轿车差速器的设计与桥壳有限元分析

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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。

汽车差速器结构有限元分析研究论文

汽车差速器结构有限元分析摘要随着社会发展，铝合金压铸件的应用越来越广泛。

但是由于各种因素，铝合金压铸件存在着诸多缺陷，如缩孔、缩松、气孔、裂纹、氧化夹杂等。

这些缺陷制约了压铸件工业的发展，影响压铸件的力学性能，安全性能。

压铸过程数值模拟是现代铸造工业的重要手段，通过对工艺参数的分析研究，可以优化方案，从而确保铸件质量，提高生产效率。

这也为铸造工程师提供新的途径来研究压铸过程。

本文主要是运用 ANSYS 分析软件，对汽车铝合金差速器支架和发动机悬置隔垫进行分析，观察其缺陷，然后针对这些缺陷进行工艺优化、改进。

优化后再模拟。

本文进行的受力分析，为优化压铸工艺提供了理论依据和指导，实现了数值模拟的意义。

关键词：压铸 ADC12铝合金支架隔垫有限元分析The automobile differential structure finiteelement analysisAbstractWith the development of the society, there is an increasingly wide use of aluminum die casting. However, due to various factors, many defects exist in the aluminum die casting, such as shrinkage cavity, shrinkage porosity, pores, cracks and oxide inclusion, etc. These defects restrict the development of casting industry and influence the mechanical properties and safety performance of die casting.Numerical simulation of die casting process in an important way in modern casting industry. Forecasting the quality of aluminum gear housing by simulating can reduse the blindness of the development of die casting process; through the analysis of process paraments, the program can be optimized so as to ensure the quality of casting and improve production efficiency . This also provides a new way for foundry engineers to study die-casting process.This paper mainly uses ANSYS to stress analysis on differential stents and the engine mount the pad,then to optimize and improve these defects. And simulation again.In this paper , the simulation analysis provides theoretical basis and guidance for optimizing the die casting process to realize the significance of the numerical simulation.Key words: die casting adc12aluminum alloy stents septa finiteelement analysis目录目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 铝合金及adc12型铝合金的性能特点 (1)1.2.1 晶体特性 (1)1.2.2 理化性能 (2)1.2.2 理化性能 (2)1.2.3 铝及铝合金热轧组织与性能变化 (3)1.3 铝合金的分类及应用 (4)1.3.1 铝合金的分类 (4)1.3.2 铝及ADC12合金的应用 (5)1.4 本文研究容 (5)第2章压铸工艺形成的ADC12铝合金力学性能的研究 (6)2.1 铸造铝合金的介绍 (6)2.2 ADCl2．1R 合金成分设计 (6)2.3 实验结果与分析 (7)2.4 讨论 (9)2.5 本章总结 (11)第3章铸造铝合金缩孔形成理论 (12)3.1 铸造分类及特点 (12)3.2 铸造的缺陷 (12)3.3 铝合金铸件缩孔形成机理 (13)3.4 铝合金铸件中影响缩孔形成的因素 (13)3.5 原始状态铸件性能与挤压铸造性能对比 (14)3.6 本章小结 (15)第4章有限元法与ANSYS (16)4.1 有限元分析方法概述 (16)4.2 有限元分析的基本思想 (16)4.3 ANSYS的主要功能 (17)4.4 ANSYS提供的分析类型 (18)4.5 本章总结 (20)第5章丰田422aRAV4差速器支架及发动机悬置隔垫有限元分析 (22)5.1 零件模型 (22)5.2 网格划分 (24)5.3 各零件在不同工况的受力情况及其分析 (27)5.4 本章总结 (42)致 (43)参考文献 (44)附录 (45)第1章绪论节约资源和能源、改善各种建筑机械的结构已成为人类生产生活中所追求的重要目的，材料的轻量化显然是有效的发展途径之一，其中铝合金密度低和力学性能好而且易于加工成型，因此成为轻量化首选的金属材料。

