基于FEM的驱动桥壳轻量化设计
基于FEM的驱动桥壳轻量化设计
基于FEM 的驱动桥壳轻量化设计摘要:提出一种基于FEM 的轻量化设计方法。
该方法以力学计算结果为基础，以相关实验结果为参照，借助有限元分析的方法实现汽车结构件的轻量化。
应用此方法对某轻型载货车驱动桥壳进行轻量化设计，使之在轻量化之后仍能达到相关标准要求。
在基于FEM 的轻量化设计方法进一步改进和完善后，对其它工程构件的设计也将具有应用和参考价值。
关键词: FEM ；驱动桥壳；轻量化设计中图分类号:TH122，U463.218+5 文献标识码:ALightweight design of rear axle housing based on FEMAbstract: A lightweight design method is presented, which depends on Finite Element Method (FEM). The goal of auto parts’ lightweight design is realized based on results of mechanical calculation meanwhile combining experimental results with FEM . As an application of this method, a light truck’s rear axle housing is re-designed and related standards are satisfied. This method is of important science value and guidance meaning in many engineering fields besides in auto industry at the basis of improvement as well as rational application. Key words: FEM; rear axle housing; lightweight design收稿日期：基金项目：国家“十一五”科技支撑计划资助项目（No.2006BAF02A01-03,2006BAF02A08）；山东省优秀中青年科学家奖励基金资助项目（No. 2006BS05010）轻量化设计在汽车设计领域所带来的低成本、低消耗、低排放符合最优化设计理念，而传统的经验设计模式和滞后的评价手段使轻量化设计的改进余地微乎其微。
汽车驱动桥壳壳盖优化设计二次开发研究
汽车驱动桥壳壳盖优化设计二次开发研究随着汽车工业的快速发展，汽车驱动桥的优化设计已经成为了一个研究的热点。
作为汽车动力传输的重要组成部分，驱动桥的设计要求不仅要满足汽车的行驶要求，还要具备较高的安全性和可靠性。
其中，驱动桥壳壳盖的设计尤其重要，因为它负责保护驱动桥的内部零部件，同时也影响着驱动桥的散热性能。
在现有的驱动桥壳壳盖设计中，存在一些问题需要解决。
首先，在某些情况下，驱动桥的高负载状态下，壳壳盖的密封性能和结构强度容易出现问题，严重影响驾驶安全。
其次，在某些工况下，驱动桥内部的温度会升高，进而影响器件寿命和性能，因此壳壳盖的散热性能也需要得到优化。
针对以上问题，可以采取以下措施进行壳壳盖的优化设计。
首先，可以采用改进的材料进行壳壳盖的生产，以提升其密封性和结构强度。
此外，可以采用现代先进的加工工艺，比如激光切割、折弯等，以保证产品的精度和质量。
其次，可以在壳壳盖的设计中优化散热结构，以提升驱动桥的散热性能。
例如，在壳壳盖的外壳表面添加散热片，或在壳壳盖的进风口和出风口设计合理的结构，以最大程度地增强散热效果。
同时，还可以采用现代先进的散热材料，如石墨烯等，以提升壳壳盖的散热能力。
此外，还可以采用二次开发的方式进行壳壳盖的优化设计。
二次开发是指在原有设计基础上，通过修改、调整等方式，对产品性能进行进一步改进的过程。
在壳壳盖的优化设计中，可以采用三维建模软件等工具，进行模拟分析，进而确定最佳壳壳盖结构。
通过二次开发，可以最大程度地提升产品性能和质量，进而满足市场需求。
总之，汽车驱动桥壳壳盖的优化设计是一个复杂的过程，需要从材料、结构、散热等多个方面进行综合考虑。
通过现代先进的技术手段，结合二次开发等方式，可以最大程度地提升产品性能和质量，进而满足市场需求，为汽车工业的发展做出更多的贡献。
除了二次开发外，还可以采用仿真分析的方法对汽车驱动桥壳壳盖进行优化设计。
在不需要花费大量的物理实验和成本的情况下，通过仿真分析可以快速确定壳壳盖的最佳结构和材料，同时能够提高设计的可靠性和精度。
基于Hypermesh有限元分析的桥壳轻量化设计
中图分类号 ：Ｕ ４ ６ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ６ ７ １ — ７ ９ ８ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ６ ０ — ０ ５
Ａｘ ｌ ｅ Ｕｇ ｈｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｂａ ｓ ｅ ｄＯ ｎ ｉｎｉ ｆ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｈ ｙｐｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ
（ 安徽 江淮 汽 车股 份有 限 公司 ，安徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ） 摘 要 ：本 文 首先 论述 了驱动 桥 壳在 整车 上 的功 用 ， 阐述 了轻 量化 设计 在 汽车 领域 的重要 性 ，并
结合某款 ４ ×２轻量化牵引车对其桥壳进行受力计算 ，并按照计算结果进行有限元分析，基于分
Ｃｈｅ ｎ Ｃｈ ｕ ａ ｎ ｚ ｅ ｎ ｇ
（ Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ｉ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｃ Ｏ． Ｌ Ｔ Ｄ， Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ６ ０ １ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｙ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｈｅ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｒ ｗｉ ｎｇ ａ ｘ ｌ ｅ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｗｈ ｏｌ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ． Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｈ ｏ ｗ ｉ ｍｐｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ． Ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｅ ｎ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｔ ａ ｋ ｅ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ４ｘ ２ ｆ ｏ ｒ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ， ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｏ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｉ ｔ ｓ ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ．Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｌ ｎｌ ａ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ， ｔ ｈｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｏ ｍｅ ｎｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ． Ｆｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ， ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐｅ ｒ ｗｒ ｉ ｔ ｅ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎｄ ｕｃ ｔ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ．
基于FEM的车桥本体内高压成形工艺研究
（ ）第 二 阶段加 载路 径 ｂ
图５ 内压和轴 向进给加载路径
在 内高压成形过程 中 ，因为有效进给量 （ 流人 大胀 形量 区的材料 ）的不同 ，相 同的进 给量会产生不 同的结 果。随着材料贴模 量的增大 ，贴模 区材料 与模 具之 间摩
擦 力 增 大 ，导 致材 料 流 动 困难 。 因此 大 部 分 的 轴 向补 料
应分配在第一 阶段 ， 第二 阶段 只需少量进 给量 ，若轴 向
补 料 过 多 只会 使 管 坯 端 部 壁 厚 增 大 。
加载过程 参数 变化 复杂 、不易 找到 最佳 工艺 参数 ，
图４ 数值模拟分析模型
对于初始管坯来 说 ，在 未贴模之前其 极限胀形 压力是一 定 的，内压力过大会造成破裂 ，过小会导致胀形不完全。
基 于 Ｆ 的 车 桥 本 体 内 高 压 Ｍ Ｅ 成 形 工 艺 研 究
合肥工业大学材料科学 与工程 学院 （ 安徽 ２ ０ ０ ） 张宾宾 ３ ０ ９ 李 萍 薛克敏 唐 勇
【 摘要】 ｌ 汽车桥壳本体内 ｌ 对 高压 成形工艺进行有限元模拟研究， 基于弹塑性有限元法建立了 数学建型 廷
并进行 了动力显式有限元分析求解，对成形工艺进行分析 ，研究 了内压和轴向 进给等主 要工艺参数对成形点
量 的 影 修 ｌ 。。 。 ｜ ～ ｌ ｌ ｌ
汽车桥壳整 体 内高 压成 形 是 近年 来发 展起 来 的新 工艺 ，它不仅可 以满 足汽 车结 构轻 量 化 和一 体化 的要 求 ，而且 与传 统 的铸 造 、冲 压 和焊 接 成 形 工 艺 相 比，
取 ２０ ） ．５ 。为 防止 因一
轴 向进 给／ ｍｍ
次成 形 而 产 生 破 裂 ，本 次 内高 压 成 形 拟 采 用 两 个 工 步 的
基于FEM的重型汽车提升桥壳结构强度的分析
不考虑焊接 、 接触分析 ； ②提升桥壳结构材料为一
种均 质 同性 材料 ．
本 文考 察 在整 车满 载或 超载 下 落时 提升 桥 的
强度 和 刚度 ． 时 提 升 桥 的 受 力形 式 与非 断 开式 此 前桥 的受力 形 式 相 似 ， 壳 在 不 同 工况 下 的受 力 桥 较 复杂 ， 主要 承 受 的力 分 别 为 越 过 不平 路 面 时 承 受最 大 垂 向力 、 紧急 制 动 时 承 受 的 最 大制 动力 和 侧 滑极 限 时承 受 的 最 大侧 向力 ， 三 种典 型受 力 这
制 动力 工况 下有 限元模 型 中的 ＭＡ Ｓ １ 量 单元 Ｓ２ 质 设 置实 常数 ＭＡ Ｓ Ｓ． １ ３ １ 提升 桥壳 的受 力分 析 ．．
（ ） 况 一 ： 过 不平 路 面 时 桥 壳 承 受 的最 １工 越
大垂 向力 整 车在 满 载越 过 不 平 路 面 时 ， 受 到 唯一 垂 只
预测 桥壳 易疲 劳受 损 部 位 的应 力 与 变 形 ． 述 斌 唐
题 Ｊ 而采 用有 限元 分 析 技 术 则 是 一 种行 之 有 效 ，
的方 法 ．
１ 有 限元 建 模 与 仿 真 分 析
本文 在 Ａ Ｓ Ｓ分 析 软 件 里 直 接 创 建 计 算 模 ＮＹ 型 ， 证 与实 际几 何模 型尺 寸一 致 的 同时 ， 以忽 保 可
１２ｍ； ． 车轮滚 动半 径 ｒ 为 ０ ５ ５ｍ； 载 系 数 ｋ 『 ．４ 动 为 ２ ５； 车制 动 时质 量 转 移 系数 ｍ 为 ０８ 道路 ． 整 ．；
的提 升桥 壳三 维实 体模 型如 图 １所示 ．
附着 系数 为 ０６ ； 滑系数 为 １０ ．８侧 ．． 由于提 升 桥壳 自重 远 小 于 满 载 载荷 ， 以计 所 算 桥壳 受力 分 析不 考 虑 自重 的影 响 ， 需 为最 大 只
基于FEM的重型汽车提升桥壳结构强度的分析
