基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计(精)

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基于设计FMEA的矿用车桥壳有限元分析

基于设计FMEA的矿用车桥壳有限元分析摘要：为了提高矿用车桥壳的可靠性和安全性，本文基于设计FMEA方法，结合有限元分析技术，对矿用车桥壳进行分析。

首先对矿用车桥壳的功能和使用条件进行了分析，并通过FMEA方法识别了可能存在的设计缺陷。

然后采用有限元分析对矿用车桥壳进行了模拟计算，得到了其受力状态和应力分布情况。

最后，根据分析结果提出了相应的改进措施，以提高矿用车桥壳的可靠性和安全性。

关键词：设计FMEA、矿用车桥壳、有限元分析、可靠性、安全性正文：一、引言矿用车桥壳是矿用车的主要部件之一，其可靠性和安全性对于整个矿用车的运行都具有重要的影响。

为了确保矿用车的安全运行，需要对矿用车桥壳进行可靠性和安全性分析，寻找可能存在的设计缺陷，并提出相应的改进措施。

二、设计FMEA方法FMEA（故障模式及影响分析）是一种通过对系统或组件的功能和使用条件进行分析，识别可能存在的设计缺陷，并采取相应的措施预防故障的方法。

在矿用车桥壳的分析中，FMEA方法可以帮助分析人员识别可能存在的设计缺陷，从而提出相应的改进措施。

具体步骤如下：（1）明确矿用车桥壳的功能和使用条件。

（2）识别可能存在的故障模式及其严重程度。

（3）分析故障模式的根本原因。

（4）提出相应的改进措施，加以实施和验证。

三、有限元分析技术有限元分析是一种通过数值方法解决实际工程问题的方法。

在矿用车桥壳的分析中，有限元分析可以对其受力状态和应力分布情况进行模拟计算，为确定故障原因和提出改进措施提供支持。

具体步骤如下：（1）建立矿用车桥壳的有限元模型，并进行网格划分。

（2）参考矿用车的使用条件，施加相应的荷载、边界条件等。

（3）进行有限元分析计算，得出矿用车桥壳的受力状态和应力分布情况。

四、案例分析以某矿用车桥壳为例，采用设计FMEA方法和有限元分析技术进行分析。

首先，明确矿用车桥壳的主要功能是承受载重和传递动力，在恶劣的工作环境下保持稳定运行。

其次，通过FMEA方法识别了可能存在的设计缺陷，如连接结构强度不足、材料性能不合格等。

汽车驱动桥壳的有限元分析和设计方法综述

汽车驱动桥壳的有限元分析和设计方法综述作者：支景锋来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第11期摘要：驱动桥是为车辆运行提供动力和承载力的主要构件，其桥壳的设计和质量的优劣将影响车辆的安全性和实用性。

本文介绍了汽车驱动桥壳有限元分析的方法，对模型建立、静力学分析、疲劳寿命分析等关键环节进行了阐述，并据此介绍了轻量化设计的方法，提出了汽车驱动桥壳的设计要求和提高桥壳寿命的有效措施。

关键词：驱动桥壳；有限元；ANSYS；分析；设计1 汽车驱动桥壳的有限元模型建立有限元法是一种在工程分析中常用的方法，驱动桥桥壳结构是一个极为复杂的结构，在实际结构的基础上有效地建立简化而正确的有限元模型，是保证有限元分析准确的首要条件。

通常，在整个有限元求解过程中最重要的环节是有限元前处理模型的建立。

由于汽车驱动桥桥壳结构形状较为复杂，包含许多复杂曲面，而一般有限元软件所提供的几何建模工具功能相当有限，难以快速方便地对其建模。

因此，针对较复杂的结构，采用三维CAD软件如UG、SolidWorks、ProE等中建立几何模型，然后在有限元分析软件ANSYS Workbench 中通过输入接口读入实体模型，进而在ANSYS Workbench 中完成前处理等过程。

2 汽车驱动桥壳的静力学分析2.1 最大垂向力工况车辆满载在不平整路面快速行驶时，驱动桥壳同时承受垂向载荷和冲击载荷，此时的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，垂直载荷取2.5倍满载轴荷，载荷施加在两个钢板弹簧座上，根据软件得到的变形图、应力图分析桥壳是否满足强度和刚度要求。

2.2 最大牵引力工况此工况为汽车满载以最大牵引力作直线行驶时的工况，不考虑侧向力。

此时左右驱动轮除作用有垂向反力外，还作用有地面对驱动车轮的最大切向反作用力。

此時需要得出最大牵引力的计算公式并根据公式进行计算处理。

2.3 最大制动力工况驱动桥壳承受垂向力、制动力和制动力在两板簧座位置引起的转矩。

汽车驱动桥壳的有限元建模与分析_第一章绪论_8_14

第一章　绪论　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，支撑着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。

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[1]。

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，提高汽车行驶平顺性和舒适性。

１．１　汽车设计中应用的有限元法　１．１．１　有限元法在汽车设计中应用的意义　随着计算机技术的发展而发展起来的有限元法，是一种分析计算复杂结构极为有效的数值计算方法。

它先将连续的分析对象划分为由有限个单元组成的离散组合体，运用力学知识分析每个单元的力学特性，再组集各个单元特性，形成一个整体结构的控制方程组，通过计算，得到整体结构的位移场和应力场等结果。