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

45差速器设计及桥壳有限元分析

测绘过程中需注意事项：a.测绘过程中的设备、人身安全注意事项。 b. 在拆卸零件时应注意以下几点：（1）注意拆卸顺序，严防破坏性拆卸，以免损坏机器零件或影响精度。（2）拆卸后将零件按类妥善保管，防止混乱和丢失。（3）要将所有零件进行编号登记并注写零件名称，对每一个零件最好挂一个对应标签。 c.标注尺寸时应
第三章工程图的制作 ......................................... 5 第四章差速器运动仿真分析 ................................... 8
4.1 差速器原理 ...................................................... 8 4.2 机构运动仿真 .................................................... 9
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●确定绘图比例、图纸幅面，绘制各视图在表达方案确定以后，根据部件的总体尺寸和绘图比例选定图纸幅面，建议选用 A0图幅，1:1比例。画装配图的步骤如下： (1) 合理布图，画出作图基准线画出图框、标题栏及明细表的底稿线，再画各视图的
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连接。左视图用于体现尺寸等。
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附录
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参考文献

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。

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。

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。

汽车桥壳的有限元分析

汽车桥壳的有限元分析闫维来源：E-WORKSCAE技术,在产品生产的各阶段,周期内都有实在际效益,例如:在概念设计阶段CAE可以为设计职员来完成基础设计的验证,不同方案的比较,满足功能,性能方面的要求;在具体设计阶段CAE可以验证各种零部件是否满足性能,制造上是否可行等,不过我国目前CAE技术的开展,主要集中在产品开发和试验阶段.本文研究的车桥就是经试验检测后在进行的CAE研究.随着CAE技术在中国的逐步被重视,越来越多的企业引进了CAE技术,本文主要简述CAE技术在某型汽车桥壳方面的应用.一、前言汽车桥壳是车辆中重要的安全件和功能件,是几何外形较为复杂的零件,它是主减速器,差速器,半轴的装配基体,主要功能是支撑汽车重量,并承受由车轮传来的路面反力和反力矩,并经悬架传给车架或车身,其性能直接影响运输车辆的安全性和可靠性,要求有足够的强度和刚度,质量要小,从而进步汽车行驶的平顺性.我国目前的实际应用中的桥壳多为铸造桥壳和钢板冲压焊接桥壳,铸造桥壳有较高的强度和刚度,但质量也较大,铸造质量也不易保证,很轻易造成材料和能源的浪费.而钢板冲压焊接桥壳,相比较而言,轻易制造,质量轻,但加工工序较多,往往存在着回弹超差,而且焊缝质量要求高,也很浪费材料和能源.随着成型设备及相关技术的发展,液压胀形技术在国外迅速发展,广泛应用于汽车制造行业,日本等国家在液压胀形技术上已经达到较高的水平,我国目前还处在试制阶段,不过也渐渐引起了业内人士的关注,液压胀形桥壳的主要优点是壁厚分布公道,无焊缝,刚度,强度高,重量轻,材料利用率高,节能降耗,加工工序少,加工效率高.这将是车桥今后发展的一种趋势,本文主要是通过ANSYS有限元软件对某型车桥结构进行的有限元计算与分析。

二、有限元计算与分析CAE技术,在产品生产的各阶段,周期内都有实在际效益,例如:在概念设计阶段CAE可以为设计职员来完成基础设计的验证,不同方案的比较,满足功能,性能方面的要求;在具体设计阶段CAE可以验证各种零部件是否满足性能,制造上是否可行等,不过我国目前CAE技术的开展,主要集中在产品开发和试验阶段.本文研究的车桥就是经试验检测后在进行的CAE研究.2.1有限元模型的建立我们根据设计者向我们提供的某后桥的数模，在对计算精度影响不大的条件下，为进步计算速度，对模型做适当的简化。

汽车差速器的设计与分析毕业论文

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，同时也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。