基于FEM的重型汽车提升桥壳结构强度的分析于东娜;魏建飞;邱阳;刘学杰【摘要】以包头北奔重汽车桥有限公司某新型号提升桥为研究对象,运用有限元ANSYS分析软件对其进行静态特性的仿真分析.通过在ANSYS分析软件直接建立三维实体模型,并分别针对桥壳在整车越过不平路面时所受的最大垂向力、紧急制动时所受的最大制动力和侧滑极限时所受的最大侧向力工况下对提升桥壳进行受力及变形分析.分析结果表明,该车桥在越过不平路面时的应力及变形要比其他两种工况下的稍大,针对该危险工况提出适当缩小桥壳中央凹曲面处的落差值及避免在恶劣的不平路面上高速行驶.%Taking a lifting axle model of Bei Ben Alex Co. Ltd. As an example, its static characteristics are simulated using finite element analysis on ANSYS software. The lifting axle on the three-dimensional model is established diametrically. The stress and displacement including the maximum vertical force over the dynamic road, the largest braking force on the emergency brake and the maximum lateral force in the sideslip conditions are analyzed. Results suggest that the stress and displacement of the lifting axle on the vehicle over the dynamic road are much greater than the ones in the other two conditions, the divide valueof the central sunken surface on lifting housing should be lessened properly to avoid high-speed run on uneven pavement in this dangerous condition.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2011(032)005【总页数】5页(P24-28)【关键词】提升桥;有限元分析;静力分析;仿真;ANSYS【作者】于东娜;魏建飞;邱阳;刘学杰【作者单位】内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010;包头北奔重汽车桥有限公司,内蒙古包头014030;包头北奔重汽车桥有限公司,内蒙古包头014030;内蒙古科技大学机械工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文0 引言随着现代重型汽车行业领域高速发展，对其作业能力的要求越来越高，传统的桥壳设计计算方法就无法满足现代实际情况.任卫群等［1］较系统地探讨了通过计算机模拟仿真技术可以有效地预测桥壳易疲劳受损部位的应力与变形.唐述斌等［2］较早地对后桥壳轻量化进行了有限元分析，明确了对桥壳的研究方向.朱帅等［3］应用ANSYS分析软件对前桥强度进行了详细的仿真分析.而到目前为止，有关对重型汽车提升桥的强度、刚度的校核以及疲劳性测试等理论与实验的研究是整个重型汽车行业迫切需要解决的问题.本文考察在整车满载或超载下落时提升桥的强度和刚度.此时提升桥的受力形式与非断开式前桥的受力形式相似，桥壳在不同工况下的受力较复杂，主要承受的力分别为越过不平路面时承受最大垂向力、紧急制动时承受的最大制动力和侧滑极限时承受的最大侧向力，这三种典型受力形式易造成提升桥壳结构破坏［4］.合理地设计提升桥壳，使其有效地配合整车，提高整车的通过性和平顺性.因此车桥的强度和刚度以及疲劳可靠性是重型汽车设计及制造所必须考虑的重要问题［5］，而采用有限元分析技术则是一种行之有效的方法.1 有限元建模与仿真分析本文在ANSYS分析软件里直接创建计算模型，保证与实际几何模型尺寸一致的同时，可以忽略不影响分析结果的板簧座、制动盘等实体，使建模工作适当简化.为方便简化计算，在进行有限元分析时做下面两点假设:①板壳与板壳之间，半轴套筒与提升桥壳之间均是一体的，不是装配的，即不考虑焊接、接触分析;②提升桥壳结构材料为一种均质同性材料.基于该提升桥壳结构静态特性分析的特点，选取SOLID95号三维实体单元.本文中研究的提升桥壳材料为均质的40MnB，其弹性模量为E=2.09e5MPa，泊松比μ =0.28，质量密度ρ=7.93 kg/mm3，屈服极限σs=785MPa，强度极限σb=980MPa，弯曲强度σc=490 MPa.由于该材料为塑性材料，则以屈服强度为基准作为极限应力.本文中取强度安全系数 n=1.5，那么许用应力值［σ］=σs/n=523 MPa.1.1 模型建立在实体建模时，采用自下而上方法来建模，即先建立关键点，连接关键点生成线，连接线生成面，最后生成体的顺序［6］.应用ANSYS分析软件来直接创建三维实体具体步骤如下:(1)在ANSYS默认的当前笛卡尔XY平面坐标系下，创建提升桥壳方形壳处的一个平面，四个顶角处做倒角处理;(2)在该方环形平面中心点处沿Z轴创建一条中央轴线，采用面沿中央轴线来挤出方形壳体;(3)在该桥壳的方形壳体右侧即Z轴的负方向，创建使方形壳体过渡到圆形壳体处的等厚壁收口壳体;(4)按照实际模型尺寸来构建半轴套筒，采用映射方法使得在桥壳的方形壳体左侧即Z轴的正方自动生成等厚壁收口壳体与半轴套筒;(5)删除在创建过程中的辅助或多于的点、线、面，最后进行布尔操作，该提升桥壳体三维实体模型创建完成.在提升桥两侧上板簧座和下板簧座所在位置处设置独立的计算面积区域，载荷与约束就直接施加此处，既有利于模型的简化，提高计算速度;又可以方便观察载荷计算后应力分布情况.完成的提升桥壳三维实体模型如图1所示.图1 提升桥壳三维实体模型1.2 网格划分该提升桥壳是由方形壳体与实心圆轴体相结合的，即存在过渡梯形区域，采用自由网格划分会减轻在前处理过程中的工作量，效率提高.针对三种典型工况下分析提升桥壳的静态强度特性，则模型的网格尺寸及其他单元特性必须遵循一致性原则.