有限元法的整个计算过程十分规范，主要步骤都可以通过计算机来完成，是一种十分有效的分析方法。

有限元法能够很好地模拟零部件的实际形状、结构、受力和约束，因此，其计算结果更精确，也更接近实际，可以作为设计、改进零部件的依据。

同时，可以利用有限元分析的结果进行多方案的比较，有利于设计方案的优化和产品的改进。

有限元法解决了过去对复杂结构作精确计算的困难，改变了传统的经验设计方法，因而逐步得到了应用。

把有限元法运用在汽车设计中，对企业提高产品质量、缩短开发周期、降低成本具有积极的作用。

根据德国汽车工业所做的研究，假设一个汽车设计存在一个严重的缺陷，为改正这个设计缺陷，可以用下面的结果来说明[2]：（1）如果这个缺陷在概念设计阶段被发现，则改正这个缺陷的费用是1个单位；（2）如果这个缺陷在详细设计阶段被发现，则改正这个缺陷的费用将是10个单位；（3）如果是在建造模型样机的时候出现了问题，则改正这个缺陷的费用1将是100个单位；（4）如果缺陷是在生产过程中被发现，则改正这个缺陷的费用将提高到1000个单位。

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。

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。

基于UG的装载机驱动桥壳有限元分析

图２有限元模型
力【ｓｏｌｏ
４驱动桥壳有限元分析
４１有限元分析方案．由于前驱动桥壳是通过螺栓与车架刚性联接，而载荷作
用的力、弯矩和扭矩等是经过车轮及轮边减速器等传递到桥
壳的法兰端面上。因此，在桥壳有限元分析中，法兰端面处
参数化结构优化。从而提高车辆驱动桥壳结构的设计水平，减
（）４参数化优化设计：在指定优化目标、定义约束和定义
变量之后，计算出最优结果。
３有限元模型的建立
对产品进行参数化建模，可以用参数建立起零件内各特
征之间的相互关系。同时，通过设计时设定的关联参数实现
相关部件的关联改变，可以有效地减少设计改变的时间及成本，并维护设计的完整性。设计软件采用Ｕ／ＧＮＸ，基于自顶
少实际试验研究费用和时间，提高设计效率。
２Ｇｕ软件简介及有限元分析方法
Ｕｉｒｐｉ（．ＣｎｇａｈｃＵＧ）ＡＤ／ＡＭ／ＡＥ系统提供了一个基于ｓＣＣ
为载荷作用位置，而在变截面箱形梁与车架联接处表面为固定约束面，即在约束面上的所有节点为零位移点，如图３所
松比为０３．，许用应力为【ｓ０～７９ｏ］０８Ｍ阳。＝４
图１参数化模型
４２结构静力学分析．４２１满载运行紧急制动工况．．
从图４、图５可以看出，桥壳在工况Ｉ中受力变形，其最大的位移处于桥壳的法兰端面，为１１２．４ｍｍ，最小的位移是被约束的变截面箱形梁与车架联接处表面地方。每米轮距的变形量为１１２．４ｍｍ／．９ｍ＝０８１１３１．２ｍｍ／ｍ，远小于国标规定的１５．ｍｍ／ｍ。根据第四强度理论，最大Ｖｏｓｓｎｍｉ等效应力为ｅ３６４ａ８．ＭＰ，出现在变截面箱形梁约束处的附近，小于许用应

轿车差速器的设计与桥壳有限元分析

轿车差速器设计及驱动桥壳的有限元分析ee（ee）指导老师：ee[摘要]本次毕业设计主要是对安装在驱动桥的两个半轴之间的差速器进行设计，主要涉及到了差速器非标准零件如齿轮结构和标准零件的设计计算，同时介绍了差速器的发展现状和差速器的种类，对于差速器的方案选择和工作原理也作出了简略的说明，通过运用PRO/E软件对差速器进行三维建模工作，差速器的非标准零件的设计计算，比如行星齿轮，半轴齿轮，垫圈，还有十字轴,通过这一系列的计算，得到了详细准确的设计参数，为PRO/E的差速器建模工作奠定了基础，工程图的制定则是根据对所测绘零件的技术要求的分析，进一步巩固和完善所学的机械制图知识，结合已学的专业知识，合理的选择装配公差、加工余量,涉及的专业知识广泛，对提高自身的专业知识应用能力有重大的意义。

对差速器的工作状况进行运动仿真，运动仿真是运用三维建模后装配，并使用销钉、刚性等各种连接后加上各类运动副，如齿轮副、凸轮机构等，添加伺服电机对所设计的装配体进行运动学分析通过仿真输出数据与理论数据进行比较，并检查干涉，修改不合理零部件。

并对驱动桥壳的工况进行有限元分析，有限元结构分析则是通过对零件三维模型的载荷，约束等情况的分析，结合所学有限元理论，对零件的强度在PRO/E的结构分析模块下做校核，并根据计算的应力对零部件做相应的改进设计，为企业生产提供理论基础。

