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驱动桥壳支承汽车重量,并将载荷传给车轮。
其设计的成功与否决定着车辆的动力性平顺性经济性等多方面的设计要求。
因此,驱动桥壳应具有足够的强度刚度和良好的动态特性,合理地设计驱动桥壳也是提高汽车平顺性的重要措施。
本文以有限元静态分析理论为基础,将软件和结合运用主要完成了以下设计内容驱动桥的总体方案确定和半轴的设计校核驱动桥的设计和多工况校核桥壳模型的简化和建模运用软件对桥壳进行多工况分析,验证设计的合理性。
将软件和结合运用,完成了从驱动桥壳和半轴三维建模到有限元分析的整个过程,并对其进行了强度和刚度的校核。
关键词驱动桥壳第章绪论.选题背景目的及意义驱动桥壳是汽车上重要的承载件和传力件。
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。
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。
驱动桥壳的常规设计方法是将桥壳看成个简支梁并校核几种典型计算工况下些特定断面的最大应力值,然后考虑个安全系数来确定工作应力,这种设计方法有很多局限性。
因此近年来,许多研究人员利用有限元方法对驱动桥壳进行了计算和分析。
并利用有限元分析软件对型货车上使用的整体式驱动桥壳进。
.国内外研究状况汽车驱动桥壳既是承载零件,也是传力部件,同时又是主减速器差速器及驱动车轮传动装置如半轴的外壳。
在汽车行驶过程中,桥壳承受繁重的载荷,设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。
为了减小汽车的簧下质量,以利于降低动载荷提高汽车的行驶平顺性,在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。
桥壳还应结构简单制造方便,以利于降低成本。
过去我国主要是通过对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验考核桥壳强度和刚度。
有时还采用在桥壳上贴应变片的电测方法,让汽车在典型路段上满载行驶,以测定桥壳的应力。
这些方法只有在有桥壳样品的情况下才能使用,而且需要付出相当大的人力物力和时间。
日本五十铃公司曾采用略去桥壳后盖,将桥壳中部安装主减速器处的凸包简化成规则的环形的简化方法,用弹性力学进行应力和变形的计算。
弹性力学计算方法本身虽精确,但由于对桥壳的几何形状作了较多的简化,使计算结果受到很大的限制。
通常情况下,设计桥壳时多采用常规的设计方法,将桥壳看成是简支梁,校核些特定断面的最大应力值。
例如,日本有的公司对驱动桥壳的设计要求是在.倍满载轴荷的作用下,弹簧座处桥壳与半轴套管焊接处轮毂内轴承根部圆角处各断面的应力不应超过屈服极限。
我国通常推荐将桥壳复杂的受力状况简化为四种典型的计算工况汽车满载以较高车速在不平路面行驶受到冲击载荷和受最大的垂直载荷工况汽车满载以较高车速在不平路面行驶受到冲击载荷和受最大的垂直载荷工况汽车满载传递最大牵引力工况汽车紧急制动承受最大制动力工况汽车最大侧向力工况。
在这四种典型工况下,只要桥壳的强度得到保证,就认为该桥壳在汽车的各种行驶条件下是可靠的。
传统的桥壳强度的计算方法,只能近似计算出桥壳断面的应力平均值,不能完全反映桥壳上应力及其分布的真实情况。
因此,这种方法仅用于对桥壳强度的验算,或用来与其它车型的桥壳强度进行比较,而不能用于计算桥壳上点的真实应力值。
有限单元法是近三四十年随着计算机的发展而发展起来的用于各种结构分析的数值计算方法,在定的前提条件下,它可以计算各种机械零件的几乎所有几何部位的应力和应变。
由于有限元法能够很好地模拟零部件的实际形状结构受力和约束,因此,其计算结果更精确,也更接近实际,可以作为设计改进零部件的依据。
同时,可以利用有限元分析的结果进行多方案的比较,有利于设计方案的优化和产品的改进。
有限元法解决了过去对复杂结构作精确计算的困难,改变了传统的经验设计方法,有限元软件已经成为个广为接受的工程分析工具。
目前国外有限元方法在汽车分析中得到了广泛的使用,有限元分析除了汽车结构的强度刚度计算外,还在车身的结构的摸态分析操纵稳定性分析整车振动分析传热分析如汽缸汽缸盖在气室燃烧时的温度分布空气动力学分析等各方面发挥着重要的作用。
在国外,二十世纪七十年代前后,有限元方法逐渐在汽车桥壳的强度分析中得到应用。
例如,美国的机械研究所万国汽车公司等,都曾经使用有限元法计算过桥壳的强度。
我国工程使用有限元分析方法起步较晚,但是发展较快,特别是近十年来,有限元分析方法在工程中特别是在汽车领域的应用也变得越来越广泛,也取得了些成果。
如东南大学的羊扮,孙庆鸿等应用软件对影响驱动桥壳强度和刚度的因素进行了研究,并进行了产品结构优化设计。
优化后的桥壳本体厚度由降至,质量减轻了.千克。
东风汽车公司技术中心的唐述斌,谷莉按经验对汽车的后桥桥壳厚度进行减薄,然后通过计算和试验进行校核,取得了减重的效果。
从国内的研究现状可以看到,国内对桥壳的有限元分析虽然做了很多工作,但是与国
