某叉车驱动桥壳有限元分析
驱动桥壳瞬态动力学与疲劳寿命的有限元分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｈ ｒ ｎｓｅ ｔ ｄ ｎａ ｉｓ ａ ａ ｙｓｓｏｆｄ ｉ ｅ ａ ｌ ｕｓｎｇ ｉ ｂｔ ｉ ｄ ｂ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔａ ｉ ｎ ｙ ｍ ｃ ｎ ｌ ｉ ｒｖ ｘ ｅｈｏ ｉ ｓ ｏ ａ ｎｅ ｙ ｕｓｎ ｈｅ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｅ ｔｍ ｅ ｈｏ ｂ ｈｉｈ ｔ ｉ ｅ ｒ ｓ ｏｎ ｅ ｖａ ｕ ｓ ｏｆｄｉｐｌｃ ｍ ｅ ａ ｎａ ｉ ｉ ｔ ｌ ｍ ｎ ｔ ｄ， ｙ ｗ ｃ ｈｅ ｔｍ ｅ ｐ ｓ ｌ ｅ ｓ ａ ｅ ｎｔ ｎｄ ｄｙ ｍ ｃ ｓ ｒ ｓ ｆｄｒｖ ｘ ｅ ｈ ｓｎｇ ａ ｐｌｅ ｉｈ ｔ ｅ ｆ ｎｃ ｉ ｎ ｌ ａ ｉ ｒ ｔ ｉ ｅ ． Ｔ ｈ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｉ ｅ ａ ｌ ｏｕ ｉ ｐ ｉｄ ｗ ｔ ｈ ｕ ｔｏ ｏ ｄ ｎｇ ａ ｅ ｏｂ ａ ｎ ｄ ｅ ｆ ｔｇｕ
ｌｆ ｆ ｄ ｉ ｅ ａ ｌ ｕｓｎ ｓ ｏ ａ ｎｅ ｙ ｕｓｎ ｈ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ｅ ｈｏ ｃ ｏ ｄｉ ｇ ｔ ｈ ｉｅ ｏ ｒｖ ｘ ｅｈｏ ｉ ｇ ｉ ｂｔ ｉ ｄ ｂ ｉ ｇ ｔ ｅ ｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍ ｔ ｄ ａ ｃ ｒ ｎ ｏ ｔ ｅ
摘 要 ：采 用有 限元 法 对 某驱 动桥 壳进 行 瞬 态动 力 学分 析 ， 出 了驱 动桥 壳在 函数 栽荷 得
作 用 下 的 位 移 与 动 应 力一 间 响 应 值 ； 据 驱 动 桥 壳 的 动 应 力 分 析 结 果 ， 用 有 分析 ， 到 了桥 壳整 体 的疲 劳寿命分 布 ， 危 险部位 主要分 布 于板 得 其
（． 岛科 技 大 学 机 电工 程 学 院 ， １青 山东 青 岛 ２ ６ ６ ；． 车 青 岛 四方 机 车 车 辆 股 份 有 限 公 司 技 术 中 心 ， 东 青 岛 ２ ６０ ６０１２南 山 ６００ ３一 汽解 放 青 岛 汽 车 厂 研 发 部 ， ． 山东 青 岛 ２ ６ ４ ；． 而固 （ 岛 ） 动 控 制 有 限 公 司 研 发 部 ， 东 青 岛 ２ ６０ ） ６０３４隔 青 振 山 ６ １８
基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计(精)
基于参数化设计的驱动桥壳有限元分析系统设计一、前言驱动桥壳是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件，主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等零部件。
它和从动桥一起承受汽车质量，使左、右驱动车轮的轴相对位置固定，汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架。
桥壳可被视为一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在钢板弹簧座处桥壳承受汽车弹簧上的载荷，而沿左右轮胎的中心线，地面给轮胎以反力(双轮胎时则沿双胎中心)，桥壳则承受此力与车轮重力之差值。
由于其形状复杂、应力计算困难，又要求具有足够的强度和刚度，传统设计方法不免有很多局限性。
本文以某系列整体式桥壳为例，利用软件的二次开发功能便捷实现桥壳在某特定工况下的设计与分析。
