驱动桥壳有限元分析模型的改进
汽车驱动桥NVH性能分析与优化
汽车驱动桥NVH性能分析与优化摘要：为实现汽车驱动桥NVH性能的分析与优化，本文中建立了驱动桥NVH性能分析与优化流程及方法，对分析过程中所应用的有限元、振动响应、声学仿真和拓扑优化等方法进行了综合研究，恰当地选取了分析方法、计算方法、分析软件。
然后，以某车在60～65km/h加速行驶工况出现噪声大的问题为例进行分析与优化。
最后，对优化后驱动桥进行整车NVH测试，验证了所建立的分析流程及方法的有效性。
关键词: 汽车驱动桥；有限元分析；振动响应；声学仿真分析；NVH测试前言(3)后驱动桥是汽车底盘传动系统的重要组成部分，同时也是主要噪声源之一，它的NVH性能对整车NVH性能有直接影响。
学者对后驱动桥NVH性能的分析与优化开展了大量研究。
虽然研究对汽车驱动桥NVH性能分析与优化做了很多工作，取得许多成果，但仍然存在一些不足。
1 驱动桥 NVH 性能系统分析流程模态分析对后驱动桥进行模态分析，目的是得到各阶模态频率，来确认其是否与其他激励源产生共振。
前期研究结果表明，后桥噪声主要是主减速器齿轮啮合冲击通过轴承传至后桥壳产生振动引起的辐射噪声，差速器在普通工况下一般不起作用，本文中主要是对后桥壳进行模态分析。
1.1 有限元建模采用 UG 软件系统建模，网格划分过程中，主减速器壳选取四面体单元划分，单元质量主要控制参数如表1所示，最后给各个部件赋相应的厚度和材料属性，如表2所示。
将模型导入ansys workbench软件，得到有限元模型。
2 振动响应分析振动响应分析的目的是确定响应较大部位，以实现后续精准优化。
频率响应分析是指结构对某载荷(可以是冲击载荷，也可能是一频率在一定范围内的载荷)的响应。
根据驱动桥噪声机理，以及驱动桥NVH性能分析需要，在进行频率响应分析前，需要先计算其轴承的载荷。
使用模态分析结果，计算桥壳振动响应，求解已知1～2000 Hz频段的所有结果。
将频率范围设成1～2000Hz。
选择模态叠加法来进行分析，ANSYS workbench求解，得到结果。
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 Ｆ Ａｎ ｌ ｓｓ ａ ｄ Ｏｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｈ ｃ ｅ Ｄｒｖ ｌ ｕ ｉ ｇ Ｅ ａ ｙ ｉ ｎ ｔｍｉａ ｉ ｆ Ｖｅ ｉｌ ｉ ｅ Ａｘ ｅ Ｈｏ ｓｎ ｏ
ｄ ｓｒｂ ｉ ｎ ｆｓｒ ｓ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｂ ｔｔｃ ａ ａｙ ｉ ｎ ｅ ｈｅ ｍａ ｉ ｍ ｅ ｔｃ ｌ ｌａ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｉｔｉ ｕｔ ｓ ｏ ｔｅ ｓ ａ ｄ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｙ ｓａｉ ｎ ｌ ｓｓ ｕ ｄ ｒ ｔ ｘ ｍｕ ｖ ｒｉａ ｏ ｄ ｎ ｏ ｄ — ｏ
ｔｏ ｉｎ． １ ｔｔ ｔ ｔ ｒ ｌｆｅ ｕ ｎ ｉ ｓ ａｅ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｈ ｏ ｇ ｄ ｌａ ａｙ ｉ． Ｔｈ ａｉｕｅ ｌｆ ｎ ａｅｙ ｆｃ ｏ ｆｔ ｅ ｏ ５ ｈ ｎａｕ ａ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｒ ｅｅ ｍ ｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｍｏ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｓ ｅ ｆｔｇ ｉ ａ ｄ ｓ ｆ ｔ ａ ｔｒ ｏ ｈ ｅ
ｄ ｉ ｅ ａ ｌ ｏ ｓｎ ｒ ｌｏ ｏ ｔ ｉ ｅ ｉ ａｉｕ ｉ ｎ ｌ ｓ ． Ｆ ｎ ｌ ｎ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｉ ｃ ｎ ｕ ｔｄ Ｏｌａ ｌ ｏ ｓｎ ｒ ｘｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ａｓ ｂ ａｎ ｄ ｖ ａ ｆｔ ｅ ｌ ｅ ａ ａｙ ｉ ｖ ｇ ｆ ｓ ｉ ａｌ ａ ｐ ｉ ａｉ ｓ ｏ ｄ ｃ ｅ ｉ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｙ ｍｉ ｏ
Ｌｉ Ｗ ｅ ，Ｘｕ ｍ ｉ ，ＬｉＰｉ ，Ｄｕ ｕ ｉ ｅ Ｋｅ ｎ ｎｇ Ｃｈａ ｃ ｎ ＆ Ｔａ ｙ ｎｇ ｈｕ ｎｇ Ｚｉ ｕ
汽车驱动桥壳的有限元分析与轻量化