[关键词]行星齿轮，半轴齿轮，十字轴，运动仿真，有限元分析The Design of Vehicle’s Differential and the Finite Element Analysis about the Driving Axle Housingee(ee )Tutor: eeAbstract:The design of the main drivers on the installation of the bridge in between the two axle differential design, mainly related to the differential structure ofnon-standard parts such as gear parts and standards for design and calculation, but also introduced the development of differential status and the type of differential. For differential selection and the principle of the program have also made a brief note. Building the differential’s 3D modeling through the use of PROE sofeware , differential calculation in the design of non-standard parts, such as planetary gear, axle shaft gear, the gasket , and cross axis, through a series of calculation, get the accurate and detailed design parameters, for PRO/E differential modeling work laid a foundation , formulation is based on the engineering drawing for the parts of surveying and mapping analysis of the technical requirements of the further consolidate and improve the knowledge of mechanical drawing, combining has to learn professional knowledge , Reasonable selective assembly tolerance allowance involves extensive professional knowledge, to improve their professional knowledge application ability is of great significance. On the working conditions of differential motion simulation, motion simulation is to use 3 d modeling after assembly, and use the pin after connected rigid, etc and all kinds of motion pair, such as gear CAM mechanism, etc. Add by design of the servo motor assembly kinematic analysis by comparing the simulation output data with theoretical data, and check the interference, modify unreasonable parts. And carries on the finite element analysis on the operation condition of the drive axle housing, the finite element structure analysis is based on a load of parts 3 d model, the constraints such as case analysis, combined with the finite element theory, we learned about the strength of the parts under the structure analysis module of PRO/E to do checking. And according to the calculation of the stresses on the parts to do the corresponding improvement design .Provides the theoretical foundation for the enterprise productionKeywords:planetary gear , axle shaft gear, universal joint pin, exercise simulation, finite element analysis目录1绪论 (1)1.1汽车差速器研究的背景及意义 (1)1.2汽车差速器国内外研究现状 (1)1.2.1国外差速器生产企业的研究现状 (1)1.2.2我国差速器行业市场的发展以及研究现状 (2)1.3汽车差速器的功用及其分类 (3)1.4毕业设计初始数据的来源与依据 (4)2 差速器的设计 (5)2.1对称式行星齿轮的设计计算 (5)2.1.1对称式差速器齿轮参数的确定 (5)2.1.2差速器齿轮的几何计算图表 (11)2.1.3差速器齿轮的强度计算 (12)2.1.4差速器齿轮材料的选择 (13)2.1.5差速器齿轮的设计方案 (14)2.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (14)2.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (14)2.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (15)2.2.3行星齿轮轴材料的选择 (15)2.3差速器垫圈的设计计算 (15)2.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (16)2.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (16)3 差速器部分三维建模 (17)3.1 三维软件PRO/E的介绍 (17)3.2 各零部件实体模型的建立 (17)3.3 差速器部分总装图 (18)4 工程图的制作 (20)5 十字轴与行星齿轮加工工艺的制定 (21)5.1 十字轴 (21)5.1.1零件的材料及技术要求的确定： (21)5.1.2加工工艺流程的制定 (21)5.1.3各个工序定位基准的选择 (21)5.1.4工序及尺寸公差的确定 (22)5.1.5热处理 (24)5.1.6机加工设备的选择 (24)5.2 行星齿轮 (24)5.2.1零件的材料及技术要求的确定 (24)5.2.3各个工序定位基准的选择 (25)5.2.4工序及尺寸公差的确定 (25)5.2.5热处理 (26)5.2.6机加工设备的选择 (26)6 差速器运动仿真分析 (27)6.1 差速器原理 (27)6.2差速器运动的分解 (28)6.3 机构运动仿真 (29)6.4 获取仿真结果及分析 (29)7 驱动桥壳有限元结构分析 (31)7.1 桥壳有限元模型的建立 (31)7.2 桥壳有限元分析 (31)7.2.1满载运行紧急制动工况 (32)7.2.2通过不平路面最大垂直力工况 (33)8 结语 (35)8.1 主要内容及成果 (35)8.2 感受与展望 (35)参考文献 (37)附录1 (39)附录2 (47)1绪论1.1汽车差速器研究的背景及意义汽车行业发展初期，法国雷诺汽车公司的创始人雷诺发明了汽车差速器，汽车差速器作为汽车必不可少的部件之一曾被汽车专家誉为“小零件大功用”。

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。

毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析

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。

基于ansys的汽车驱动桥壳有限元分析

基于ansys的汽车驱动桥壳有限元分析摘要：建立了基于 ANSYS 的汽车驱动桥壳的参数化有限元模型，在最大垂向力工况下对桥壳进行静力分析，得到桥壳的应力和位移分布规律。

对桥壳进行模态分析，得到桥壳1至6 阶固有振动频率。

最后采用目标驱动优化方法对桥壳进行以轻量化为目标的优化。

有限元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：驱动桥壳；静力分析；模态分析；疲劳寿命；优化前言汽车轻量化是实现节能减排的重要手段和方法，汽车轻量化实质上是零部件轻量化。

一方面节约原材料，降低生产成本；另一方面降低燃油消耗，减少排放。

目前国内对汽车零部件的设计已经从主要依靠经验逐渐发展到应用有限元方法进行强度计算和分析阶段。

只有结构优化方法能够解决汽车生产过程中的高性能、低成本与轻量化的矛盾。

驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，并将载荷传给车轮。

作用在驱动车轮上的牵引力、制动力和横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上的。

因此，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。

本文中采用有限元法对威铃轻型货车后驱动桥壳（假定为整体成形桥壳，非冲焊桥壳，忽略焊接的影响）在最大垂向力工况下进行强度刚度校核，模态分析，在此基础上进行疲劳寿命预测，找出驱动桥壳的潜在危险位置。