二、桥壳参数化的基本内容1.设计目标以冲击载荷工况为例，由于桥壳在承受最大铅垂力时，危险断面出现在钢板弹簧座附近，因此以桥壳的轮距(方断面长、圆断面长)和断面(高度、厚度)为参数化设计目标。
此时的弯曲应力为(1)式中，G是汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷;B是驱动车轮轮距;s 是驱动桥壳上两钢板弹簧座中心间的距离;kd是动载荷系数，对载货汽车取2.5;Wv是桥壳在危险断面处的垂向弯曲截面系数，如表所示。
表钢板弹簧座附近的断面形状及截面系数2.参数化的基本方法桥壳参数化采用的是建立零件的参数化数字模型，通过修改关键尺寸参数的方法实现新零件模型建立和设计。
首先在Pro/ENGINEER中建立驱动桥壳三维模型(如图1所示)，提取钢板弹簧座附近方形断面和圆形断面的尺寸变量，利用Visual Basic语言将用户输入的界面信息传递给相应的变量，然后驱动再生进程，进行修改设计。
图2为Visual Basic设计的桥壳参数化界面。
三、参数化的程序实现方法1.软件支持和设计思想Automation Gate way for Pro/ENGINEER Wildfire是基于Microsoft的ActiveX技术开发而成的，它允许Pro/ ENGINEER直接集成任何支持ActiveX的应用软件。
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。
驱动桥壳有限元分析
驱动桥壳有限元分析汽车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，并且支承车架及其上的各总成质量。
1 驱动桥壳设计要求在设计选用驱动桥壳时，要满足以下设计要求：（1）应该具有足够的强度和刚度，以保证主减速器齿轮啮合正常，并不使半轴产生附加弯曲应力。
（2）在保证强度和刚度的情况下，尽量减小质量以提高汽车行驶的平顺性。
（3）保证足够的离地间隙。
（4）结构工艺性好，成本低。
（5）保护装于其中的传动系统部件和防止泥水浸入。
（6）拆装，调整，维修方便。
2 驱动桥壳类型确定和材料选择驱动桥壳通常分为整体式桥壳、分段式桥壳，前者强度和钢度较大，便于主减速的装配、调整和维修。
普遍用于各类汽车上；多段式桥壳较整体式易于铸造，加工简便，但维修保养不便，汽车较少采用。
本设计选用整体式桥壳。
后桥壳体为整体铸造，半轴套管从两端压入桥壳中。
后桥壳前部和主减速器连接，后部为可拆式后盖，后桥壳上装有通气塞。
图1 驱动桥壳结构尺寸本设计中的驱动桥壳总长为1800mm，簧板距为970mm，桥壳厚度为8mm，选用材料为可锻铸铁，牌号为KT350-10，弹性模量为，泊松比为0.23，密度为，抗拉强度为350Mpa，屈服强度为200Mpa。
这种材料有着较高的强度、塑性和冲击韧度，可用于承受较高的冲击，振动及扭转载荷下工作的零件。
3 对驱动桥壳进行有限元分析ABAQUS是一套功能强大的有限元分析软件，特别是在非线性分析领域，其技术和特点更是突出，它融结构、流体、传热学、声学、电学及热固耦合、流固耦合等于一体，由于其功能强大，再加上其操作界面人性化，越来越受到人们的欢迎。
在对桥壳进行有限元分析，首先将CATIA软件设计的驱动桥壳模型导入ABAQUS软件中，并将上述材料属性添加到模型。
图2 将模型导入ABAQUS并赋予属性由于本设计的桥壳为整体式桥壳，整体式桥壳与轮辋在凸缘盘外侧位置通过轴承相连接，因此可以将此处位置的约束看成全自由度约束。
农用车驱动桥壳的有限元分析与结构改进
重要 的 圆孔ｌ ＿ ２ ］ 。然后பைடு நூலகம்分别对 桥壳 本体 和半轴 套 管进 行
网格 划 分 ， 最终划 分 网格 单元 为 ９ ５ ０ ６ ５个 ， 节 点 为 ３ ０ ５ ２ ７ 个， 简化 后 桥 壳 的有 限元 模 型如 图 １所 示 。对
郭 冬 青 ，张翠 平 ，姚 晓博 ，肖帅 ，张鹏 超 ．农 用 车 驱 动桥 壳 的有 限 元 分 析 与 结 构 改进 ［ Ｊ ］ ．中 国农 机 化 学报 ，２ ０ １ ５ ， ３ ６ （ ５ ） ：１ ９ ８ ～２ ０ ２