汽车驱动桥壳的有限元分析与轻量化白玉成;梁诚;许文超;邾枝润【摘要】利用CATIA软件建立驱动桥壳的三维模型,选取桥壳的最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力和最大静应力典型工况,并施加相应的约束和边界条件,在Hyperworks中对桥壳进行有限元结构分析.分析结果表明,桥壳的强度及刚度性能满足要求.在最大静应力工况下,运用Optistruct优化模块对驱动桥壳的盘面和板簧座进行结构优化,优化后桥壳的应力集中位置得到转移和分散,桥壳应力分布较均匀,实现了桥壳的轻量化.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】8页(P1-8)【关键词】驱动桥壳;有限元模型;结构分析;结构优化;轻量化【作者】白玉成;梁诚;许文超;邾枝润【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】U463.218驱动桥壳的结构优化对重型汽车的节能减排、提高商用车的整车性能有重要意义[1-2]。
国内外学者对桥壳的研究一直十分重视，尤其重视对桥壳的轻量化优化设计。
文献[3]对驱动桥壳在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力4种工况下进行有限元分析，得到桥壳的强度和变形情况；文献[4]将桥壳肩部爬坡的起始位置进行调整，以改变桥壳肩部爬坡处的形状，使桥壳爬坡断裂位置的安全系数提升了20%；文献[5]通过增大桥壳过渡圆角的直径，提高了桥壳的强度、刚度和疲劳寿命。
文献[6]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，以桥壳各区域的厚度为设计变量，实现了桥壳的变截面轻量化，使得结构更合理、应力分布更均匀。
文献[7]提出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优化设计；文献[8]基于台架工况对桥壳进行有限元分析，得出桥壳应力集中点和桥壳实际断裂位置一致。
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。
轮式装载机湿式驱动桥壳有限元分析及结构改进
分 单元 网格 ， 并且 可 以保证 较 高 的计 算精 度 。在 ＡＮＳ ＹＳ中建立 的桥 壳几 何模 型如 图 １ 。 采用 Ｓ ｌ ９ ｏｉ ５单元 对 桥壳划 分 网格 ， ｄ 该单 元是 Ｓ ｌ ４ ｏｉ ５的高 阶形式 ， ｄ 为二 次 等参 单 元 ， 元 的棱边 经 映射 单
投 影后是 抛物 线 ， 有 较高 的几何 边界 模 拟能力 ， 具 能够较 好地 模拟 三维 结构 的应 力及 变形 情况 。划 分 网格后
加载 下 的刚度 ， 衡量 指标 是单 位长 度 （ 桥壳 的最大 变形 不超过 １ ５ｍｍ（ 桥壳 轮距 为 ２ １ ； 其 ｍ） ． 本 ． ５ｍ） 考察 驱
垂直静力弯曲和各常见工况下作 了静 力学分析 ， 得到 了桥 壳的 变形 和应 力场。结果表 明该桥 壳 结构在静 栽荷 下整 体变形较小 ， 符合 刚度要 求 ， 且结构具有相 当的安 全余量 。根 据有 限元分析 结 果， 在桥 壳 满足 强度 和刚度设 计要 求 的前提 下 ， 对桥 壳部分位置 的壁厚和倒 角作 了结构改进 ， 达到桥 壳轻量化设 计的 目标 ， 降低 了桥 壳的生产成本。
１ 桥 壳 有 限元 模 型 的建 立
装载机 驱 动桥壳 主要 由桥 壳体 和 轮 边 支 撑轴 通 过 螺 栓 连 接 构 成 。桥 壳 建 模 采用 ＡＮＳ ＹＳ的 ＡＰ Ｌ语 Ｄ 言 ， 立 的桥壳模 型 能够 较为 方便 地进 行尺 寸修 改 ， 有 良好 的扩 充性 ［ 建 具 引。 桥 壳 的形状 较复 杂 ， 建立 几何 模 型时作 了一些 简化 。 网格 划 分过程 中 ， 在 诸如 倒角 和ｄ Ｆ 等 结构 细节 特 ，Ｌ 征 往往 造成 网格划 分 的 困难 ， 而这些 结构 并不 是桥 壳 的危 险受力 部 位 ， 忽略 这些 结构 ， 故 以利 于 简化建 模 、 划
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
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。
基于ABAQUS的汽车驱动桥壳改进设计
基于ABAQUS的汽车驱动桥壳改进设计桑楠【摘要】运用Pro/E软件建立驱动桥壳的三维模型,然后导入ABAQUS软件进行有限元分析(FEA),利用ABAQUS软件分析结果改进设计驱动桥壳.实际使用表明,改进设计的驱动桥壳未出现桥壳开裂现象,达到了优化设计的目的.【期刊名称】《长春工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)001【总页数】5页(P37-41)【关键词】改进设计;ABAQUS;汽车;驱动桥壳【作者】桑楠【作者单位】常州工学院,江苏,常州,213002【正文语种】中文【中图分类】U463.30 引言汽车驱动桥壳是汽车的主要承载件,与从动桥共同支承车架及其上的各总成重量(簧载质量),承受由车轮传来的路面反作用力和力矩。
驱动桥壳又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。
因而驱动桥壳应具有足够强度和刚度,便于主减速器的拆装和调整。