由于在最大制动力工况下，需要对空气弹簧座外侧与制动盘所在位置的半轴套筒之间的壳体施加转矩［7］，为了确保计算的精确性，我们采用节点耦合的办法，这就需要在所要施加转矩位置正中央创建2个节点，在该节点上创建2个MASS质量单元，设置实常数并应用CERIG命令来建立刚性区域使其节点耦合.其它两种工况则直接采用原始网格单元模型，智能网格尺寸控制在5较为适宜，得到168 821个单元，283 125个节点.生成的原始提升桥壳有限元模型如图2所示.图2 提升桥壳有限元模型1.3 仿真分析提升桥壳在三种典型工况下进行的静态特性分析所需要的参数为:提升桥壳自重m1为400 kg;提升桥满载载荷m2为7 500 kg;提升桥车轮轮距B1为2.372 m;两空气弹簧座中心间距离 B2为1.2 m;车轮滚动半径 rr为0.545 m;动载系数 kv 为2.5;整车制动时质量转移系数m'为0.8;道路附着系数φ 为0.68;侧滑系数φ'为1.0.由于提升桥壳自重远小于满载载荷，所以计算桥壳受力分析不考虑自重的影响，只需为最大制动力工况下有限元模型中的MASS21质量单元设置实常数MASS.1.3.1 提升桥壳的受力分析(1)工况一:越过不平路面时桥壳承受的最大垂向力整车在满载越过不平路面时，只受到唯一垂向冲击载荷的作用下，最大垂向力取满载载荷时的2.5倍.此时提升桥壳相当于一个简支梁，桥壳通过半轴套筒轴承支撑在轮毂上，半轴套筒的支撑点位于车轮的中心线上［2］，即车轮轮距处.最大垂向力计算公式为式中，YLmax、YRmax为施加在左、右空气弹簧座上的最大垂向力;G为提升桥壳满载载荷;G=7500 kg×9.81 N/kg=73 575 N;kv为动载荷系数，kv=2.5.代入数值计算得出:YLmax=YRmax=9168.75 N.(2)工况二:紧急制动时桥壳承受最大制动力整车在满载高速行驶并紧急制动时，左、右提升桥车轮除受到地面作用到车轮的垂向反力外，还受到地面对提升桥车轮的制动力［8］.提升桥壳在该工况下受力的组合公式为式中，YL、YR为地面对提升桥左、右车轮的垂向反力;XL、XR为地面对提升桥左、右车轮的最大制动力;G为提升桥壳满载载荷，与式(1)同值;φ为提升桥车轮与路面的附着系数，φ=0.68;m'为整车制动时的质量转移系数，m'=0.8.代入数值计算得出:YL=YR=29430 N;XL=XR=20 012.4 N.由于提升桥壳在该工况下的特殊性，需要施加由最大制动力产生的转矩，其转矩计算公式为:式中，XL、XR为地面对提升桥左、右车轮的最大制动力;MZ为由最大制动力产生的转矩;rr为车轮滚动半径.代入数值计算得出:MZ=10 906.76 N·m.(3)工况三:侧滑时桥壳承受最大侧向力整车在满载高速行驶急速转弯发生侧滑时，整车处于侧翻的临界状态，与侧滑方向相反的车轮的垂向反力和侧向力等于零，侧滑方向的车轮的垂直反力和侧向力达到最大值，即提升桥的全部荷重由侧滑方向一侧的提升桥车轮承担［9］，此时不存在纵向力.提升桥壳在该工况下受力的组合公式为式中，YL'、YR'为整车向左、右侧侧滑时，地面对提升桥侧滑一侧车轮的最大垂向反力;ZL、ZR为整车向左、右侧侧滑时，提升桥壳承受的最大侧向力;G为提升桥壳满载载荷，与式(1)同值;φ'为整车发生侧滑时，车轮轮胎与地面间的附着系数，φ'=1.0.代入数值计算得出:YL'=YR'=73 575 N;ZL=ZR=73 575 N.1.3.2 边界条件及加载方式的确定本文载荷计算方式是按照集中力的形式，由ANSYS分析软件显示所要加载位置上的所有节点个数，进而计算出相关节点的平均受力，直接施加到节点上.由于SOLID95号单元存在X、Y、Z三个方向的自由度，即各工况下提升桥壳的加载方式和约束条件分别如表1和表2所示.表1 各工况下提升桥壳的加载方式工况加载方式越过不平路面(最大垂向力)平均施加到空气弹簧座上的各节点(Y轴负方向).紧急制动(最大制动力)在两侧车轮轮距处各节点施加由地面作用到车轮的垂向反力(Y轴正方向)，在该处施加与整车运动方向相反的最大制动力(X轴正方向)，在板簧座外侧与制动盘所在半轴套筒位置之间施加由最大制动力引起的转矩(Z轴).侧滑极限(最大侧向力)在侧滑方向左侧车轮轮距处各节点上施加地面作用到车轮的垂向反力(Y轴正方向)，且在该处施加水平方向的最大侧向力(Z轴正方向).(假设向左侧滑)表2 各工况下提升桥壳的约束方式工况约束方式越过不平路面(最大垂向力)约束车桥车轮轮距处各节点X、Y方向的平动和绕Z方向的转动.紧急制动(最大制动力)左侧板簧座处约束X、Z方向的平动和绕Z方向的转动;右侧板簧座处约束X方向的平动和绕Z方向的转动;约束左、右制动盘所在半轴套筒位置处的Z方向水平自由度.侧滑极限(最大侧向力)右侧板簧座处约束X、Y、Z方向的平动和绕Z方向的转动;左侧空气弹簧座处约束X、Y方向的平动和绕Z方向的转动.2 仿真计算结果及分析2.1 工况一:越过不平路面时桥壳承受的最大垂向力整车的提升桥满载载荷为73 575 N，越过不平路面时的载荷按照2.5倍满载荷加载到桥壳上，桥壳只承受最大垂向力，提升桥壳的应力和变形如图3所示.从图3(a)中可以看出应力主要出现在提升桥壳两侧板簧座所在位置的内侧凹曲面处，而最大应力出现在处轮毂所在位置上的半轴套筒第二台阶过渡处.其最大应力值为 453 MPa，小于40MnB材料的许用应力523 MPa.从图3(b)中可以看出提升桥壳最大变形量发生在桥壳中央凹曲面处，其最大变形量为14.743mm，则每米轮距变形量为14.743mm/2.372 m=6.215mm/m.目前国家标准［10］是针对驱动车桥承受满载轴荷情况，桥壳的最大变形量不得超过1.5mm/m，承受2.5倍满载轴荷时，桥壳不能出现断裂和塑性形变.对提升桥壳变形量尚无国家标准要求. 图3 工况一下提升桥桥壳的应力和变形图针对图3所显示的数据结果进行综合分析，造成桥壳应力值与变形值均较大的原因是，在此工况中忽略了由于该车桥在实际应用中存在下板簧座，下板簧座处安装有钢板弹簧，两侧钢板弹簧通过前、后支架固定安装在车架上，构成悬架系统，也就是说，在提升桥壳两侧下板簧座处会有向上的作用力，该力会抵消一部分的最大垂向力.那么最终的实际应力和变形会更小.2.2 工况二:紧急制动时桥壳承受最大制动力整车在满载的状态下紧急制动时，提升桥壳主要承受垂向力和最大制动力.其应力与变形如图4所示.图4 工况二下提升桥桥壳的应力和变形图从图4(a)中可以看出最大应力出现在提升桥的制动盘所在半轴套筒位置处，其最大值为166 MPa，小于40MnB材料的许用剪切强度490 MPa.该工况下，桥壳在两侧板簧座位置外侧部分承受由制动力引起的力矩，由于制动力矩只对板簧座到桥头的制动盘内轴承之间的这一段桥壳产生强度效应.