Ｇｕ ｏ Ｄｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ，Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｃｕ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ，Ｙａ ｏ Ｘｉ ａ ｏｂ ｏ，Ｘｉ ａ ｏ Ｓ ｈｕ ａ ｉ ，Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｐｅ ｎ ｇｃ ｈ ａ ｏ ．Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ
第 ３ ６ 卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ５年 ９月
中 国 农 机化 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． ５
Ｓｅ ｐ ． ２ ０ｌ ５
０ 引言
驱动桥壳 是底 盘最 重要 的承载 部件口 ］ ， 作为 主减 速
器及轮边减速器 的装配基体 ， 在使用过程 中承受不同程 度
和 不 同 工况 的交 变 载 荷 ， 因此 极 易 产 生微 观 裂 纹 并 进一 步 扩 展形 成 宏 观 裂 纹 。Ｓ Ｙ ５ ８ １ ５ — ２ Ｎ 型 某 品 牌 农 用 低 速 货 车
基于workbench的叉车车架有限元分析
基于workbench的叉车车架有限元分析当今，叉车逐渐成为物流行业提高效率的重要依据。
在维护和改进叉车运行性能方面，工程师一直使用有限元分析来更好地了解叉车的力学行为。
有限元分析是一种可以评估复杂几何形状的结构的有效方法。
它可以分析考虑应变和强度的复杂力学结构，以了解结构受歪曲和失效的情况。
MSC-Workbench是现在有限元分析技术使用最广泛的软件。
它可以通过先进的数值计算，计算和评估受力和失效的结构，因此能够有效地应用于分析叉车架结构以及对叉车车架进行设计优化。
本文将介绍如何使用MSC-Workbench来分析叉车车架结构的结构力学性能。
首先，将分析叉车架的几何模型，并建立各部件之间的加载情况。
其次，在MSC-Workbench中进行有限元分析，通过添加约束条件和加载情况确定模型的分析模式。
然后，针对叉车架进行静力学分析，以判断叉车架是否能够承受预期的负载，平衡各种力，以及支持正确的负载。
在动力学分析中，可以得到叉车架的反应分析和动态行为分析，以确定叉车架的稳定性和可靠性。
最后，可以使用MSC-Workbench的优化设计功能对叉车架进行设计优化，以提高叉车的运行性能。
总之，MSC-Workbench的有限元分析是一种强大的技术，可以有效地分析叉车车架的力学性能。
它可以帮助工程师以有限的时间和资源来识别可能存在的问题，同时节省开发成本。
因此，使用
MSC-Workbench技术来分析叉车车架是工程师们提高叉车运行性能的
有效途径。
基于虚拟样机技术的叉车转向桥桥体有限元分析
力学仿真分析和 Ansys Workbench 动态特性分析，为设 计提供必要的数据和理论支撑。
1 力学分析及模型建立
1.1 转向桥体力学模型分析 以某公司设计的某型号叉车转向桥作为物理样机模
型，基于虚拟样机技术对叉车转向桥桥体进行分析，为 该产品的安全性和可靠性设计提供依据。首先完成对转 向桥的三维建模，图 1 为叉车转向桥的结构示意图， 图 2 为叉车转向桥桥体的三维模型。
Keywords: steering axle body; virtual prototype; multibody dynamics; finite element analysis; harmonic response analysis
0 引言