在设计中参考了大量的文献，因此对差速器的结构和作用有了更透彻的了解，通过利用CATIA软件对差速器进行建模工作，也让我在学习方面得到了提高。

关键词：半轴，差速器，齿轮结构目录1.引言 (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 (4)1.4毕业设计初始数据的来源与依据 (5)1.5本章小结 (6)2.差速器的设计方案 (7)2.1差速器的方案选择及结构分析 (7)2.2差速器的工作原理 (8)2.3本章小结 (11)3.差速器非标准零件的设计 (12)3.1对称式行星齿轮的设计计算 (12)3.1.1对称式差速器齿轮参数的确定 (12)3.1.2差速器齿轮的几何计算图表 (17)3.1.3差速器齿轮的强度计算 (19)3.1.4差速器齿轮材料的选择 (20)3.1.5差速器齿轮的设计方案 (21)3.2差速器行星齿轮轴的设计计算 (21)3.2.1行星齿轮轴的分类及选用 (21)3.2.2行星齿轮轴的尺寸设计 (22)3.2.3行星齿轮轴材料的选择 (22)3.3差速器垫圈的设计计算 (22)3.3.1半轴齿轮平垫圈的尺寸设计 (23)3.3.2行星齿轮球面垫圈的尺寸设计 (23)3.4本章小结 (24)4.差速器标准零件的选用 (25)4.1螺栓的选用和螺栓的材料 (25)4.2螺母的选用和螺母的材料 (25)4.3差速器轴承的选用 (26)4.4十字轴键的选用 (26)4.5本章小结 (26)5.差速器总成的装配和调整 (27)5.1差速器总成的装配 (27)5.2差速器零部件的调整 (27)5.3本章小结 (27)附图 (29)参考文献 (30)致谢 (32)1.引言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”[1]。

汽车驱动桥壳的有限元法分析及提高强度措施

Ｋｅｒｓ：ａｔｍｏｉｅｄｉｅａｌｏｓｇｎｙｉ；ａｓｓｙｗｏｄｕｏｔｒｖｘｅｈｕｉ；ａａｓｓｍｅｕｅｖｎｌ
１汽车驱动桥概述ｊ
汽车结构中车桥是驱动桥和从动桥的统称。汽
解” 。将实体建模、系统组装、限元前后处理有限有元求解和系统动态分析等集成一体，最大限度地满足工程设计分析的需要，能高效准确地建立分析构件的三维实体模型，自动生成有限元网格，立相应的约建束及载荷工况，自动进行有限元求解，并对模态分析计算结果进行图形显示和结果输出，对结构的动态特
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｕｏｔｅｄｉｅａｌｓｔｅｍａｎｃｍｐｎｎｈｃｕｐｉｓｐｗｒａｄｃｒｙｎａａｉｈｎｖｈｃｅｉｉｐｒ－ｔｍｏｉｒｘｅｉｈｉｏｏｅｔｉｈｓｐｌｏｅｎａｒｉｇｃｐｃｔｗｅｅｉｌｎｏｅａｖｖｗｅｙｓ
ｄｓｇｎｉｌｔｎｅｐｒｎｉｈａｃｋｙｐｉｔｆａｔｍｏｖｒｖｘｅｐｏｕｉｇａｅｅｐｕｄｄｎｉｓｐｐｒｉ－ｅｉａｄｓｍｕａｉｘｅｉｎｏｍｅｔｗｈｃｒｅｏｎｓｏｕｏｔｅｄｉｅａｌｒｄｃｎｒｘｉｏｎｅ．ａｄＴｈａｅｎｔｏｕｅｏａｕｅｆａｌｏｓｎｉｉｌｍｅｔａａｙｉａｄａｌｏｓｎｔｎｔｍｐｏｅｎＩｎｒｄｃｄｒｄｅｓｓｍｅｍｅｓｒｓｏｘｅｈｕｉｇｆｔｅｅｎｎｌｓｎｘｅｈｕｉｇｓｅｇｈｉｒｖｍｅｔａｅｉｔｏｕｅ．ｎｅｓｒ

汽车驱动桥壳静动态有限元分析 (1)

2011年第9期农业装备与车辆工程doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2011．09．012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442002）摘要：利用catia 软件建立了某货车驱动桥壳三维模型，运用有限元分析的方法，在ANSYS Workbench 软件中建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12阶固有频率和振型。