因此，桥壳在制动作用下，最大应力发生在提升桥的制动盘所在半轴套筒位置附近.从图4(b)中可以看出提升桥壳最大变形量发生在桥壳半轴套筒的两端，其最大变形量为0.623mm，相应的每米轮距变形量为0.263mm/m，满足国家标准.2.3 工况三:侧滑极限时桥壳承受最大侧向力此工况下，整车处于侧滑临界状态，只有侧滑一侧车轮承受全部的提升桥载荷以及该侧所承受的最大侧向力.由于整车承受的侧向力达到地面给车轮的侧向反作用力的最大值即侧向附着力，提升桥这种极限情况对后置提升桥的强度极为不利.过大的侧向力就容易造成侧翻的现象，应避免发生.桥壳应力与变形如图5所示.图5 工况三下提升桥桥壳的应力和变形图从图5(a)中可以看出，车桥的应力主要出现在车桥侧滑一侧以及桥壳中央凹曲面处，而另一侧基本没有什么变化.在侧滑方向左侧板簧座处存在着较大应力，最大应力出现在轮毂所在位置上的半轴套筒处，其最大值为199 MPa，小于材40MnB材料的许用应力523 MPa.图5(b)显示最大变形量为1.063mm，相应的每米轮距变形量为0.448mm/m，满足国家标准.图5反映出侧滑一侧车轮内侧半轴套管与方形壳体过渡区的应力集中，这主要是由于侧滑一侧车轮轮距处承受垂向反力引起的.3 结论(1)基于有限元分析对北奔重汽车桥有限公司某型号提升桥壳在三种典型工况下的载荷进行计算，总结出载荷、约束施加的处理办法，最后得出受力和变形结果如表3所示.表3 各工况下提升桥壳受力和变形结果工况应力值MPa变形量mm轮距变形量mm·m －1工况一453 14.743 6.215工况二 166 0.623 0.263工况三199 1.063 0.448(2)基于有限元分析对提升桥壳的结构设计及工作性能得出如下结论:①综合三种工况下的数据结果得知，12mm厚度的桥壳本体是完全符合桥壳结构强度的要求;②根据结构力学理论，提升桥壳中央凹曲面处的落差值较大也是导致工况一下的应力值与变形量较大的重要原因之一，要根据整车配合情况，适当的减小凹曲面处的落差值;③本文中取强度安全系数n=1.5，由于目前重型汽车桥设计强调轻量化，所以一般安全系数取得较小，多接近极限设计.根据文献［11］虽然车桥不至于断裂，但安全系数偏小.因而，原材料的选取、制备到制造加工过程中，必须对质量进行严格控制;④根据较为危险工况一的数据分析，为了确保安全，重卡在执行满载作业时，应尽量避免在恶劣的不平路面上高速行驶;⑤通过对计算结果和相关文献数据比较，可以确认，在静力载荷工况下，车桥桥壳的最大应力通常发生在空气弹簧座附近和轮毂内轴承圆角处［12］.(3)本文是在不考虑焊接接触情况下对提升桥壳进行静态特性模拟仿真，所以会存在一定的误差.为此，在以后的工作中应该对该桥的焊接接触以及动态特性作进一步的分析研究.参考文献:［1］任卫群，金国栋.系统仿真技术与汽车设计制造［J］.计算机仿真，1997，16(3):53-54.［2］唐述斌，谷菊.EQ1090E汽车后桥壳轻量化的有限元分析［J］.汽车科技，1994(6):12-14.［3］朱帅，钱立军.基于ANSYS的前桥强度分析［J］.机械研究与应用，2007，20(2):44-45.［4］刘惟信.汽车车桥设计［M］.北京:清华大学出版社，2004.［5］杨万凯.汽车可靠性理论［M］.北京:人民交通出版社，1986.［6］高耀东，刘学杰，周可璋.机械工程应用精华30例［M］.北京:电子工业出版社，2010.［7］孙运柱.轻型卡车前桥前梁的设计计算［J］.机械与电子，2009，31:449-450.［8］苏恩生.汽车驱动桥壳的有限元建模与分析［D］.吉林:吉林大学，2005. ［9］朱茂桃，陈昆山.农用运输车后桥壳体的结构强度分析［J］.农业机械学报，2001(2):21-23.［10］郭熹晨.QC/T 534-1999汽车驱动桥台架试验评价指标［S］.北京:中华人民共和国汽车行业标准，2005.［11］赵经文，王宏钰.结构有限元分析［M］.北京:科学出版社，2001. ［12］阂鹏，孙启会.桥壳有限元模型建立及分析探讨［J］.重型汽车，1999，54:19-20.。
汽车驱动桥壳轻量化设计
Technoeogy Reseaoch 汽车驱动桥壳轻量化设计□李志虎内蒙古自治区交通运输管理局呼和浩特0100201轻量化设计背景汽车驱动桥由主减速器、差速器、半轴、驱动桥壳等组成，具有增大发动机扭矩、改变动力方向、实现两个驱动轮间差速等作用。
驱动桥壳总成是汽车承重的关键部件,驱动桥壳过载，易产生裂纹，甚至导致断裂。
汽车驱动桥壳局部断裂如图1所示。
驱动桥壳设计时，应保证在足够的强度、刚度、疲劳寿命下,尽量减轻车身质量。
驱动桥壳结构应简单,降低加工生产制造难度,方便其它零部件的拆装和调整⑴。
图1汽车驱动桥壳局部断裂收稿日期:2020年3月作者简介:李志虎！1986—），男，硕士，工程师,主要从事汽车运行管理工作4420204Technology Research2驱动桥壳有限元分析中国重汽HW12单级减速驱动桥性能参数见表1：2*，这一驱动桥型式为中央单级减速，全浮式半轴，由钢板冲压焊接驱动桥壳。
车轮安装方式为轮辋中心孔定位。
利用SolidWorks软件建立HW12驱动桥的驱动桥壳三维整体模型，如图2所示。
[B]Force2:1.127e+005N冋Fixed Support0Fixed Support2[E]Force3:1.127e+005囚Force:1.127e+005N图4驱动桥壳约束及加载表1HW12单级减速驱动桥性能参数项目数值额定轴荷/ky11500最大总质量/ky49000速比 4.875，5.833板簧中心距/mm930-1010标准轮距/m m1850质量/ky685表2驱动桥壳载荷桥壳厚度/mm567满载轴荷/N112700113200115400 2.5倍满载轴荷/N2817502830002885005mm厚驱动桥壳应力、变形云图分别如图5、图6所示。
由图5、图6可知,5mm厚度驱动桥壳的最大应力为231.16MPa，最大变形出现在驱动桥壳中部位置，值为1.9742mm。
基于ProE与ANSYS的小型电动汽车驱动桥壳设计
基于ProE与ANSYS的小型电动汽车驱动桥壳设计
基于Pro/E与ANSYS的小型电动汽车驱动桥壳设计
根据驱动桥壳载荷计算方法,应用Pro/E软件建立小型电动汽车驱动桥壳的三维模型;利用ANSYS软件进行满载最大垂直载荷、最大制动力、最大牵引力和最大侧向力四种典型工况下的强度分析,以验证驱动桥壳在极限工况下的结构变形、应力分布规律,结果表明设计符合要求.