叉车是目前应用广泛的移动式装卸及物流搬运工业 车辆，其转向灵活、转弯半径小、机动性能好的特点深 受市场青睐。通常叉车结构为前桥驱动、后桥转向，后 桥即转向桥承受整个叉车后部的主要重力，同时承受行 驶过程中道路引起的振动和冲击。因此，转向桥体是叉 车正常使用的一个重要安全零部件 [1]。对于转向桥体的 设计，传统方法大都采用经验设计，根据静强度计算分 析桥体强度，对于动载荷一般采用理论计算乘以动载荷 系数转化为静载荷计算，很难得到满意结果 [2]。本文基 于虚拟样机技术对某型号转向桥桥体进行 ADAMS 多体动
面作用在车轮上的垂直向上的力 F 1、F 2，转弯侧滑时作 用在左右轮上的横向力 T 1、T 2。对转向桥体进行强度分 析时，可按下列两种工况进行 CAE 有限元分析。叉车在
Байду номын сангаас
空载时后桥所受重力最大。
1）最大垂直力工况
叉车空载行驶在道路上时，应考虑道路的不平度、
轮胎的弹性、行驶速度和相关动载荷系数等，有
驱动后桥设计中的有限元分析设计
驱动后桥设计中的有限元分析设计作者：唐咸能来源：《科技资讯》 2013年第15期唐咸能(方盛车桥(柳州)有限公司广西柳州 545006)摘要:在我国,高速发展的经济水平驱动下,汽车行业也随之进入一个新的时期,卡车和客车的在人们生活中的需求量也逐渐加大,在卡车性能方面也有了更高的要求,这种情况下,传统的卡车驱动后桥设计对目前汽车设计所需已经远远不能满足。
因为驱动后桥在汽车中,属于其重要的传动件及承载件,同时也是保证车辆能够安全驾驶的关键零部件,所以,驱动后桥的性能与使用寿命对车辆的使用期限有直接性的影响。
由此可见,驱动后桥必须要有足够的刚度、疲劳耐久度以及强度。
关键词:驱动后桥客车卡车有限元分析设计车辆使用寿命中图分类号:U44 文献标识码:A文章编号:1672-3791(2013)05(c)-0113-02汽车的后桥驱动是主要的汽车承载构件,它最主要的用途是对汽车的质量进行支撑,同时也对车轮对路面的反力予以承受,然后由悬架向车身进行传输。
此外后桥驱动也是装配差速器、以及半轴的车辆基体部件。
因此,后桥驱动必须要有良好的质量和足够大的刚度和硬度,这样有利于车辆主要减速器的调整与拆装。
此外,由于后桥壳的质量与尺寸相对来说都很大,所以在对其制造的时候就比较困难,所以,驱动后桥的结构模型在达到使用要求满足的同时,要尽量的方便对其制造。
车辆的驱动后桥壳主要有分段式、整体式以及组合式三大类桥壳。
而其桥壳整体的刚度与强度都非常大,而且方便减速器的维修、装配及调整,所以,后桥驱动被广泛应用于各种车辆当中。
高速发展的经济水平驱动下,汽车行业也随之进入一个新的时期,卡车和客车的在人们生活中的需求量也逐渐加大,在卡车性能方面也有了更高的要求,这种情况下,传统的卡车驱动后桥设计对目前汽车设计所需已经远远不能满足。
因为驱动后桥在汽车中,属于其重要的传动件及承载件,同时也是保证车辆能够安全驾驶的关键零部件,所以,驱动后桥的性能与使用寿命对车辆的使用期限有直接性的影响。
叉车关键结构件有限元分析及试验研究
叉车关键结构件有限元分析及试验研究发布时间：2022-09-08T05:42:45.583Z 来源：《福光技术》2022年18期作者：盛炳坤[导读] 近年来，高效率、低成本、高安全性的叉车已经成为叉车制造企业和叉车使用者共同的追求。
由于过去多采用类比或经验方法设计，设计存在很大的盲目性，导致叉车结构常存在一些不尽合理之处。
为此，本文以结构优化为目的，对某型号叉车关键结构件进行了有限元分析和试验研究，为叉车结构改进提供了参考。
盛炳坤杭叉集团股份有限公司浙江杭州 310000摘要：近年来，高效率、低成本、高安全性的叉车已经成为叉车制造企业和叉车使用者共同的追求。
由于过去多采用类比或经验方法设计，设计存在很大的盲目性，导致叉车结构常存在一些不尽合理之处。
为此，本文以结构优化为目的，对某型号叉车关键结构件进行了有限元分析和试验研究，为叉车结构改进提供了参考。
关键词：叉车；车架；有限元；试验；ANSYS高效率、低成本、高安全性是叉车设计的首要任务，结构优化是实现低成本的主要方法。
叉车一般只在工厂内部或特定场地内作业。
车架是叉车的核心结构总成，其性能对叉车整体的影响很大。