驱动桥壳设计时应满足应力和变形要求,避免因局部应力集中导致桥壳的断裂或塑性变形。
因此,对驱动桥壳进行应力、变形分析,提高工作可靠性具有非常重要的意义。
但汽车驱动桥壳形状复杂,且汽车的行驶条件千变万化,利用传统方法很难精确计算桥壳各处的应力及变形大小。
然而,利用有限单元方法对其进行计算和分析可以得到较为准确的分析结果。
ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件,可以分析复杂的固体力学、结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。
ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时,还可以做复杂系统级的分析和研究。
因此,被广泛应用于汽车设计领域。
文中运用ABAQUS分析结果进行改进设计,所研究的对象是在某型号面包车上使用的组合式桥壳。
1 驱动桥壳强度的理论分析计算在传统的理论计算中,将驱动桥壳视为一空心横梁,两端经轮毂轴承支撑于车轮上,在钢板弹簧座处桥壳承受汽车的簧载质量,而沿左右轮胎中心线,地面给轮胎以反力,受力如图1所示[1-2]。
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
基于有限元法的汽车驱动桥壳仿真设计
基于有限元法的汽车驱动桥壳仿真设计摘要：通过有限元法来进行产品的仿真设计，可以有效降低产品的设计周期以及设计成本。
本文重点针对汽车驱动桥壳的仿真设计工作展开了分析和研究，采取有限元法的三维建模分析方法，有效保证汽车驱动桥壳的设计工作质量。
关键词：有限元法；汽车驱动桥壳；仿真设计汽车驱动桥壳在传统的设计工作当中，通常情况下采用的是类比的设计方法，对已经存在的产品进行有效的改进，然后进行一系列实验和改造。
有限元法属于一种比较先进的结构计算方法，可以通过有限元的分析方法得出汽车驱动桥壳的应力变化以及形变量的具体发展状况，对应力集中区域的速率变化趋势进行有效分析和研究，从中可以得到比较理想化的参数计算结果，在汽车的设计工作当中得到了广泛的应用。
在针对某重型装载汽车的驱动桥壳设计工作中，相关设计工作人员采用的有限元分析方法，建立起了驱动桥壳模型结构，驱动桥壳的整体形变状况、应力分布状况以及强度大小等进行深入分析，相比于传统的设计工作方法，驱动桥壳的受力以及应变状况更加详细，设计工作比较简单，前期的工作成本投入量较低。
1.汽车驱动桥壳模型的建立汽车驱动桥壳的结构构成相对比较复杂，并且其中存在比较复杂的过度曲面结构，因此在实际的分析工作过程中，可以使用三维建模软件建立起汽车驱动桥壳的几何模型。
驱动调和的基础尺寸参数如下所示，壁厚16mm，轮间距1850mm，弹簧距离1050mm。
依照驱动桥壳的几何受力特点和模型特征，在保证典型的受力特征条件下，对汽车桥壳结构进行了有效的简化和分析，具体如图1所示。
在Ansys当中进行了网格划分处理，从中得到了有限元模型，共涉及到了49205个分布节点以及26236个构成单元，如图2所示：图1 驱动桥壳几何模型图2驱动桥壳有限元模型汽车的驱动调和在行驶工作过程中受力的情况相对比较复杂，所承受的外部应力作用主要分为了垂直方向受力牵引力、制动力以及侧方向受力。
在计算工作中通常情况下需要将调和的复杂受力情况进行有效的简化，车轮承受的最大垂直用力大小以及车轮受的最大侧向力分布情况保持相同。
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
基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计
240机械设计与制造Machinery Design&Manufacture第1期2021年1月基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计王雪梅1,薛振国2,刘玲玲1（1.郑州财经学院机电工程学院，河南郑州450000;2.郑州宇通客车股份有限公司技术中心产品工程部，河南郑州450000）摘要:驱动桥壳是重载车辆的最要承载结构，直接影响到整车的承载和使用寿命。
针对某重载车辆驱动桥壳进行分析，采用分离体法，对驱动桥壳各单元进行受力分析;基于有限单元法对驱动桥壳的静力学、动力学特性进行分析，并对谐响应特性进行分析。
驱动桥壳本体和半轴套管的部分应力远小于材料的许用应力;安装块与半轴套管间的焊接处出现了局部应力过大的情况;低阶固有频率和振型以及引起大幅共振的危险频率。
通过材料优化和螺栓联接代替焊接等,对驱动桥壳进行结构优化设计。
采用试验台对改进后驱动桥壳各部分应力情况和疲劳寿命进行分析,结果可知:改进后的桥壳质量减轻11%,并且有良好的动态特性;螺栓联接代替焊接方案,可有效改善两种材料焊接易引发的焊接缺陷,螺栓强度满足要求,桥壳的疲劳寿命达到69.7万次，满足使用要求。
分析方法和分析结果为同类设计提供参考。
关键词:重载汽车；驱动桥壳;静态分析；动态分析；谐响应分析中图分类号:TH16;U469.4文献标识码:A文章编号:1001-3997(2021)01-0240-05Optimization Design of Drive Axle Housing in Heavy-DutyVehicle Based on Finite Element MethodWANG Xue-mei1,XUE Zhen-guo2,LIU Ling-ling1(ISchool of Mechanical and Electrical Engineering,Zhengzhou Institute of Finance and Economics,He'nan Zhengzhou450000, China;2.Product Engineering Department of Technical Center,Zhengzhou Yutong Bus co.,LTD.,He*nan Zhengzhou450000, China)Abstract：77ie drive axle housing is the most important bearing structure of heavy—duty vehicles,which directly qffects the bearing capacity and service life of the entire vehicle.According to the analysis and research of a heavy-duty vehicle drive axle housing,the force separation analysis of each unit of the drive axle housing is carried out by the separation method.The static and dynamic characteristics of the drive axle housing are analyzed based on the finite element method,and the harmonic response characteristics are analyzed.The partial stress of the drive axle housing body and the half shcfi sleeve is much smaller than the allowable stress of the materiaL The welding between the mounting block and the half-axis casing shows excessive local stress.Low-order natural f requencies and modes and dangerous frequencies can cause large resonances.The drive axle housing is optimized f or structural design by means of material optimizaiion and bolting instead of welding.The test bench is used to analyze the stress and fatigue life of various parts of the improved drwe axle housing.The results show that the improved axle housing is11%lighter and has good dynamic properties.The welding scheme is replaced by bolted joints,which can,effectively improve the welding dejects easily caused by welding of two materials.The bolt strength meets the requirements,and the fiaigue life of the axle housing reaches697,000times,which meets the requirements for use.Analytical methods and analytical results provide reference for similar designs.Key Words：Heavy-duty Vehicle；Drive Axle Housing；Static Analysis；Dynamic Analysis；Harmonic Response Analysis1引言驱动桥壳是载重车辆的重要部件，起着支撑车辆荷重的作用，并将载荷传给车轮，同时作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过驱动桥壳传到车架上的叫因此驱动桥壳即是承载件又是传力件，而且它还是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳。
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。