在保证满足桥壳强度刚度的条件下，对桥壳进行优化，实现桥壳轻量化。

最后对轻量化的结果进行模拟验证，从而确定了较合理的设计方案，由此提高了产品性能，节省了材料，提高了驱动桥壳的设计水平，减少了实际试验研究的费用和时间，为企业对桥壳改进和新产品开发提供理论指导。

1 最大垂向力工况静力分析对4. 5t 江淮威铃轻型货车桥壳进行静力分析，桥壳尺寸参数如下：壁厚8mm，轮距1600mm，板簧距890mm。

在ANSYS DesignModeler中建立参数化模型（壁厚为设计变量），在保证有限元分析精度的条件下，忽略一些无关紧要的结构，如放油孔、加油孔和螺栓孔等，保留对有限元分析有影响的部分，如凸包、固定环、轴头和钢板弹簧座等，建立实体模型；导入ANSYS Workbench后划分网格（无需定义单元类型），施加载荷和约束，求解后得到桥壳的mises应力分布云图和等效位移分布云图。

驱动桥主减速器壳体的有限元分析

根据表 1 的相关数据进行计算，代入上述公式得到主减速器壳体的反作用力，如表 2 所示。
（5）当主动齿轮进行启动或倒
车时，产生的扭矩为
M1＝
M·2 Z1 Z2
= 8500×7 43
=1.38×103N·m=1.38×106N·m
2 有限元网格的划分及载荷与约束的加载
2.1 有限元网格的划分
能也得到明显改善，即最大应力值变小，从应力分布图中
可以看出，应力变小的主要原因是进一步避免了主减速
器壳体的应力集中，即应力不再集中于减速器壳螺栓孔
处，且应力分布趋于分散。
4结论
本文建立了主减速器壳体的有限元分析模型，完成
71 机械工程师 2009 年第 10 期
制造业信息化
MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 / 建模 / CAD/ CAM/ CAE/ CAPP
图 3 顺时针转动应力变化图图 4 逆时外转动应力变化图（2）优化后主减速器壳体的仿真结果（图 5、图 6）
图 5 顺时针转动应力变化图图 6 逆时针转动应力变化图
通过对主减速器壳体的有限元分析，优化前后主减速器壳体仿真结果如
表 3 优化前后的仿真结果比较表
名称质量顺时针转动最大位移
文献来看，对驱动桥的分析包括驱动桥桥壳的有限元的
分析［1－3］、制动鼓的有限元分析［4－6］，但主减速器壳体的有
限元分析，在国内鲜有研究。本文以主减速器壳体为研究
对象，以主减速器设计理论为理论基础，建立了主减速器
壳体的有限元数学模型，并对优化前后的主减速器壳体
仿真结果进行分析比较。
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基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析

基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析简介汽车驱动桥壳是连接汽车发动机和驱动轮的重要组件，其中，壳体结构是至关重要的。

有限元方法是一种广泛应用于实际工程分析中的数值分析方法，可以模拟和优化设计。

本文将探讨如何使用有限元方法分析汽车驱动桥壳的结构。

建模几何模型汽车驱动桥壳一般采用加厚的柱壳结构，从而在较小的体积内承载高强度的扭转力。

为了对此结构进行有限元分析，需要先构建准确的几何模型。

可以使用计算机辅助设计软件建立三维模型，或者直接使用CAD工具绘制二维截面。

网格划分一旦有几何模型，就需要对其进行网格划分。

这是一项关键的步骤，因为它将直接影响最终分析的准确性和效率。

在划分网格时，需要注意以下几点：•网格大小应该能够适当地对结构进行描述，同时不会影响计算效率。

•网格应当满足光滑性要求，特别是在转角处。

•需要尽可能使用劣质网格，以确保准确性。

材料和边界条件分析所需的材料特性和边界条件有助于确定结构在应力下的响应。

材料的特性包括弹性模量、泊松比、屈服强度。

设置边界条件则包括固定点、负载、扭曲、压力等。

求解通过有限元分析软件可以进行模拟计算，并得出结构的应力状况和形变情况。

在此过程中，需要考虑以下因素：•材料的非线性特性•数值不稳定性问题•嵌套效应对模型的影响结果和分析有限元求解得出的结果需要进一步进行分析，以便深入理解结构的行为和性能。

通过对结果的分析，可以得到以下信息：•结构的应力、应变分布以及最大应力发生在哪里•结构的变形情况以及变形程度•破坏模式及其发生的位置和原因结论本文介绍了使用有限元分析方法分析汽车驱动桥壳的方法。

通过准确建立几何模型、网格划分、设置材料特性和边界条件并对结果进行分析，可以得到结论来评估设计的性能和研究规划的效果。

基于UG的车桥桥壳参数化设计毕业设计(论文)

