有限元分析在汽车零部件优化设计中的应用

力是无法直接 同时分配给前 、来自后驱动 桥的 ， 因此 ， 需要给 车辆增加一个 分配动力的分 动器（ 又称取 力器 ） 因为分 。 动器 是汽车的重要传力件 ： 方面要承受有发动机 经变 一 速 器传递 过来 的力矩 ； 另一方 面要承受 由车 轮和传 动轴 传递过来 的路 面反作 用力和力矩 。 分动器壳 由于承受不
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孟 祥伟 ，陈富强 ，谢
磊 ：有 限元 分 析在 汽 车零 部件 优化 设计 中的应用
４ １
推导得 ：
车 中的实际安装情 况 ， 在分动器 四个螺栓孔上加 载 固定 约束 ， 一个定位销 限制其 ｘ、 向位 移和转 动 。根据齿 Ｙ方
轮和轴承相关装 配尺寸进行轴承受 力分析 ， 其结果 如表 ２ 所示 有 限元 分析结 果如表 ３所示 。 卅；
同载荷 的作用容易发生变形或开裂ｌ 因此 ， １ ］ 。 分动器壳体
应有足够 的强度和刚度 。 该分动器 为一级减速 ，输 入轴和输 出轴分别 由两 个轴承 支撑 ， 其模型如 图 １ 所示 。模 型的材料特性为 弹 性模量 ：２Ｇ ａ泊松 比 ：． ； ７ Ｐ ； ０３ 抗拉强度 ：１ Ｐ 【 。 ３ ３ ５Ｍ ａ
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整车行驶工 况定义 如下 ： １ 工况一 ： ） 智能 四驱。整车 在行驶过程 中， 在不需要 驾驶 员 干预 的工况下 ，能够 自动判 断 、 实 时在两 驱和 四驱 两种 模式 之 间 自动切换 。 图 １ 分动器模型及
２ 工况二 ： ） 前轮打滑 。整车 在行驶过程 中， 出现前轮空转 的工况 。
表 ３ 三 种 工 况 下 的位 移 与应 力 比 较
工 况 一 工 况 二 工 况 三
主动齿轮轴 向力 ： ＝ ｔ ａ ｉ — ｉ ｃｓ ） ０ （ ） ａ ｓ ｙ ｓ ｆ ｏｙ／ １ ｎ ｎ ｎ ｌ ｃ
从 动齿轮轴 向力 ： ＝ ａａ ｉ ＋ｉ ｃｓ ） ｏ ２ ｔｎ ｓ ｙ ｓ ｆ ｏｔ／ ｓ ｎ ｎ ｌ ｃ ￣（ ）
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｙｗｏ ｄ ： ＵＶ；ｒ ｎ ｆｒｃ ｓ ； ｏ ｓｎ ｔｅ ｇｈ ｆｎｔ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌｓｓ ｔａ ｓｅ ａ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇｓｒ ｎ ｔ ；ｉｉｅｅｅ ｎ ａｙ ｉ ａ
随着汽 车工业 的发展 ， 汽车本身 的安全性 和舒适性 越来越多地被用 户关注 ， 而汽车零部件 的材料和结构不 仅影 响着零 部件本身 的性 能 ，更直接 影响整 车 的安全 性 。现在计算机辅 助设计和制造技术 的 日趋成熟 ， 计算 机有 限元分 析技 术在汽 车零部件设 计 中的应 用越 来越 广泛 ， 它能够 在零部件概念设计 阶段 帮助工程师判断零 部 件的设计 是 否满足要 求 ，进 而做 出进 一步 的优化 。 本 文主要 以某 Ｓ Ｖ车 型分 动器优化设计 为例 ，阐述有 Ｕ 限元 分析在汽车零部件 中的应用 。
客
４ Ｏ 第 ２期
车
技
术
与
研
究
ＢＵＳ ＆ Ｃｏ ＡＣＨ ＴＥＣＨＮ０ Ｌｏ ＧＹ ＡＮＤ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ
有限元分析在汽车零郜件优化设计中的应用
孟祥伟 ，陈富强 ，谢
（ 安徽 江淮 汽车 股份 有 限公 司 ，合 肥
磊
２ ００） ３６１
摘
要： 对某ｓ 针 ｕｖ 车 型分 动 器 壳体 强度 进 行 有 限元 分析 ， 此 基 础 上 提 出三 种 优 化 方 案 ， 分 别 进 行 对 在 并
比 分析 ， 以确 定 最佳 方案 。
关键 词 ：ｕ 分 动 器 ： ｓ Ｖ： 壳体 强 度 ； 限 元 分 析 有
中图分 类号 ： ６ ． Ｕ４４１ ３
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ：０ ６ ３ ３ （０ ２ ０ — ０ ０ ０ １０ — ３ １ ２ １ ）２ ０ ４ — ３
Ｆｉ ｔ ｅ ｎ ａ ｙ ｉ ｐｌｅ ｏ Ａｕｔ ｍ ｏ ｉ ｅＰａ ｔ ｔｍ ｉａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｎｉｅＥｌ ｍｅ ｔＡｎ ｌ ｓｓＡｐ ｉ ｄ ｔ ｏ ｔｖ ｒ ｓＯｐ ｉ ｚ ｔｏ ｓｇ
传动简图
３ 工况 三 ： 时四驱。使汽车 四个车轮一直保持动 ） 全
力输 出的四驱 系统［ ４ １ 。
１ 分 动器 模 型 的 受 力 分 析
１１ 分动器模型及工况 ． 在多桥驱 动的汽车上 ， 发动机经过 变速 器输 出的动
１２ 轴承 受力分析 ＿
轴承受力简图如图 ２ 所示 。
作者 简介 ： 孟祥伟 （９ ６ ） 男 ， １ ８ 一 ， 助理工程师 ； 盘设计工程 师。 底
ｌ
图 ２ 轴 承 受 力 简 图
由图 ２ 可得 ， 轴承 Ｂ、 Ｄ只受径 向力作 用 ， 承 Ａ、 轴 Ｃ 受径 向力 和轴 向力共 同作 用 ， 由公式 ２ＴＬ计 算 ， ／
第２ 期