车架要承担的载荷不仅仅是安装在其上的部件以及运载的货物所带来的，还有行驶过程中路面的凹凸不平造成的随机激励。
门架是叉车的工作装置，是叉车特有的部件，是叉车取物装置的主要承重结构，可实现对货物的叉取、升降、码垛等作业。
叉车门架包括内门架和外门架，内、外门架是工作装置的骨架。
内门架通过升降液压缸沿外门架伸缩移动。
门架系统需要有足够的刚度，否则承载后将产生过大的弹性变形，导致载荷重物也将随之有过大的前移，影响叉车安全工作。
此外，若门架刚度不足，在工作中会出现颤动，从而使司机紧张。
门架主要承受弯曲载荷，若强度不够，整车的工作性能都将受到影响。
以往车架和门架都是采用类比或经验设计方法，一般是根据组合梁理论来实现的。
此种方法简单易行，但对车架和门架的结构做的简化过多，不能精确地计算出各零部件的结构尺寸。
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。
驱动桥壳有限元分析模型的改进
内侧 的弯矩 大小 的关键参 数 板簧 的垂 向 （ 汽车坐 标 中的 Ｚ向 ）刚度 对 于应 力分 布结 果 没 有影 响 ． 因 此 可 以将实 际 的多片 弹簧简 化为如 图 １ 示 的变截 所 面单 片簧 ．同时使 该单 片簧纵 向扭 转 刚度 与原 板簧 扭 转 刚度相 等
在 实际工作 中 ． 驱动 桥壳通 过悬 架与 车架 相连 ．
而 目前无论 是有 关桥 壳设 计 的教 材还 是公 开发 表 的 桥壳 有 限元 分析 的论 文 ．其采用 的有 限元 模 型仅包 括桥 壳 自身 ．其 边界 条件 通常是 约束 代表 板簧 座 的
一
带 动桥 壳一起 变形 。从 而使 大部分 的弯 矩得 以向板
主题词 ： 动桥 壳 驱
有 限元 分析模 型
边界 条件
中 图分 类号 ： ４ ３２ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ０ ３ ０ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ Ｕ ６． Ａ １ ０ — ７ ３ ２ １ ）２ ０ ２ — ３
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｆＤｒｖｎ ｌ ｕ ｉ ｇ Ｆ Ａｎ ｌ ｓｓＭ ｏ ｅ ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｉ ｉ ｇ Ａｘ ｅＨｏ ｓｎ Ｅ ａ ｙ ｉ ｄ ｌ
ｈ ｕ ｉｇ ｏ ｈ ｎ ｉ ｅ ｈ ｓ ｌｗ ｔｅ ｓ ｎ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｗｉ ｈ ｅ ｙ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ，ｔ ｅ ｏ ｓｎ ｎ ｔｅ ｉｓｄ ａ ｏ ｓｒ ｓ ；ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ａｃ ｌｔ ｔ ｔ ｅ ｎ ｗｌ ｓ ｌｓ ｅ ｏ ｎ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｈ ｏ ｈ ａ ｙ ｉ ｈ ｇ － ｔ ｓ ｒ ａｗｉ ｘ ｅ ｄ ｔ ｈ ｎ ｉ ｅ ｏ ｅ ｌ ａ ｐ ｎ ｅ ｔ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｓｒ ｓ ａ ｕ ｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｉｈ ｓ ｅ ｓａ ｅ ｌ ｅ ｔ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉ ｓ ｆ ｈ ｅ ｆ ｒ ｇ ｓ ａ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｆａ ｌ ｏ ｓｎ ｔｅ ｓｍｅ ｓ ｒ ｄ ｕ ｄ ｒｂ ｎ ｉ ｇ ｒ ｌ ｄ ｔ ｓｉ ａ ｄ ｔ ｒｉｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｓ ｏ ｈ ｔ ｗｉ ｒ ｑ ｅ ｔ — ｓ ｄ ｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ， ｈ ｒ ｓ ａ ｄｆ ｒ ｎ ｅｏ ｅ ｒ ０ ｏ ｅ ａ ｌ ｎ ｏ ｓ ｏ ｄ ｔ ｎ ｈ ｗ ｔ ａ， ｔ ｆ ｕ ｎ ｌ ｕ ｅ ｏ ｎ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｉ ｉ ｅ ｅ ｃ ｆｎ ａ ｌ ５ ％ ｆｔ ｘｅ ｏ ｉ ｈ ｅ ｙ ｙ ｉ ｆ ｙ ｈ
驱动桥主减速器壳体的有限元分析
（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。
MANUFACTURING INFORMATIZATION 仿真 / 建模 / CAD/ CAM/ CAE/ CAPP
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。
基于参数化的叉车转向桥有限元分析系统的研究
基于参数化的叉车转向桥有限元分析系统的研究叉车作为一种70年代以来发展起来的起重运输机械，在我国应用已越来越普遍。
由于叉车的工作环境比之汽车要恶劣得多，常常是不停歇地三班工作，前进、倒退、转向、升降极为频繁，使得叉车常常出现零部件失效。
而当前由于设计方法所限（如零部件设计孤立地进行，整体组装后出现各个零件的变形），不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又严重过剩。
结果是零部件笨重，材料浪费，时有破坏，严重地影响了产品开发和设计，造成直接经济损失。
转向桥作为叉车的主要零部件，受多种载荷作用，特别容易发生变形，造成零部件失效，影响叉车整车寿命。
随着叉车强化程度的提高，必须对零部件进行优化设计、分析，另一方面，随着市场竞争的日益激烈，叉车产品更新换代的周期显著缩短，从而要求大大加快新产品的开发与研制速度。
对此，传统的设计方法与研制步骤已难以适应，而不采用国际上著名的软件一是出于经济上的考虑；二是用著名软件虽然方便，但对不同型号的零件只能一个一个地建模，因此迫切需要有一种科学的叉车通用强度分析系统。
有限元法（Finite Element Method）把所考虑的问题的区域离散为若干个单元和网格，问题的控制方程在区域上用全部满足或部分满足边界条件的函数。
有限元方法作为一种数值方法，有着广泛的应用价值。
有限元法能解决一般结构和连续体问题，是适合于利用计算机解决许多工程疑难问题的有效方法。
有限元方法可以通过宏观到微观的结合，彻底分析各部件内部每一点的应力状态，分析部件变形情况，通过计算机模拟分析，多种方案解决其强度问题，从而提高叉车的可靠性。
叉车转向桥有限元分析系统用于叉车总体设计时，对转向桥设计方案的预测评估。
应用计算机技术编制有限元分析程序，可在产品设计与开发前使用程序对相应零部件进行分析计算，以便合理选择材料。
根据计算结果合理安排尺寸，合理布置圆角、油孔等位置，合理分析受力工况，绘制零部件内部各点的应力曲线，分析变形形式，预先发现可能的破坏形式，提供可靠的改进意见，并进一步对改进后的部件进行分析，提出多方案对比数据供设计和改进产品之用。
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。
一种实用的叉车转向桥有限元分析系统
一种实用的叉车转向桥有限元分析系统
陈爱戎
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2002(019)005
【摘要】结合叉车上转向桥强度、变形的算例,开发了一个实用的叉车转向桥有限元分析系统.通过研究表明,该系统能实现有限元网格的自动划分,及时了解变形、应力的最大部位.