基于UG的车桥桥壳参数化设计摘要标准件库的建立对提高CAD系统的运行效率和质量，缩短产品开发周期起到重要的作用。

本文以某车桥桥壳为研究对象，基于UG NX4.0三维平台，综合运用UG二次开发模块UISTYLER、UG/OPEN API和Visual C++6.0软件，首先通过编辑MENU菜单和参数化零件，其次通过建立零件族和绘制自定义对话框，再次基于VC软件编制操作图形的动态链接库文件，从而完成整个零部件的参数化设计，最后开发了桥壳标准件库。

通过桥壳标准件库的建立大大缩短了桥壳零件的开发周期，降低了生产成本。

和传统的设计方法相比较，该方法提高了设计的效率。

关键词：车桥桥壳 UG 二次开发1 前言车辆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；同从动桥一起支承车架及其上的各总成重量；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。

驱动桥壳应有足够的强度和刚度，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，故其结构型式在满足使用要求的前提下，要尽可能便于制造。

驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳两类。

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。

分段式桥壳比整体式桥壳易于铸造，加工简便，但维修保养不便。

当拆检主减速器时，必须把整个驱动桥从汽车上拆卸下来，故目前已很少采用。

2 参数化设计的概况及设计方案的确定2.1 零件的参数化设计2．1．1 零件的参数化设计概念零件的参数化设计是指零件在设计过程中，以零件的尺寸作为变量参数，用对应的关系来表示，通过调整尺寸参数就可以修改和控制零件的几何形状。

这样，需改变零件的大小和位置时，只要变动相关的尺寸数值，与之相关的尺寸将会自动随之改变。

利用UG进行零件参数化设计，可根据零件的特点，采用草图、表达式、截面之间的相关性等方法建立三维参数化模型来实现参数化设计。

基于UG的驱动桥壳参数化建模及分析过程

基于UG的NJ1040驱动桥壳参数化建模方法和步骤－南京林业大学机械电子工程学院一、UG各功能模块介绍UG的各功能是靠各功能模块来实现的，有不同的功能模块，来实现不同的用途，从而支持其强大的Unigraphics 三维软件。

下面简要介绍本文用到的模块。

1 CAD模块1.1 UG/Gateway (入口)提供一个Unigraphics基础，UG/Gateway在一个易于使用的基于Motif环境中形成连接所有UG模块的底层结构，它支持关键操作，包括打开已存的UG部件文件，建立新的部件文件，绘制工程图和屏幕布局以及读入和写出CGM等，也提供层控制，视图定义和屏幕布局，对象信息和分析，显示控制，存取“帮助”系统，隐藏/再现对象和实体和曲面模型的着色。

UG/Gateway包括一个没有限制的高分率的绘图仪许用权，模块也提供一个现代化的电子表格应用，构造和管理零件家族并操纵部件间表达式。

它由相关的解析方案，扩充的模型易于进行设计，标准的桌面查找功能提供一个简单的基于知识工程技术的执行方法，UG/Gateway是对所有其它Unigraphics 应用的必要基础。

1.2 UG/Solid Modeling (实体建模)提供业界最强的复合建模功能。

UG/Solid Modeling无缝地集成基于约束的特征建模和显式几何建模，用户可以取得集成于一个高级的基于特征环境内的传统实体，曲线和线框建模的功能，UG/Solid Modeling使用户能够方便地建立二维和三维线框模型，扫描和旋转实体，布尔运算及进行参数化编辑，包括对快速和有效的概念设计的变量化的草图绘制工具以及更通用的建模和编辑任务的工具，模块的易于了解和基于图符的图形环境是同一基础，从那里，所有其它建模模块被存取与操作，UG/Solid Modeling 是对UG/Feature Modeling和UG/Freeform Modeling两者的必要基础。

1.3 UG/Features Modeling (特征建模)这个模块提高了表达式的级别，因而设计可以在工程特征的意义中来定义，提供对建立和编辑标准设计特征的支持，包括几种变形的孔、键槽、型腔、凸垫、凸台及全集的圆柱、块、锥、球、管道、杆、倒圆、倒角等等，也包括实体模型控空和建立薄壁对象，为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑参数化地定义特征，已经存贮在一共同目录中的用户定义特征也可以添加到设计模型上，特征可以相对于任意一个其它特征或对象定位，也可以被引用阵列拷贝，以建立特征的相关集或是个别地定位或是在一个简单图案和阵列中定位。

基于设计FMEA的矿用车桥壳有限元分析

基于设计FMEA的矿用车桥壳有限元分析摘要：本文针对矿用车桥壳设计FMEA进行了有限元分析，通过对矿用车桥壳的结构和应力分析，得到了应力分布规律和应力集中区域，为矿用车桥壳的优化设计提供了依据。

关键词：FMEA，有限元分析，矿用车桥壳，应力分析，优化设计正文：一、引言矿用车是煤炭、矿山、铁矿等行业使用的特种车辆，提高矿用车的使用寿命和可靠性对生产具有重要意义。

而矿用车的桥壳是其中重要的部件之一，其设计合理性直接影响矿用车的牵引能力和安全性。

本文结合设计FMEA对矿用车桥壳进行有限元分析，希望能够得到可靠的设计结论，为矿用车桥壳的优化设计提供参考。

二、设计FMEA的应用FMEA（Failure Mode and Effect Analysis）是一种常用的质量管理工具，用于识别、评估和避免产品设计和制造过程中出现的潜在问题和失效模式。

