14断开式桥壳有限元分析方法--王希诚

断开式驱动桥有限元研究

王希诚

东风汽车公司技术中心

断开式驱动桥有限元研究

The Finite Element Analysis Method of

the Divide Axle

王希诚

（东风汽车集团技术中心）

摘要：本文以某越野车断开式驱动桥为研究对象，利用HyperWorks进行仿真计算。通过与该桥壳破坏试验结果的对比分析，验证该断开式桥壳分析方法的可行性。

关键词：有限元断开式桥壳

Abstract By using the HyperWorks simulation, the paper is studied the divide axle. Compared with the result of the destructive test, confirms the feasibility of the analysis method.

Keyword：FEM，Divide Axle

1 前言

断开式驱动桥总是与独立悬挂相匹配，又称为独立悬挂驱动桥。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况与对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不同路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度；减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野车。越野车对越野性能要求比较高，开发的新一代越野车多采用断开式驱动桥。

鉴于目前重型货车多采用非断开式驱动桥，CAE仿真分析的工作者就非断开式驱动桥展开了很多工作；但断开式驱动桥的有限元分析工作却仅在各单位内部开展。为了丰富各种桥壳的分析方法，特写此文，希望能达到抛砖引玉的作用。

2 模型介绍

2.1 处理软件说明

分析中采用HyperMesh 软件进行前、后处理，计算采用HyperWorks 的 OptiStruct 求解器进行计算。

2.2 网格划分及材料定义

六面体的单元的分析精度高，建议采用六面体进行网格划分。考虑到时间成本，对于结构复杂的模型，建议采用10节点的四面体进行网格划分。具体的节点数数和单元数见表1。

表1 桥壳有限元模型单元信息

2.3 网格划分及材料定义

指出分析模型采用的材料及材料相关力学特性，建立如表2的材料属性表格，为分析和判断提供依据。

表2材料参数

2.4 边界条件建立

参考国家标准，确定分析模型的边界条件。

3 结果分析

对该桥的有限元模型，进行了形变位移和应力分析。给出相应的形变位移云图和应力云图。是对刚度和强度的直观表达。相应形变位移云图如图1，以及相应的米瑟斯盈利云图如图2。

图1 形变位移云图

图2 米瑟斯应力云图

A

图中分别指出了最大的和最小的形变位移和应力位置，其显示了形变位移和应力的分布，如图1所示，最大形变位移处是在连接输出轴的前端，壳体整体变形呈现悬臂式变形趋势，其中表现变形的色彩丰富，过渡均匀；最大应力集中的位置在加强筋与壳体相交处，如图2中的A处。而此处正好是做该桥壳破坏性试验的破坏点。

如果需要更进一步的观察该桥壳在一定工况下的变形趋势。可以给出X、Y、Z分量上的变形云图。

4 结论

通过计算仿真分析，对比变形方式以及破坏点位置，可以说明该断开式桥壳的分析方法可行。

对于下一步的工作验证，需要对该桥壳做一定量的台架试验，测出一系列测试点准确的应力值与形变的相对位移值。通过与相同工况下该系列点的有限元仿真分析结果对比。从而更加充分的验证该断开式桥壳分析方法的可靠性。

5 参考文献

[1] 刘惟信. 汽车设计[M]. 北京：清华大学出版社，2001.

[2] 黄松，徐满年. 汽车之感悟. 北京：北京理工大学出版社，2007.