【总页数】3页(P4-6)
【作者】陈爱戎
【作者单位】浙江万里学院,宁波,315101
【正文语种】中文
【中图分类】O242.21;TH242
【相关文献】
1.基于应变测试的某型叉车转向桥体的有限元分析 [J], 李戈操;吴小峰;常亮;张岩;梁长佳
2.基于参数化的叉车转向桥三维有限元分析系统 [J], 沈晓雯;陈爱戎
3.叉车转向桥体有限元分析及优化设计 [J], 沈晓雯;盛奎川;钱湘群;王阜西
4.基于虚拟样机技术的叉车转向桥桥体有限元分析 [J], 于河山;叶俊;张增密;吴波
5.叉车转向桥的有限元分析 [J], 黄李丽;尹秉升;尹志新
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驱动桥壳有限元分析模型的改进
驱动桥壳有限元分析模型的改进驱动桥壳作为汽车传动系统的一个重要组成部分，其性能对整个车辆的操作和稳定性起着至关重要的作用。
由于汽车行驶过程中振动和冲击的不断作用，驱动桥壳的疲劳损伤是其设计和使用过程中需要重点关注的问题。
有限元分析是一种经典的应用于工程设计领域的分析方法，本文将介绍一种驱动桥壳有限元分析模型的改进，旨在提高其分析精度和适用范围。
一、模型改进传统的驱动桥壳有限元分析模型常常采用通常静态弹性分析方法，而真实情况下由于驱动桥壳处于振动状态，其动态特性发挥了重要作用。
因此本研究将驱动桥壳的动态特性考虑进去，采用动力学有限元分析方法，并且将勃朗公式应用于驱动桥壳的疲劳分析。
该方法基于线性弹性理论和最小总动能原理，能够更加准确地预测驱动桥壳的应力、变形和疲劳寿命等重要参数。
二、计算方法动力学有限元分析方法在采用时需要先建立一个驱动桥壳的三维几何模型，并对其进行网格划分和节点编号，以建立有限元模型。
其次，选取适当的材料模型和本构关系模型，进行加载模拟和求解。
在本研究中，我们采用了格拉斯哥大学开发的LS-DYNA软件进行有限元分析，该软件具有计算速度快、精度高、可靠性好等优点，能够有效处理非线性问题和大型计算问题。
三、实验验证为了验证改进后的驱动桥壳有限元分析模型的准确性和适用范围，我们进行了一系列数值模拟实验，并与现有的试验数据进行对比。
实验结果表明，新模型可以精确地预测驱动桥壳在加速和制动等动态工况下的应力、变形和疲劳寿命等参数，与试验数据吻合度也得到了明显的提高。
四、结论本研究针对传统驱动桥壳有限元分析模型存在的不足，引入了动力学有限元分析方法和勃朗公式，建立了新的驱动桥壳有限元分析模型。
该模型能够更加准确地预测驱动桥壳的应力、变形和疲劳寿命等参数，具有更广泛的适用性。
我们的研究为相关领域的研究提供了新思路和新方法，为汽车传动系统的研发和设计提供了一定的指导和参考。
除了上述改进，为了进一步优化驱动桥壳的有限元分析模型，我们还需要加入更多的参数来考虑实际情况。
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在保证机罩开启角 度不 变的情况下 ， 将
机罩上 气 弹 簧 的铰 接 位 置 前 移 和下 移 ， 并 把
要 焊 接 到 车架 。其 中 扣 锁 支 架 具 有 导 向斜 面， 易 于扣锁 。扣锁 总成 主 要包 括 转 轴 、 安装