针对矿用车桥壳，我们可以采用FMEA的方法，对其各个部件进行潜在失效模式的分析，为车桥壳优化设计提供依据。

三、矿用车桥壳的有限元分析有限元分析（FEA）是一种数值分析方法，广泛用于工程结构力学的分析和计算中。

通过对矿用车桥壳进行有限元分析，我们可以获得矿用车桥壳的应力分布规律和应力集中区域。

对于矿用车桥壳的有限元分析，我们可以采用ANSYS等有限元软件进行模拟。

首先，需要进行建模和网格划分。

然后，在给定载荷条件下，进行静力分析和动力分析，得到桥壳的应变和应力分布规律。

最后，对应力分析结果进行评估和分析，确定应力集中区域，为矿用车桥壳的优化设计提供参考。

四、矿用车桥壳的优化设计通过设计FMEA的应用和矿用车桥壳的有限元分析，我们可以得到矿用车桥壳的设计缺陷和优化方案。

针对设计缺陷，可以进行材料的更换、结构的优化等措施。

对于应力集中区域，可以在相应区域增加结构支撑，避免过度应力导致矿用车桥壳的破裂。

五、结论本文结合设计FMEA和有限元分析，对矿用车桥壳进行了分析和优化设计。

轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析

轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析74…设计计算DESIGN&CALCULATION…芝轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析杨天兵,周志鸿,张韬(北京科技大学土木工程学院,北京100083)[摘要]对某轮式液压挖掘机的4种典型工况:(1)不平路面高速行驶时,(2)最大牵引力行驶时,(3)紧急制动时,(4)受最大侧向力时,利用有限元软件ANSYS对挖掘机驱动桥桥壳分别进行强度与刚度分析.通过分析得出工况4的应力值最大,即最大应力值发生在挖掘机高速急转弯发生侧滑的情况,此时轮毂轴承,半轴套管受力最大.[关键词]挖掘机;驱动桥桥壳;典型工况;有限元法[中图分类号]TD422.24[文献标识码]B[文章编号]1001—554X(2008)08—0074—05 ThefiniteelementanalysisforengineeringvehiclesdriveaxlehousingY ANGTian-bing,ZHOUZhi—hong,ZHANG-Tao轮式挖掘机驱动桥位于传动系的末端,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,并使挖掘机左,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.驱动桥由主传动器,差速器,半轴,驱动桥壳和行星式轮边减速器等组成,挖掘机工作状况恶劣,桥壳受力复杂,既要承受车体的重量,又要把车轮所受的牵引力,制动力,横向力传给车架,所以必须保证桥壳有足够的强度和刚度.由于挖掘机驱动桥壳形状复杂,利用传统方法很难精确计算桥壳各处的应力及应变大小.本文利用有限单元理论并使用大型通用有限元软件ANSYS对挖掘机驱动桥桥壳进行计算和分析以得到较准确的计算结果.1轮式挖掘机驱动桥的结构型式桥壳的结构形式有3种,即可分式桥壳,整体式桥壳和组合式桥壳].本文研究的挖掘机驱动桥壳为整体式桥壳,特点是桥壳制成一个整体,犹如一整体的空心梁(图1).该挖掘机驱动桥桥壳相关参数如下:整机质量7.5t,满载时驱动桥负载113kN;最大牵引力38.5kN;发动机功率59kW;斗容量0.4～0.5m3;爬坡度25;行走速度≤49km/h;最大挖掘深度3.5m;桥壳材料弹性模量为2.1×10MPa;泊松比0.3;密度7.9×10-9kg/mm3;桥壳的许用应力为510MPa.图1某挖掘机驱动桥外观图2桥壳实体模型和有限元模型的建立(1)桥壳实体模型的建立.使用Pro/E三维造型软件建立桥壳的实体模型.实体模型的建立是便于有限元模型的建立,因此应尽可能地简化实体模型,对整体结构应力分布只产生较小影响的局部特征可以忽略.图1和图2分别是某挖掘机驱动桥和驱动桥壳的外观图,为了方便于有限元分析,忽略了桥壳上的加油口,放油口等局部特征.(2)桥壳有限元模型的建立.把在Pro/E环境[收稿日期]20{)8—03—10[通讯地址]杨天兵,北京科技大学362信箱建冤机械2008.08(f2半月刊)图2某挖掘机驱动桥壳外观图下建立的驱动桥壳模型导入ANSYS进行有限元分析.桥壳进行网格划分时,单元类型选择Solid95,该单元为20节点六面体单元,每个节点有3个自由度一节点X,y,Z方向的位移,该单元具有空间的任意方向.Solid95单元有可塑性,蠕动,应力钢化,大变形和大应变能力,是3D8节点实体单元一So1id45的高次形式,能应用于不规则形状而没有精确度损失.利用ANSYS建模功能将桥壳规则部分切开,便于以扫掠方式创建六面体单元, 将不规则部分创建的Solid95的退化单元转化为四面体单元Solid92.该挖掘机驱动桥桥壳的有限元模型如图3所示.图3挖掘机驱动桥桥壳有限元模型3.1挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳的受力分析.桥壳受力情况参见图4,桥壳两端经轮毂轴承支承于车轮上,在钢板座处桥壳承受其传递的载荷.本文研究的挖掘机为双轮胎,沿双胎中心地面对轮胎的反力为/2,桥壳则承受该反力与车轮重力g之差值,即/2一g.其中,为车辆满载静止于水平路面时驱动桥施加给地面的载荷;B为驱动车轮轮距;S为驱动桥壳上两钢板座中心的距离.22图4挖掘机驱动桥桥壳静力简图挖掘机在不平路面高速行驶时桥壳除了承受静止状态下那部分载荷外,还承受附加的冲击载荷.在这两种载荷总的作用下,桥壳所产生的弯曲应力为式中尼——动载荷系数,对挖掘机取2.5;34种典型工况下的驱动桥桥壳有限元分析——桥壳在静载荷下的弯曲应力. 通常情况下,在设计桥壳时将其看成简支梁并校核危险截面的最大应力值.挖掘机驱动桥桥壳危险截面一般为弹簧座附近桥壳截面和轮毂轴承连接处端面.本文分析了弹簧座附近桥壳截面的受载情况,并用有限元法计算各种工况下桥壳的载荷.虽然桥壳的受力状态非常复杂,但是主要有4种典型计算工况:挖掘机在不平路面高速行驶时;挖掘机以最大牵引力行驶时;挖掘机紧急制动时;挖掘机受最大侧向力时.只要在这4种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证,就可以认为该桥壳在各种工况下是可靠的.(2)式中w～一桥壳危险截面的抗弯截面系数;g～一车轮(包括轮毂,制动器等)的重力.(2)挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳的有限元分析.从图5中可以看出,挖掘机驱动桥桥壳在不平路面高速行驶时,等效应力最大值发生在桥壳与轮毂轴承连接区域,数值为311.308MPa,小于桥壳材料许用应力;桥壳最大变形量为1.006ram.