基于ANSYS Workbench的汽车驱动桥壳力学分析
基于ANSYS Workbench的汽车驱动桥壳力学分析0 引言汽车驱动桥壳是汽车动力传动系统的重要组成部分，承载着发动机的扭矩和轮胎的载荷，同时又要保持稳定的转速和转矩输出，承受复杂的动态荷载和静态荷载，因此其结构设计和强度分析对于汽车的性能和安全至关重要。
汽车驱动桥壳有限元分析是汽车工程领域中的一个重要研究方向。
该技术可以通过数值模拟和分析，为汽车设计和制造提供可靠的理论基础和实验依据，从而提高汽车的性能和可靠性。
研究结果表明，优化设计后的驱动桥壳在强度和刚度方面得到了明显提升，可以满足汽车高速行驶时的需求。
研究汽车驱动桥壳的结构和性能并改进设计方案，改进设计后的驱动桥壳在强度和刚度方面得到了明显提升。
对汽车驱动桥壳进行研究，并进行了优化设计，优化设计后驱动桥壳在强度和刚度方面得到了明显提升。
综上所述，汽车驱动桥壳有限元分析是汽车工程领域中的一个重要研究方向。
通过有限元分析的方法，可以研究汽车驱动桥壳的结构和性能，并进行强度和结构优化设计，从而提高汽车的性能和可靠性。
1 驱动桥壳的四种典型工况驱动桥壳在汽车行驶过程中会遇到多种工况，主要包括四种工况：纵向加速、制动、弯曲和扭转。
下面是这四种工况下驱动桥壳的受力分析：1.最大牵引力工况：在汽车加速过程中，驱动桥壳承受发动机输出扭矩的作用，导致桥壳产生弯曲和剪切应力，同时还要承受轮胎的向后反作用力和悬挂系统的反弹力，产生轴向拉伸和剪切应力。
2.最人制动力工况：在汽车制动过程中，驱动桥壳承受制动器的反作用力和轮胎的向前反作用力，导致桥壳产生弯曲和剪切应力，同时还要承受车身的惯性力和悬挂系统的反弹力，产生轴向压缩和剪切应力。
3.最大垂向力工况：在汽车行驶过程中，驱动桥壳承受路面不平度和转向力的作用，导致桥壳产生弯曲应力，同时还要承受轮胎的载荷和悬挂系统的反弹力，产生轴向拉伸和压缩应力。
4.最大侧向力工况：在汽车行驶过程中，驱动桥壳承受发动机和车轮的扭矩作用，导致桥壳产生扭转应力，同时还要承受轮胎的载荷和悬挂系统的反弹力，产生轴向拉伸和压缩应力。
江铃汽车驱动桥桥壳有限元分析
313 疲劳分析结果 31311 S 2 N 曲线的确定
驱动桥疲劳试验应为低应力高周疲劳 , 可采用 [2] 应力寿命曲线 ( S 2 N Curve ) 。宝钢产 B510L1 汽车 大梁用钢对应正火 45 号钢 ,查 P 2 S2 N 曲线中与存活 率有关的材料常数 ap = 351481 5 和 bp = - 121080 4 值
212 建立有限元模型
该车型桥壳为整体式桥壳 , 由钢板冲压焊接而 成 ,主要由桥壳本体 、 半轴套管 、 后桥盖总成 、 钢板弹 簧固定支座总成 、 减振器下支架总成 、 后制动底板固 定法兰等组成 。在 Solidworks中按原设计图纸对桥 壳进行参数化建模 ,如图 3 所示 。
图 5 约束模型
[摘要 ] 利用 Solidworks软件建立一辆江铃汽车驱动桥壳 3D 模型 。基于 ANSYS W orkbench 协同仿真平台 ,
模拟驱动桥壳台架试验国家标准中规定的试验工况进行有限元分析 ,求得该车驱动桥 3 种不同厚度桥壳的弯曲刚 度、 垂直静强度和疲劳寿命 。结果表明 , 3 种厚度的桥壳都具有足够的静强度和刚度 ,疲劳寿命均达到国家标准 。
2 有限元模型建立
211 建模软件和分析平台介绍
采用的 Solidworks是一套基于 W indow s平台上 的参数化 3D 实体模型构建软件 。有限元分析则是 基于 ANSYS Workbench协同仿真平台 , 它是新一代 CAE 分析环境和应用平台 , 其中包含了建模工具 Design Modeler, 分析工具 Design Sim ulation, 优化分 析 Design Xp lorer,网格工具 CFX M esh等 。
关键词 : 驱动桥桥壳 ; 有限元分析 ; ANSYS Workbench
汽车驱动桥壳性能仿真分析及其改进
术对某驱动桥壳体进行强度分析和刚度分析袁分析结果表明其最 大应力均在桥壳过渡区域袁但其未分析壳体的模态特性遥 文献[5]对 某扭转梁式后桥进行试验模态分析和有限元分析袁根据应变能较 大区域对关键部件进行了改进袁提升其模态性能袁但是其未考虑 后桥的强度性能和刚度性能遥 文献[6]对某驱动桥桥壳进行有限元 强度分析和自由模态分析袁分析结果表明该驱动桥壳的最大应力 和模态频率均能满足设计袁但是其过度简化了驱动桥壳有限元模 型袁为未考虑差速器和轮毂等遥 以上研究者未同时考察驱动桥的 强度特性尧刚度特性和模态特性袁有一定的局限性遥 为了更加精确 地分析并且验证某汽卡车驱动桥壳的性能袁现基于驱动桥壳原理
Performance Simulation Analysis and Optimization of a Truck Drive Axle
DING Wen-min
渊 Jiangling Motors Corporation Limited袁 Jiangxi Nanchang 330001袁 China冤