机架上气弹簧 的铰接位置后移 和上移 ， 这样 可减小气弹簧与水平方向的夹角 ， 使原 ｌ ８ 。 的 水平夹角变为 ｌ ２ 。 （ 见图 ２ ） ， 气弹簧 向上 的分
元模 拟 ［ Ｊ ］ ． 南京 林 业 大 学学报 ２ ０ ０ ４ （ ７ ） ： ４ ７—
５ 华． 有限 元分析 的基 本 方法 及工
程应用［ Ｍ］ ． 化 学工业 出版社 ， ２ ０ ０ ６
［ ３ ］ 熊诗 波， 黄 长 艺． 机械 工程 测试技 术基础 ［ Ｍ ］ ．
叉 车 技 术 囡 日
３ ． １ 优化 变 换气 弹簧位 置 柄 组成 。具体 优化 方 法 ： 在 机罩 左 外 侧开 孔 ，
＼ 、 安 装扣锁 和扣 锁 手 柄 ， 扣 锁 支架 按 照装 配 需
● ● ● ● ● ● ， ● ● ， ． ● ， ● ●
生 向上 的分力 ， 顶起 机 罩 ， 扣 锁 手 柄在 弹簧 拉 力 的作 用下 回位 ； 当需 要 关 闭机 罩 时 ， 用 力 下 压 机罩 ， 扣 锁 装 置 通 过 导 向斜 面 与扣 锁 支 架 接 触并 固定 。该 扣 锁 机 构 操 作 简 单 方 便 ， 结 构 合理 ， 便 于维护 。
力减 少近 ３ ０ ％ 。经 改进 后 ， 开 启 时 气 弹 簧 向 上 的分 力 就 和 机 罩 的重 力 相 差 不 大 ， 开 启 时
自然 省力很 多 。 ３ ． ２ 优 化开 启装 置
座、 手柄轴 、 弹簧、 扣锁板 、 限位板组成。扣锁 手柄采用不易损坏的高强树脂材料。 机罩通过铰链 与驾驶棚横 梁连接 ， 当需 要 开启 机罩 时 ， 开启 扣 锁 手 柄 ， 由于气 弹 簧产
（ 上接 第 ９页） 误 差在 ５ ％左 右 ， 表 明建 立 的 有 限元 模 型是精 准 的 ， 分析 结果 较为 可靠 。 ４ ． ３ 通过 驱 动桥 桥 壳 的有 限元 分 析 ， 可 以很 方便 地知 道 桥壳各 点 应力 分 布 的情 况 及 最 大 应力 点 的位 置 ， 并 可 模 拟 其 垂 直 弯 曲静 强 度
将 开启 装置 由拉 索式 改 为 扣锁 式 。这 种 开启装 置 只 要 轻 轻 扳 一 下 把 手 ， 机 罩 就 打 开 了 。这 种 开启装 置 由扣 锁支 架 、 扣锁 、 扣 锁 手
１ 、 拉扣支架
２ 、 弹簧
３ 、 扣锁板 ４ 、 转轴 ５ 、 限位板
图 ３ 扣锁 总成
４ 结束语
优化后 的机 罩 开启 机构 在 叉 车 上进 行 了 试验 ， 效果 非常理 想 ， 稍 加 用 力 向 外 扳 动 把 手， 机 罩就 能轻 易快 速 打 开 ， 并 且 气 弹 簧不 容
易失效 ， 解决 了叉 车机 罩开启难 的问题。此
机 构优 化叉 车 的 内 部 空 间 ， 机 罩 的 开 闭简 单 方便 ， 易 于维 护 。 目前 这 种 机 构 已普 遍 推 广 应用 到我厂 各系列 叉 车上 。
版） ， ２ ０ Ｏ ３ （ １ ） ： ５ Ｏ 一５ ３ ．
第三版 ， 机械工业 出版社 ， ２ ０ ０ ６
疲劳台架试验 ， 为进一步预估产 品的疲劳 寿
命做 好准 备 。
参 考文献
［ １ ］ 郑 燕萍 ， 羊玢 ． 汽 车驱 动桥 壳 台架 试验 的 有 限
［ ４ ］ 王铁 ， 张 国忠， 周淑 文 ． 路 面不平度影 响下的汽
车驱动桥动载荷 ［ Ｊ ］ ． 东北大学学报 （ 自 然科学