分析结果表明，桥壳的强度满足设计的要求，具有较好的抗振性。

关键词：驱动桥壳；有限元分析；强度；模态中图分类号：U463.218＋．5文献标识码：A文章编号：1673-3142(2011)09-0042-05Finite Element Analysis on Static and Dynamic of Vehicle Drive Axle HousingGao Wei ，Song Meng（Department of Automobile Engineering ，Hubei Institute of Automotive Technology ，Shiyan 442002，China ）Abstrac t ：The three－dimensional model of truck drive axle housing was established by using catia software．The finite element model was built in ANSYS Workbench software by applying finite element analysis method．The structural strength of the drive axle housing in four typical operating conditions was analyzed．And the modal analysis of drive axle housing was carried on in ANSYS Workbench software．In the free state ，the first 12natural frequencies and mode shapes were calculated．The results indicate that the strength of drive axle housing satisfies the static design request and with good vibration resistance．Keywords ：drive axle housing ；finite element analysis ；strength ；modal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，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］。

基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析

作为汽车总成的重要组成部件，驱动桥壳支撑着汽车的质量，并将载荷传给车轮。

汽车在行驶过程中由于载荷作用产生振动，驱动桥壳振动特性直接影响驱动桥本身的振动和整车行驶的平稳性。

因此对驱动桥壳结构的研究很有必要。

文中利用有限元法进行静力分析和模态分析，为后续的动力学响应分析提供了参考指导。

一、驱动桥壳有限元分析方法以计算机和矩阵运算为基础的有限元法是对复杂工程问题或结构问题计算的近似的数值分析方法。

驱动桥壳需要有很大的强度和刚度，驱动桥壳传统的经验设计方法是利用数学、力学等理论知识进行计算。

这种方法计算量大且很复杂，很难模拟各种工况。

根据汽车驱动桥壳的结构、各种受力和约束，应用有限元法模拟，可以计算出驱动桥系统的动态响应，结果可信且接近实际，能较真实地模拟出驱动桥动态使用过程。

图1是汽车驱动桥壳有限元分析流程。

基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析撰文/西华大学机械工程与自动化学院吴超廖敏蚌埠学院机械与电子工程系业红玲驱动桥桥壳作为汽车的重要承载和传力部件，其强度和动态性能直接影响汽车运行的安全、平顺性和舒适性。

本文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，得出了驱动桥壳强度和变形符合要求；同时对驱动桥壳进行模态分析得出了驱动桥壳前六阶固有频率并给出了前四阶模态振型，分析结果表明桥壳结构合理。

上述研究得出的结论为后续驱动桥壳的优化和实验提供了重要的参考依据。

图1 桥壳有限元分析流程图首先要建立驱动桥壳的三维数值模型，结合桥壳的材料及属性转化为有限元分析模型，对有限元模型添加约束边界并施加载荷，然后计算求解，进行驱动桥壳的结构静力分析和动力学模态分析，通过有限元后处理分析结果可分别获得驱动桥壳的应力和变形、固有频率和振型，结合材料特性和使用要求进行驱动桥壳的强度和刚度判断，从而为改进和优化驱动桥壳设计提供可靠的数据支持。

二、驱动桥壳有限元模型建立在NX软件中建立某型汽车驱动桥壳的三维模型，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。

汽车驱动桥壳的有限元建模与分析_第二章驱动桥壳几何模型的建模_14_36

第二章　驱动桥壳几何模型的建模　建立几何模型是进行有限元分析工作的第一步，几何模型既可以由CAD 软件建立，也可以由有限元前后处理软件直接建立。

考虑到驱动桥壳一般是由不规则曲面组成的复杂结构，本章应用CAD软件Pro/Engineer建立某驱动桥壳的几何模型，并对几何模型做适当的简化。

２．１　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ简介　２．１．１　Ｐｒｏ／Ｅ发展历程概述　Pro/Engineer，简称Pro/E，是由美国PTC公司开发的大型三维CAD/CAE/CAM一体化产品造型系统[13]。