粤遭泽贼则葬糟贼：A iming at the problem of obtaining the strength袁 modal and stiffness performance of a truck driving axle袁 the finite element model of driving axle was established based on analysis principle model袁 the drive axle was constrained and loaded baed on actual conditions.The strength analysis results showed that the maximum stress of drive axle exceed the material yield in working condition of vertical jump袁 it located in the bridge shell and plate spring bearing weld joint袁 it didn爷t meet the design requirements. The maximum stress of drive axle was decreased and less than the material allowable stress by increasing the thickness of the drive axle housing and increasing the transition arc radius of the axle housing袁 so it meet the strength requirements.The modal analysis results showed that the first third restraint frequencies of the drive axle were greater than the engine idle frequency袁 the risk of resonance would be avoided袁 so it meet the modal requirements. The stiffness analysis results showed that the maximum vertical displacement per meter was less than the national standard袁 so it meet the stiffness requirements. The drive axle could meet the requirements of strength袁 modal and stiffness after optimization. Key Words院Driving Axle Housing曰 Simulation曰 Strength曰 Modal曰 Stiffness
矿用自卸车驱动桥壳结构分析与改进设计
2005・1 专用汽车 ZHUAN YON G Q ICH E21 矿用自卸车驱动桥壳结构分析与改进设计杨锁望 韩愈琪 杨 珏北京科技大学土木与环境工程学院 北京 100083 摘 要:建立了SGA3550型矿用汽车驱动桥壳及A 形架的有限元模型,选择极限工况对其进行了结构强度和刚度分析。
结果表明,驱动桥壳空心梁和半轴套管部分的应力远小于材料的许用应力,而悬架支座与桥壳连接处出现了局部应力过大的情况。
对该桥壳的相应结构提出了改进方案,改进后的桥壳质量更小,最大应力也得到了大幅减小,且应力分布更为合理。
关键词:自卸车 驱动桥壳 有限元 应力中图分类号:U46914103 文献标识码:A 文章编号:100420226(2005)0120021203Structural Analysis for Drive Axle H ousing of Dump T ruckYang Suo -w ang et alAbstract After the finite element models of the drive axle housing and A_f rame of SGA3550dump truck are established in this paper ,intensity and rigidity are analyzed under limit condition.The results show that the maximum stress of the drive axle housing is much less than the permissible stress ,however the local stress in the pontes of the suspension ’s brace and the drive axle housing is too large to the structure.A practical scheme to improve the housing ’s configuration is proposed in this paper.The mass and the max stress of the improved drive axle housing decrease largely ,and the stress distributes logical.K ey w ords dump truck ;drive axle housing ;finite element ;stress收稿日期:2004201213作者简介:杨锁望,男,1979年生,硕士研究生,计算机辅助设计在车辆工程中的应用研究。
