汽车驱动桥壳结构的有限元分析
摘要首先对驱动桥壳的静强度进行了分析然后通过ProEWildfire版软件建立了驱动桥壳三维几何模型再利用MSCPATRAN网格生成器建立驱动桥壳的有限元模型。最后针对相应的有限元分析工况利用MSCNASTRAN软件对驱动桥壳进行静态分析和模态分析得到结果并加以验证。关键词汽车驱动桥壳有限元强度有限元法是一种在工程分析中常用的解决复杂问题的近似数值分析方法特别是在汽车设计领域无论是车身、车架的计算仿真还是发动机的曲轴以及传动系统的计算均使用到该方法。其最基本的研究方法就是“结构离散→单元分析→整体求解”的过程。将实体建模、系统组装、有限元前后处理、有限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建立相应的约束及载荷工况并自动进行有限元求解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性做出评价。汽车驱动桥壳是汽车的主要传力件和承载件与从动桥壳共同支承车架及其上的各总成重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。根据汽车设计理论为保证车桥工作的安全性和可靠性驱动桥壳设计时应满足应力和变形要求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。1三维几何模型的建立被分析汽车的参数为汽车的名义装载量m140t满载轴荷时后桥负荷m260t车轮中心线至钢板弹簧座中心距离b370mm两钢板弹簧座中心间的距离s1004mm桥壳本身的重力G09316N桥壳设计的安全系数为7弹簧根据国家标准当承受满载上表面面积5000mm2由此可得到面载荷588MPa。
f轴荷时桥壳最大变形量不能超过15mmm承受25倍满载轴荷时桥壳不能出现断裂和塑性变形。所以垂直方向的载荷取满载轴荷25倍即588×251478MPa三维实体几何模型是在CADCAMCAE的基础采用UG建立起驱动桥壳的三维模型在建立桥壳的有限元模型时先对驱动桥壳实体做必要的简化如图1所示在此基础上对桥壳性能进行分析。
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