根建冤札械2008.08(上半月刊)鸯譬鸯1禽羹蕈,,●,一一一《……设计计算…DESIGN&CAL0UtATlO…:一等童据国家相关标准,当承受满载轴荷时,桥壳最大变形量不能超过1.5mm/m.本文研究的挖掘机驱动桥桥壳两轮毂外轴承径向距离为1580mm,最大变形量应不超过2.37ram,可见该挖掘机驱动桥桥壳满足刚度要求.图5挖掘机驱动桥桥壳受冲击载荷作用等效应力云图3.2挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力分析.挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力情况如图6所示.2图6挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力简图该挖掘机驱动桥桥壳截面为矩形管状截面,在危险截面处的弯曲应力和扭转剪切应力分别为rMy.Mh一+(3)[1]\√/l1'j一式中Mv=f一g)学;Mh:年;.——车辆加速行驶时的质量转移系数,对挖掘机取2=1.1～1.3;P——最大牵引力;卜桥壳承受的转矩,T:口,为发动机最大转矩,为传动系的最低挡传动比,珩为传动系的传动效率;w,whW——分别为桥壳在危险断面处的垂向抗弯截面系数,水平抗弯截面系数和抗扭截面系数.(2)挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的有限元分析.图7挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳等效应力云图从图7中可以看出,驱动桥桥壳以最大牵引力行驶时,桥壳等效应力最大值发生在桥壳与轮毂轴承连接处的前下方.最大等效应力值为378.242MPa,小于许用应力;最大变形量1.192mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.3挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳受力分析.挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的受力情况见图8.建筑札械2008.08(上半月刊)图8挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的受力简图fMv=(譬t_gw)_』=G2(4)[1]JT=6;2rrL式中Mv——桥壳在两弹簧座之间的垂向弯矩; M}1——桥壳在两弹簧座之间的水平弯矩;卜制动转矩;——挖掘机制动时的质量转移系数,取:0.75～0.8:rr——驱动车轮的滚动半径;驱动车轮与路面的附着系数,计算时取0.8.按公式(4)求得Mv,,T后代入(3),即可求得紧急制动时驱动桥桥壳的弯曲应力和扭转应力.(2)挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的有限元分析.从图9中可以看出,挖掘机紧急制动时,弯曲和扭转的组合变形非常明显,等效应力最大值发生在桥壳与轴承连接处的前下方.最大等效应力为372.129MPa,小于许用应力;最大变形量1.818mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.4挖掘机受最大侧向力时的驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机受最大侧向力时的驱动桥桥壳受力分析.当挖掘机满载,高速急转弯时,会产生一个作\._.1.3d9..124.D4416.5...2D6739248...2B9d3d330..372129 图9挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳等效应力云图用于车辆质心处的相当大的离心力P,车辆也会由于其他原因而产生侧向力.图1()为挖掘机向右侧滑时候的受力简图.图10挖掘机向右侧滑时的受力简图根据该图可计算出驱动桥侧滑时左右驱动轮的支承反力和左右车轮的侧向反作用力分别为fZ2L~--"G2(丢～)J=(丢+譬)(5)[1lL=Z2I=Z2IX1.0=Z2I【Y2R=R=RX1.0=R式中——挖掘机满载时的质心高度;——轮胎与地面问的侧向附着系数,计算时取=1.0.由上式可知,当警=0.5时,,=o,=G,即驱动桥的全部载荷由侧滑方向一侧的驱动车轮承担,这种情况对驱动桥的强度极为不利,因建冤札械2008.08(上半月刊)=¨霉设计计算DESIGN&CA0{J1.H.Al0N此设计时应尽量降低挖掘机的质心高度h.当驱动桥采用全浮式半轴时,在桥壳两端的半轴套管上装有一对轮毂轴承,即轮毂的内轴承和外轴承I1J.侧滑时,对于与侧滑方向相同的一侧的车轮,轮毂内轴承的径向支承力大于外轴承的径向支承力;对于侧滑方向相反一侧的车轮,轮毂的外轴承的径向支承力大于内轴承的径向支承力,且与侧滑方向相同的一侧的车轮轮毂内轴承的内端为危险截面.该处弯曲应力为r—Mw—MwJ一w一/1一\j32tD/(6)[]{Mw=G2f0_05+警1(一a)L\,式中a——轮毂内轴承离车轮中心线距离;表14种工况下驱动桥桥壳受力的比较工况1工况2工况3工况4分析内容不平路面最大牵紧急侧滑高速行驶引力行驶制动最大等效应力311.308378.242372.129468.429/MPa最大变形量1.0061.1921.8181.352/rnn22壳艮4小结(2)挖掘机受最大侧向力时驱动桥桥壳的有限…元分析.图11挖掘机受最大侧向力向右侧滑时驱动桥桥壳等效应力云图图11为挖掘机在满载,高速急转弯时受到很大离心力作用下向右侧滑的等效应力云图.从图中可以看出,最大等效应力发生在桥壳与侧滑一边的轮毂轴承连接处的端面处.最大等效应力为468.429MPa,小于许用应力;最大变形量为1.352mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.54种工况下驱动桥桥壳受力的比较驱动桥桥壳受力的比较见表1.(1)轮式挖掘机驱动桥桥壳的危险截面为弹簧座附近桥壳截面和轮毂轴承连接处.本文分析了某挖掘机驱动桥壳危险截面的受载情况,用有限元方法分析了4种典型工况下桥壳的应力状态,指出了4种工况下应力最大值发生在轮毂轴承连接处截面.(2)在某挖掘机4种典型工况下:①不平路面高速行驶时,②最大牵引力行驶时,③紧急制动时,④受最大侧向力时,最大等效应力都发生在桥壳与轮毂轴承连接处的截面处.(3)在某挖掘机4种典型工况中,工况4的应力值最大,即最大应力值发生在挖掘机高速急转弯发生侧滑的情况,此时轮毂轴承,半轴套管受力最大.[参考文献][1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]郁录平.工程机械底盘设计[M].北京;人民交通出版社,2004.[3]唐振科.工程机械底盘设计[M].黄河水利出版社, 2004.建冠机械2008.o8(上半月刊)。