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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
将桥壳 结构方案潜 在的弱点加 以暴露 和改进 ． 而 Ｃ Ｅ工具 为 达 到这 一 目的提 供 了很 好 的 条件 但 Ａ
响 了弯矩载 荷 向板簧座 内侧 传递 ．仅使 得少 部分 弯
矩 通过 板簧 座上 方 的部 分桥 壳 的弹性变 形传递 到板
簧 座 内侧 ．因此按 照这 样 的模 型计 算 出来 的结 果在
座 外 侧 桥 壳 应 力 高 ， 簧 座 内侧 桥 壳 应 力 位 于低 ： 新 建 立 的边 界 条 件 计 算 ． 高 应 力 区 将 向板 簧 座 内侧 的桥 壳 扩 板 按 则 展 测得 弯 曲及 扭 转 工 况下 桥 壳 的应 力 结 果 表 明 ． 用 常用 边 界 条 件 所 得 位 于 板簧 座 内侧 的 桥 壳 应 力计 算 结 果 与 实 采 际 相 差接 近 ５ ％： 入 板 簧 元 件后 桥 壳 应 力 的 计 算 结果 则与 试 验 结 果 相 近 ０ 引
考 虑 的 是 汽车 满 载 情 况 下垂 直 载 荷 对 桥 壳 强 度 的
影响。
Ａ ａｕ 作为 求解 器 。模 型 中桥 壳 、 ｂｑ ｓ 板簧 、 簧 座 、 板 骑
马 螺 栓 采 用 ６面体 非 协 调 单 元 Ｃ Ｄ Ｉ 主 划 分 网 ３８为
格 ．桥壳 的法 兰端 盖形状 复杂则 以修 正 的四面体 单
Ｈｕ ｎ ｈ ｎ ｃ ｕ ， ｅ Ｚ ｉ ｎ Ｓ ｅ ａ ｇｉ ａ ｇ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ Ｗ ｉ ｈｌ ， ｈ ｎ Ｇｕ ｎ ｌ ｉ ｅ
（ ｕ ｎ ｘ Ｕ ｉｅｓｙ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ） Ｇ ａ ｇｉ ｎ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ ｖ ｔ
【 ｂｔａｔＴ ｏ ｅｔ ｅ ｃ ｏ ａｃｒｃ ａ ｓｄｂ ｏｎ ａｙｃｎ ｉｏ ｅ ｎ ｉ ｅｆ ｑ ｅｔ － ｓｄｄ ｖｎ Ａ ｓ ｃ］ｏｓｌ ｅｄ ｆ ｔ ｆｎｃｕａｙｃｕｅ ｙｂｕ ｄ ｒ ｏｄｔ ｎｄ ｆ ｉｏ ｉ ｔ ｅ ｕｎｌ ｕｅ ｒ ｉｇ ｒ ｖ ｈ ｅ ｉ ｉ ｉｔｎ ｎ ｈ ｒ ｙ ｉ
这 些故 障
１ － 边界 条件 的 改进 ２
１ 现 有 桥 壳 有 限 元 模 型 边 界 条 件 存 在 的 问
题 及 解 决 方 法
１１ 边界条 件存在 的 问题 ．
在 以钢 板弹 簧作 为悬架 弹性元 件时 ．由于板 簧
自身会 产生 弹性 变形 ．同时板 簧 吊耳与 销轴 间亦存 在 一定 的可 变形 空问 ．使得 板簧在 工作 中会 绕 轴 （ 车坐 标 系 ） 生 一定 的扭转 ． 汽 产 同时 通 过板 簧座 又
引入板 簧元 件后 ．有 限元模 型 的边 界条 件将施 加在 板簧 的 吊耳 端及 滑动 端 ．对 这些 位置 的运动 约
束将按 其 实际工 作情 况加 以确定
计 算 采 用 ｈｐＩ ｓ ｙ ｅｍｅｈ作 为 前 处 理 工 具 ．并 以 ＇
ａ 静 态 弯 曲工 况 下 桥壳 的强 度 计 算 ， 工 况 ． 该
．
设计 ． 计算 ． 研究 ．
驱 动桥 壳有 限元 分 析模 型 的 改进
黄 昶 春 韦志 林 沈 光 烈
（ 西工 学院 ） 广
【 摘要 】 针对 目前常用的驱动桥壳有限元分析模 型中由于边界 条件定 义造成结果不准确 的问题 ． 在分析模型中
引 入 了板 簧 的弹 性 特 征 ， 按 不 同 的边 界 条 件 对 桥 壳 应 力 分 布进 行 了计 算 。 果表 明 ， 照传 统 约 束 方 式 计算 ， 簧 并 结 按 板
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｄｒ ｖ ｎ ｘ ｅｈ ｕ ｉ ｇ Ｆ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｏ ｅ ， ｕ ｄ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉ ｇ ａ ｌ ｏ ｓｎ ， ｉ ｉｅ ｄｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓｍ ｄ ｌ Ｂｏ ｎ ａ ｙ ｃ ｎ ｉ ｎ ｉ
桥 壳 的强 度 和 刚度直 接 影 响着 车 辆 的 可靠 性 、 安全 性 因此 ．希 望在产 品的设 计 初期 能尽可 能地