作者：刘凤波 LIU Feng-bo 作者单位：辽宁农业职业技术学院,辽宁,营口,115009 刊名：林业机械与木工设备英文刊名：FORESTRY MACHINERY & WOODWORKING EQUIPMENT 年，卷(期)：2010 38(5) 分类号：U463.33 关键词：小型电动汽车驱动桥壳设计有限元分析。
重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究
重型货车驱动桥桥壳结构分析及其轻量化研究一、本文概述随着全球经济的不断发展和贸易活动的日益频繁，重型货车作为物流运输的重要工具，其性能和效率的提升成为了行业关注的焦点。
作为货车关键部件之一，驱动桥桥壳的结构设计和轻量化研究对于提高货车的承载能力和燃油经济性具有重要意义。
本文旨在深入分析重型货车驱动桥桥壳的结构特点，探讨其受力特性和优化设计方案，并在此基础上研究轻量化技术在桥壳结构中的应用，以期达到提高货车性能、降低能耗和减少环境污染的目的。
文章首先将对重型货车驱动桥桥壳的基本结构进行概述，介绍其常见的材料、制造工艺以及结构形式。
随后，通过有限元分析等数值计算方法，对桥壳在不同工况下的受力状态进行详细分析，揭示其应力分布规律和失效模式。
在此基础上，结合结构优化设计理论，提出改进桥壳结构的方案，以提高其承载能力和耐久性。
接下来，文章将重点探讨轻量化技术在重型货车驱动桥桥壳结构中的应用。
通过对比分析不同轻量化材料的性能特点，研究其在桥壳结构中的适用性。
结合先进的制造工艺和结构设计理念，探索实现桥壳结构轻量化的有效途径。
通过对比分析轻量化前后的桥壳性能变化，评估轻量化技术在实际应用中的效果和潜力。
文章将对重型货车驱动桥桥壳结构分析和轻量化研究的成果进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为重型货车的设计和制造提供有益的参考和指导，推动物流运输行业的可持续发展。
二、重型货车驱动桥桥壳结构分析重型货车驱动桥桥壳作为车辆动力传递和承载的关键部件，其结构设计对于整车的性能和使用寿命具有至关重要的影响。
桥壳的主要功能是支撑车轮和差速器，并传递来自发动机和传动轴的扭矩，因此，其必须具备足够的强度和刚度，以承受复杂多变的工作环境和载荷条件。
桥壳的结构通常分为整体式和分段式两种类型。
整体式桥壳具有较高的结构刚性和强度，适用于承载要求较高的重型货车。
分段式桥壳则通过分段设计，实现了桥壳的轻量化，同时在一定程度上降低了制造成本。
基于FEM的混凝土结构材料试验分析与优化设计
基于FEM的混凝土结构材料试验分析与优化设计基于有限元方法（FEM）的混凝土结构材料试验分析与优化设计是一种常见且有效的工程实践方法。
本文将从试验分析的步骤及其意义出发，介绍基于FEM的混凝土结构材料试验分析与优化设计方法。
在进行混凝土结构材料试验分析之前，首先需要制定试验计划。
试验计划涉及到试验的目的、试验装置的设计、试验参数的选择等。
在试验装置设计过程中，通常需要使用FEM软件进行模拟和分析。
通过有限元模拟，可以预测试验结果，并确定合适的试验条件。
试验分析的步骤可以分为以下几个方面：材料试验前的预处理、试验过程的数值分析、试验结果的验证与优化设计。
首先，在进行混凝土材料试验之前，需要对试验对象进行预处理。
预处理包括几何模型的建立、材料性质的确定和加载条件的确定。
几何模型可以通过CAD软件进行绘制，然后导入到FEM软件中进行进一步分析。
材料性质可以通过试验获得，如混凝土的抗压强度、抗拉强度等。
加载条件的确定包括试验过程中的荷载大小、加载速率等。
其次，通过FEM软件对试验过程进行数值模拟和分析。
在数值模拟过程中，需要设定合适的边界条件、材料本构关系和接触条件。
在混凝土试验过程中，模拟几何非线性和材料非线性是非常重要的。
通过FEM软件可以获得混凝土材料在试验条件下的应力、应变及变形情况。
最后，通过试验结果的优化设计，可以改善材料的性能和结构的强度。
在试验结果分析的基础上，可以通过调整混凝土配比，改变结构形式等方法，来提高混凝土结构的可靠性和经济性。
在混凝土结构材料试验分析与优化设计中，基于有限元方法的数值模拟是一个非常重要的工具。
通过数值模拟，可以预测试验结果，优化试验方案，提高试验效率和可行性。
同时，混凝土结构材料试验分析与优化设计方法也为混凝土结构的设计和施工提供了科学的依据，对于改善结构性能，降低工程成本具有重要意义。
总结起来，基于FEM的混凝土结构材料试验分析与优化设计方法，可以帮助工程师在混凝土结构设计和施工中获得准确的试验结果，并通过优化设计改善结构性能。
越野车驱动桥壳的轻量化设计与开发
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｆ － ｒ ｏ ａ ｄ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ — ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｔｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｉ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｍａ ｒ ｇ ｉ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｓ ｓ — ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ；Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ — ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ； Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
汽车驱动桥壳有限元分析与轻量化设计
汽车驱动桥壳有限元分析与轻量化设计王开松;许文超;王雨晨【摘要】以某重型卡车后驱动桥壳为例,基于SolidWorks建立了桥壳的三维参数化模型,运用Workbench对其进行了静力强度、振动模态和疲劳寿命的有限元分析,得出桥壳的应力分布、前5阶固有频率和振型以及疲劳寿命图.有限元分析结果表明:桥壳在刚度和强度上存在较大的裕度.在此基础上,采用目标驱动优化方法,建立了以桥壳质量最小为设计目标,以强度和变形量为约束条件的优化模型,进行了轻量化设计.优化结果显示:桥壳质量减轻了18.03kg,减轻约7.6％,轻量化效果明显最后对轻量化后的桥壳进行了振动模态、疲劳寿命的有限元验证,以及桥壳的台架试验验证,验证结果共同表明桥壳的轻量化设计是可行的.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】5页(P222-225,231)【关键词】参数化模型;振动模态;疲劳寿命;轻量化设计;Workbench【作者】王开松;许文超;王雨晨【作者单位】安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽安凯福田曙光车桥有限公司,安徽合肥230051【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.218驱动桥壳的轻量化对整车的性能有着重要的影响。
近年诸多学者对驱动桥壳的结构轻量化和优化设计做了大量的研究，主要集中在桥壳的有限元分析和优化算法上。
文献[1]的稀疏网格理论建立了桥壳质量、静强度、疲劳寿命和模态四个响应量的近似模型，对桥壳进行轻量化研究，得到较好的效果；文献[2]提出了在钢板弹簧座附近添加衬环的方法，并基于二次响应曲面法对桥壳进行了优化设计；文献[3]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，并通过有限元分析和试验对结果进行验证；文献[4]以驱动桥壳的总体积为目标，以强度性能为约束条件进行结构优化，实现了桥壳轻量化，使得应力分布更均匀、结构更合理。
基于仿生学理论的自卸车驱动桥桥壳优化设计
2 仿生桥壳轻量化设计
以某型自卸车驱动桥桥壳为例，桥壳中部上下截面采用 类似蛋形的椭圆形设计，内腔采用椭球形和椭圆形设计，见 图 3 和图 4。在保证可靠性的前提下，使壁厚尽量减薄。桥 壳壁厚均匀变化，中部最薄，满足铸造工艺。内腔流线形状 好，利于铸造时铁水流动和清沙，壁厚分布均匀变化。从内 腔优化前后状态对比来看，优化后的桥壳布局均匀，有效减 少应力集中的影响，见图 5 和图 6。
前言
国家交通部门按照标准对车辆重量进行严格管制，超载
家生产成本及用户用车成本的目的。
1 仿生桥壳设计方法
情况减少，车辆趋于轻量化设计。轻量化车辆利于油耗降低、
众所周知，具有曲线的外形、厚度又很薄、主要承受压
利于多装货物。驱动桥作为整车主要动力总成有必要进行轻 力的结构在建筑上叫薄壳结构，鸡蛋就是典型的薄壳结构，
作者简介：肖鸿飞（1985-），男，本科，就职于一汽解放汽车有限 公司商用车开发院，从事汽车驱动桥开发设计及应用。
形蛋壳对力的传导，作用在鸡蛋壳上的大部分力是蛋壳自身 之间的纵向挤压力，而它能够把受到的压力均匀地分散到蛋
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壳的各个部分。
肖鸿飞 等：基于仿生学理论的自卸车驱动桥桥壳优化设计
3 仿生桥壳有限元计算对比分析
10.16638/ki.1671-7988.2019.23.033
基于仿生学理论的自卸车驱动桥桥壳优化设计
肖鸿飞，范春利，许可，黄超，张娜
（一汽解放汽车有限公司商用车开发院，吉林 长春 130011）
摘 要：以某型自卸车驱动桥桥壳设计为例，基于仿生学理论对桥壳后盖进行轻量化设计，实现降重并提高了桥壳 中部离地间隙；桥壳内腔流线设计，降低铸造难度，提高零件质量；板弹簧座及反作用杆上支架的优化设计减少加 工面积，降低能耗。采用 Pro/E 对桥壳进行三维建模，通过有限元计算与优化前现有模型进行对比分析，优化后的 桥壳安全系数满足使用要求。 关键词：桥壳；仿生学；轻量化；优化设计 中图分类号：U463.218+.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)23-94-03
基于FEM的驱动桥壳轻量化设计
基于FEM的驱动桥壳轻量化设计
吴春虎;李方义;李剑峰;刁焕勇
【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》
【年(卷),期】2011(035)006
【摘要】提出一种基于FEM的轻量化设计方法.该方法以力学计算结果为基础,以相关实验结果为参照,借助有限元分析的方法实现汽车结构件的轻量化.应用此方法对某轻型载货车驱动桥壳进行轻量化设计,使之在轻量化之后仍能达到相关标准要求.