基于参数化的车辆驱动桥壳动态优化设计解读

基于参数化的车辆驱动桥壳动态优化设计1 前言车辆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；同从动桥一起支承车架及其上的各总成重量；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。

驱动桥壳应有足够的强度和刚度，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，故其结构型式在满足使用要求的前提下，要尽可能便于制造。

驱动桥壳可分为整体式桥壳和分段式桥壳两类。

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。

目前，车辆驱动桥壳的设计大多还是图解法，这种设计计算量大且很复杂，精度不高。

应用计算机的可视化技术和参数化造型和建模能力，在车辆的设计阶段进行三维实体建模，并利用有限元分析方法进行满载荷静力学分析，2.5倍满载轴荷下的垂直弯曲强度和刚度计算，并进行模态分析和参数化结构优化。

从而提高车辆驱动桥壳结构的设计水平，减少实际试验研究费用和时间，提高设计效率。

2 UG软件简介及其结构分析方法Unigraphics（UG） CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。

而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。

通过在实践中运用UG软件，作者总结了一套结构分析方法和分析步骤：（1）参数化建模：包括建立构件的实体模型，建立设计变量，并施加约束和载荷等；（2）满载荷静力学分析：确定8mm桥壳每米轮距变形量和最大许可应力值；（3）结构模态分析：确定不同设计变量下的结构固有频率及振型，并与试验值比较；（4）参数化优化设计：在指定优化目标、定义约束和定义变量之后，计算出最优结果。

3 有限元分析模型的建立对产品进行参数化建模，可以用参数建立起零件内各特征之间的相互关系。

基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计

基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计
王丰元; 陈珊; 纪国清; 纪建奕
【期刊名称】《《CAD/CAM与制造业信息化》》
【年(卷),期】2009(000)012
【摘要】针对目前汽车驱动桥零部件在使用中容易出现的问题,如桥壳的断裂、变形,提出一种基于三维设计和分析软件二次开发技术的虚拟设计方法。

本文以某系列驱动桥壳为例,采用参数化手段设计桥壳,通过有限元分析,验证了该桥壳在特定工况下的设计可靠性。

【总页数】3页(P63-65)
【作者】王丰元; 陈珊; 纪国清; 纪建奕
【作者单位】青岛理工大学汽车与交通学院; 青特集团公司技术中心
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于UG的驱动桥壳动静态性能有限元分析与优化设计 [J], 赵军;殷鸣;赵秀粉;殷国富
2.基于CATIA与ANSYS的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 周裕民;刘鑫
3.基于HyperWorks的公交车驱动桥壳的有限元分析 [J], 郭冬青;马宗正;马涛
4.基于ANSYS Workbench的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 王曼
5.基于ANSYS的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 吕婧;王磊;杜兆阳
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