ｍａ ｅ ｔ ｔ ｓ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｏ ｘｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｄ ｏ ｓ ｅ ｓ ｄ ｓｉ ｔ ｆ ａ ｌ ｏ ｓ ａ ｅ ｎ ｄｆ ｒ ｎ ｏ ｎ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｒ ｔｂ ｏ ｎ ｆ ｙ ｉ ｓ ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ｗｉ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｒ ｓ ａｎ ， ｈ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｏ ｈ ｕ ｓｄ ｆｔ ｅ ｌａ ｐ ｎ ｅ ｔｈ ｓ ｈ【 ｔ ｓ ， ｅ ｅ ｓ ａ ｌ ａ ｃ ｌｔ ｔ ｔａ ｉ ｏ ａ ｅ ｔ ｉ ｔ ｔ ｅ ａ ｌ ｏ ｓｎ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｓ ａ ａ ｉｈ ｓｒ ｓ ｗｈ ｒ ａ ｘｅ ｏ ｈ ｉ ｒ ｉ ｇ ｅ
ａ ｌ ｏ ｓｎ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔｍｏ ｅ ， ｌｓｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆｌａ ｐ ｎ ｓ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｔ ｎ ｌ ｓ ｄ ｌ ｎ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｉ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ｄ ｌ ｅ ａ ｔ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｏ ｆｓ ｒ ｇ ｉ ｎ ｒ ｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｉ ｍｏ ｅ，ａ ｄ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｉ ｅ ｉ ｏ ｓ ｏ
并 将板 簧元 件作 为分 析模 型 （ １ 的一部 分 。由于 图 ）
板 簧座 内侧 的桥壳 主要 承受 的载荷 为弯矩 ．因此模 型 中板 簧元件 的纵 向扭转 刚度 是影 响传递 到板 簧座
表 面 与 其 用 “ ｏｐｉｇ 约 束 相 连 ． 后 以 这 ２个 ｃｕ ｌ ” ｎ 然
节 点 定 义 铰 接 单 元 Ｃ Ｎ ３ ２ 图 ‘） 实 际 上 这 ２ Ｏ ＮＤ （ ３ 。 个 节 点 几 何 位 置 几乎 重 叠 ． 为 了作 图 观 察 方 便 ， 将 其 位 置 错 开 了 一 个 距 离 ．这 样 做 对 计 算 无 影
定导 致 板簧 座截 面 处 的桥 壳 无法 进 行整 体 变 形 ． 影
２１ ０ ２年 第 ２期
２ — ７
・
设计 ・ 计算 ・ 究 ・ 研 在 板 簧 模 型 中 ． 别 定 义 吊 耳 的 中 点 及 销 的 分 中 点 为 节 点 Ａ、 以节 点 Ａ 作 为 参 考 点 ， 吊 耳 Ｂ。 将
ｈ ｕ ｉｇ ｓｒ ｓ ｎ ｉ ｅ ｔｅ ｌ ａ ｐ ｎ ｅ ｔｗｉ ｃｕ ｌａ ｌ ｏ ｓｎ ｔ ｓ ；ｗｉ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｅｅ ｎｓ ｈ ａｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｓｎ ｔ ｓ ｉｓｄ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｓ ａ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｓｒ ｓ ｅ ｉ ｈ ｘ ｅ ｔ ｔ ｅ ｌ ａ ｐ ｉ ｌｍｅ ｔ，ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｈ ｎ ｏ ｒ ｓ ｌ ｆａ ｌ ｏ ｓ ｇ ｓ ｅ ｓｉ ｓ ｌｒｔ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ： ｅ ｕｔ ｏ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｔ ｓ ｉ ａ ｏ ｔｓ ｅ ｕ ｔ ｓ ｎ ｒ ｓ ｍｉ ｓ
簧 座 内侧传递 由于原有 的桥 壳有 限元模 型 中没有 体现板 簧 的 上 述工 作特 点 ， 其力 学模 型 与实 际情 况不 符 。为此 ． 在新 建 立 的有 限元 模 型 中考 虑 了板 簧 的 弹性 特征 ．
一
系列节 点 的 ６个 自由度 约束 ３ 由于这 些节 点 固 ］