【总页数】4页(P1248-1251)
【作者】吴春虎;李方义;李剑峰;刁焕勇
【作者单位】山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061;山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室济南250061;武汉理工大学机电工程学院武汉430070
【正文语种】中文
【中图分类】U463.218+5;TH122
【相关文献】
1.基于多目标优化的某驱动桥壳轻量化设计 [J], 俞云云;崔世海;许文超
2.汽车驱动桥壳结构优化分析及轻量化设计 [J], 张义壮; 冯川; 孙瑞阳
3.汽车驱动桥壳轻量化设计 [J], 李志虎
4.基于OptiStruct的驱动桥壳轻量化设计 [J], 宋晓飞;林荣会;李帅朝;乔运发;纪玉龙;邓娟;郭志田
5.丘陵山地拖拉机前驱动桥壳组件轻量化设计与试验研究 [J], 冯叶陶;廖敏;张小军;张涛;潘群林
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基于可能性的汽车驱动桥壳设计优化
基于可能性的汽车驱动桥壳设计优化孟欣佳;敬石开;刘继红;陈建江【摘要】针对汽车驱动桥壳的轻量化问题,考虑汽车驱动桥壳的设计、制造和使用过程中存在着多种不确定性,以板簧座附近的结构形状为参考建立优化目标函数;在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力的工况下,以应力—强度干涉理论为基础,建立了随机模糊混合不确定性下的可能性约束模型;基于可能性的设计优化流程,并采用ANSYS和MATLAB软件相结合的方式对驱动桥壳进行了优化分析,同时将基于可能性的优化结果与确定性和随机不确定性下的优化结果进行了对比分析.优化结果表明,考虑不确定时得到的设计方案相比于确定性优化的方案更加可靠性.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P187-189,193)【关键词】轻量化;驱动桥壳;不确定性;设计优化;可能性【作者】孟欣佳;敬石开;刘继红;陈建江【作者单位】河北工程大学机械与装备工程学院,河北邯郸056038;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100191;中国航天科工集团三院三部,北京100074【正文语种】中文【中图分类】TH16安全性和经济性是汽车设计中尤其被关注两个方面。
为了能够满足安全性和经济性的要求，在设计汽车时，一方面需要通过提高汽车的可靠性以提高安全性，另一方面还要通过汽车的轻量化来一定程度地提高汽车的经济性[1]。
现代设计理论与方法的发展，使得在设计中同时考虑产品的可靠性与成本成为可能。
近年来，考虑可靠性的设计优化被广泛的应用于实际工程中。
驱动桥壳作为汽车的底盘的重要承载件和传力件，其质量与可靠性直接影响着汽车的整体性能[2-3]。
在汽车驱动桥壳的设计、制造和使用过程中存在着多种不确定性，如由于加工误差、材料的性质以及载荷产生的不确定性。
这些不确定性一般可被分为随机不确定性和认知不确定性两大类[4]。
电动汽车驱动桥壳轻量化设计
电动汽车驱动桥壳轻量化设计
张宁;王若琦
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2024(62)5
【摘要】为降低某型电动汽车驱动桥壳的质量,建立了电动汽车驱动桥壳的三维建模并进行有限元分析;对最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力4种典型工况进行仿真分析,结果表明,在4种工况下强度和刚度均符合要求,并存在一定余量;对桥壳进行模态分析,获取7~12阶固有频率和相应模态振型,采用响应面法对驱动桥壳进行轻量化设计。
优化后驱动桥壳的整体质量降低了14.86%,与优化前静力和模态分析结果对比验证,强度、刚度及振动特性均满足要求,证明了优化方法的有效性。
【总页数】5页(P33-37)
【作者】张宁;王若琦
【作者单位】山西农业大学农业工程学院;山西农业大学旱作农业机械关键技术与装备山西省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】U463.218.5
【相关文献】
1.汽车驱动桥壳轻量化设计
2.丘陵山地拖拉机前驱动桥壳组件轻量化设计与试验研究
3.纯电动汽车驱动桥的轻量化设计
4.基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计
5.多工况分析下汽车驱动桥壳轻量化设计
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应用 Ｂｏ ｋ Ｌ ｎ ｚｓ算 法 ， 到 轻 量 化 之 前 ｌｃ ａ ｃｏ 得 桥壳 前 ６阶 自由模态 振动频 率值 如表 ２所列 ．
裹 ２ 桥 壳 前 ６阶 固 有 频 率
迭 代 为基础 的轻 量 化设 计 ， 之后 对 比轻 量 化 前后
的轻 量化 设计 过程紊 乱 、 谨性 不足 ， 严 如何合 理地
利用 Ｆ Ｍ 进 行 轻 量 化 流程 的设 计 并 强 化 Ｆ Ｍ Ｅ Ｅ
力 学 和模态 参数 的误 差 ， 合理 地 加 以疲 劳 寿命 运