1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。

1988年，PTC公司推出Pro/Engineer1.0，标志着Pro/E的诞生。

1995年，PTC公司推出Pro/Engineer2000i。

该版本基于参数化、特征驱动、数据全相关和单一集成数据库，同时还支持并行工程。

2001年，PTC公司推出Pro/Engineer2001。

与Pro/E2000i相比，该版本改进了软件界面，更符合设计人员的操作习惯；具有智能化的绘图环境，提高了工作效率；增加了图纸和模型之间的关联功能；模型打开可以使用预览功能，提高了操作前的针对性。

2003年，PTC公司推出Pro/Engineer Wildfire。

与以前版本相比，野火版特别强调了设计过程的易用性及设计人员之间的互联性。

２．１．２　Ｐｒｏ／Ｅ的基本功能　Pro/E能够完成特征建模、参数化设计、零件实体造型及装配造型、完整工程图产生等工作。

通过标准数据交换格式，Pro/E可以输出三维或二维图形用于其它应用软件。

使用Pro/E配置的开发模块或利用C语言，用户也可以扩展与增强Pro/E的功能。

Ｐｒｏ／Ｅ的基本功能是：（1）特征建模在Pro/E中，特征是组成模型的基本单位，如：凸台、槽、倒角、腔、壳等特征。

模型创建过程就是按照一定顺序以“搭积木”的方式添加各类特征的过程，通过构建不同的特征建立几何模型。

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。

汽车驱动桥桥壳的有限元分析(牟建宏)

汽车驱动桥桥壳的有限元分析牟建宏（西南大学工程技术学院，重庆北碚 400715）摘要：用任意三维软件建立了驱动桥壳的三维实体模型。

通过对驱动桥壳进行有限元分析（在此仅进行静力学分析）。

通过有限元进行应力计算，判断驱动桥壳每m轮距最大变形量和垂直弯曲后背系数是否符合要求。

为驱动桥壳的结构改进及优化设计提供了理论依据。

关键词：驱动桥壳；有限元分析；ANSYS0引言驱动桥壳是汽车上重要的承载件和传力件。

非断开式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、垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上[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，提高汽车行驶的平顺性和舒适性。

而驱动桥壳形状复杂，应力计算比较困难，所以有限元法是理想的计算工具。

1有限元法的简介1.1有限元法的定义有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的数值计算方法。

科学计算领域，常常需要求解各类微分方程，而许多微分方程的解析解一般很难得到，使用有限元法将微分方程离散化后，可以编制程序，使用计算机辅助求解。

有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。

自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系[2]。

1.2有限元法的基本原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。

乘用车驱动桥壳有限元分析

乘用车驱动桥壳有限元分析作者：朱文艳来源：《价值工程》2018年第03期摘要：本文以某汽车的驱动桥桥壳为模型，在Pro/E三维建模软件中对驱动桥桥壳基于实际尺寸进行建模，并将其导入到ANSYS Workbench有限元法分析软件中。

在ANSYS Workbench中对桥壳进行四种工况的静力学分析和自由状态下的模态分析，得到对应的变形、应力云图和前六阶振型及频率。

根据各工况的应力分布位置、变形量和各阶振动频率的分析结果，对驱动桥桥壳提出相应的优化改进建议。

Abstract： In this paper， a driving axle housing of a car is taken as a model， and the driving axle housing is modeled based on the actual size in the Pro/E 3D modeling software and imported into the ANSYS Workbench finite element analysis software. In the ANSYS Workbench， the static analysis of the axle housing in four conditions and the modal analysis in the free state are carried out， and the corresponding deformation， stress cloud and the first six modes and frequencies are obtained. According to the analysis of the stress distribution position， deformation and vibration frequency of each condition， the appropriate suggestions for improving and optimizing the drive axle housing are put forward.关键词：驱动桥桥壳；三维建模；有限元法；ANSYS WorkbenchKey words： axle housing；three-dimensional modeling；finite element method；ANSYS Workbench中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）03-0136-040 引言汽车中重要承载部件之一的驱动桥，在支撑保护主减速器、差速器和半轴的同时，还承受着来自路面和悬架之间的力和力矩，驱动桥壳应具有足够的强度、刚度且尽可能质量小[1]。