l 4 ) T t l 2 2 ay
1 最大垂 向力工况 )
此工况为汽车满载并通过不平路面 ,受冲击
载荷 的工况 , 时不考 虑侧 向力 和切 向力 。 时 的 这 此
桥壳犹如一个简支梁 ,桥壳通过半轴套管轴承支
于轮 毂上 。半 轴套 管 的支撑 点位 于 车轮 的 中心线 上 , 直 载荷 取 25倍 满 载轴 荷 , 荷施 加 在 两个 垂 . 载 钢 板 弹簧座 上 [。
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