算 ， 终确定 轻量 化设 计方案 ． 最
０ 引
言
边 界条 件 和施 加 载 荷 ， 实 验 反 之 作 为 Ｆ 而 Ｅ分 析 的修正 参照 ． 以往 的轻 量 化设 计 往 往 忽 略 实验 分 析 ， 直接 以常规 力 学 计算 结 果 作 为 初 始 条件 加 而 以应用 ， 这直 接导致 此后 Ｆ Ｅ模 型 的建 立 、 边界 条
（ Ｅ 模型 的建立 和分 析 ， Ｆ ） 以上 述结 果 作为 实 验 的
收稿 日期 ：０ １０ —８ ２ １－９１
吴 春 虎 （９ ６ ： ， 士 ， 要 研 究领 域为 机 械 产 品 优 化设 计 、 字 化 设 计 与 制 造 １ ８ 一）男 硕 主 数
国家“ 十一五” 科技支撑计划资助项 目（ 批准号 ：０ ６ ＡＦ ２ １０ ，Ｏ ６ ＡＦ ２ Ｏ ） 山东省优秀 中青 年科学家奖励 基金项 目 ２ ０ Ｂ ０ Ａ０—３ ２ Ｏ Ｂ ０ Ａ ８ 、
２ 驱 动桥 壳 的轻 量 化设 计
２ １ 传统 力学计 算 ．
述方 法合 理地 解决 了其轻 量化设 计 问题 ．
载货车 驱动 桥壳 受 力 情 况 通 常 十分 复杂 ， 但
主要有 ４ 典型 工况 ， 种 见表 １ 只要这 ４种 工 况 下 ． 桥壳 强度得 到保 证 ， 可 认 为该 桥 壳 在 汽 车 各 种 就
轻量 化设 计 在 汽 车 设 计 领 域 所 带 来 的 低 成
本 、 消耗 、 排放 符 合最 优 化设 计 理 念 ， 低 低 而传 统 的经 验设计 模式 和滞 后 的评 价手 段使轻 量化 设计 的改 进余地 微乎 其微 ． 入有 限 元方 法 （ Ｅ 在 引 Ｆ Ｍ） 很 大程度 上缓解 了设 计者对 设计 经验 的依赖 和对
（ 准 号 ：０ ６ Ｓ ５ １ ） 批 ２ ０ Ｂ ０ ０ ０ 资助
武 汉 理 工 大学 学 报 （ 通 科 学 与 工 程 版 模态 参数 ．
６阶 固有 频 率分 别 如 图 ８及表 ４所示 ． 比轻 量 对 化 前数据 ， 现轻 量化 前 后 各 工况 应 力 应 变值 变 发 化 不大且 在 许 用 应 力及 许 用 每 米 轮 距 变 形 量 之
第 ３ 卷 第 ６ ５ 期
２１ 年 ｌ 月 ０１ ２
武汉 理工 大学学 报 （ 通科 学与 工程 版） 交
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（ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎＳ ｉ ｃ Ｔｒｎ ｐ ｒ ｉ ｃ ｎ ｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ａｏ ｅ ｎ ｉｅｒ ） ｎ
１ 设 计 流程
本文 的设 计肇 始 于 传统 的力 学 计算 ， 取 驱 选 动桥壳 的典 型工况进行 计算 ， 同时 进 行 有 限元
行驶 条件 下是 可靠 的［ ． ４ ］ 限于篇 幅 ， 本文 仅 以 不平 路 面 冲 击 工 况 为 例
阐述 ， 该工 况下 桥壳受 力情 况见 图 ２ ． 该工况 下桥 壳产 生 的弯 曲应 力 ａ 为
在其 中的核心 作用 、 提高设 计效 率和 可靠性 ， 是一 个需 要篇 决 的重要 问题ｌ ］本 文融合 了传 统 力学 ２． 计算 、 验验证 分析 和模 拟对 比手段 ， 出了完整 实 提
且 合 理 的基 于 Ｆ Ｍ 的 轻 量 化设 计 方 法 ， 以某 Ｅ 并 型 号轻 型载货 汽 车驱 动 桥 壳 为研 究 对 象 ， 于上 基
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ １ ｃ Ｏ１
基 于 Ｆ Ｍ 的驱 动桥 壳 轻 量 化设 计 ＊ Ｅ
吴 春 虎” 李 方义 ＂ 李 剑 峰 Ｄ 刁焕 勇 ’
（ 东 大学 高效 洁净 机 械 制 造 教 育 部 重 点 实 验 室 ” 济 南 ２０ ６ ） 山 ５ ０ １
（ 武汉 理 工 大 学 机 电工 程 学 院 武 汉
４０７） ３ ００
摘 要 ： 出一 种 基 于 Ｆ Ｍ 的轻 量 化 设 计 方 法 ． 方 法 以 力 学 计 算 结 果 为 基 础 ， 相 关 实 验 结 果 为 提 Ｅ 该 以
参 照 ， 助 有 限 元 分 析 的 方 法 实 现 汽 车 结 构 件 的 轻 量 化 ． 用 此 方 法 对 某 轻 型 载 货 车 驱 动 桥 壳 进 借 应 行 轻量 化 设 计 ， 之 在 轻 量化 之后 仍 能 达 到 相 关 标 准 要 求 ． 使 关键 词 ：Ｅ ； 动桥 壳 ； 量 化设 计 ＦＭ 驱 轻 中 图 法 分 类 号 ： ６ ． １ ＋ ５ Ｔ ２ Ｕ４ ３２ ８ ； Ｈ１２ Ｄ ：０ ３ ６／．ｓｎ １ ０—８ ３ ２ １ ．６ ０ ５ ＯＩ１． ９ ３ｊｉ ． ０ ６２２ ． ０ １０ ． ３ ｓ
方 案可行 性 的茫 然 ］ 然 而 ， ． 当今 利用 Ｆ Ｍ 进 行 Ｅ
件 和 载荷 的施 加 缺 乏更 实 际 的参 照 ， 后来 的轻 使
量 化设计 缺 乏说服力 ． １ 本文 的设 计模式 ， 图 为 实 验 分析 和理 论分析 对 比后 ， 正模 型和 边界 条件 ， 修
以 Ｆ Ｍ 为基 础 ， 行 静力 学 、 态 分 析 和 以优 化 Ｅ 进 模