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《斯太爾重卡驅(qū)動橋橋殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與模態(tài)的有限元分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、斯太爾重卡驅(qū)動橋橋殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與模態(tài)的有限元分析馬騰飛安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院安徽淮南232001摘要汽車驅(qū)動橋殼是車輛中重要的安全部件。論文以某重型貨車后驅(qū)動橋殼為研究對象，運(yùn)用三維軟件CATIA建模；運(yùn)用ANSYS軟件開展了橋殼在各種工況下的靜力學(xué)分析，分析結(jié)果表明，橋殼的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求；運(yùn)用ANSYS軟件對橋殼開展了模態(tài)分析，分析結(jié)果表明橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。上述靜力分析和模態(tài)分析的結(jié)果可以為新產(chǎn)品的開發(fā)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞驅(qū)動橋殼CATIAANSYS靜力分析模態(tài)分析StructuralStr
2、engthandModalAnalysisofHeavyTruckDrivingAxleHousingTengfeiMaSchoolofMechanicalEngineering,AnhuiUniversityofScienceandTechnologyAbstractTheautomobiledriveaxlehousingisanimportantsafetycomponentinvehicle.The3DmodelofthedriveaxlehousingisestablishedintheCATIA，Basedon
3、theactualuseconditionsforaheavytruckdriveaxlehousing,thispaperusedfiniteelementanalysissoftwareANSYStoanalyzethestrength,stiffnessandmodaloftheaxlehousing,whichresultsshowthatthedesignoftheaxlehousingisrational.Theseresultsofstaticanalysisandmodalanalysiscanprovid
4、esomereferencesforthedevelopmentofnewproductsandthestructureoptimizationdesigninthefuture.KeywordsdriveaxlehousingCATIAANSYSStaticanalysisModalanalysis50引言隨著中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車工業(yè)邁進(jìn)了新的發(fā)展時(shí)代，重型載貨車的需求量不斷增大，對重型汽車的性能要求也愈來越高。汽車驅(qū)動橋殼是其主要承載構(gòu)件之一，其主要功用是支撐汽車重量，并經(jīng)懸架傳遞車架(或承載式車身)與車輪之間各方向
5、作用力及其力矩，同時(shí)它又是主減速器、差速器、半軸等的裝配基體。根據(jù)汽車設(shè)計(jì)理論，驅(qū)動橋殼的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足應(yīng)力和變形要求，局部應(yīng)力集中不應(yīng)該導(dǎo)致橋殼的斷裂或塑性變形。為保證車橋工作的可靠性和安全性，對其進(jìn)行應(yīng)力和變形分析具有非常重要的意義。為了提高強(qiáng)度、剛度和可靠度等指標(biāo)，目前大量采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，運(yùn)用有限單元法對驅(qū)動橋殼進(jìn)行計(jì)算、分析與優(yōu)化。1驅(qū)動橋殼受力分析圖1為某重型貨車后驅(qū)動橋殼的三維模型。建模時(shí)，根據(jù)橋殼的受載情況，在滿足計(jì)算精度的前提下，可以簡化或者省略有些細(xì)節(jié)，如不考慮焊接處材料性質(zhì)的變化、忽略不重要的小尺寸和小孔
6、結(jié)構(gòu)、橋殼的材料為均質(zhì)材料且各向同性等。利用CATIA建立簡化的幾何模型如圖1所示。圖1某重型貨車后驅(qū)動橋殼三維模型在實(shí)際的運(yùn)動過程中，不同的運(yùn)動狀態(tài)對橋殼的受力情況影響很大。主要對橋殼的4種工況進(jìn)行分析，分別是2.55倍沖擊載荷工況、最大牽引力工況、最大制動力工況和最大側(cè)向力工況。該后橋額定載荷按10T來計(jì)算。1.1沖擊載荷行駛工況汽車在不平路面上高速行駛時(shí)，后橋殼除承受靜載荷外，還承受附加的沖擊載荷。圖2是橋殼在沖擊載荷時(shí)受力分析簡圖。此時(shí)，后橋殼垂向載荷通常取滿載靜載荷的2.5倍，即式中：G2為汽車滿載靜載荷；K為動
7、載荷系數(shù)，對載貨汽車取2.5。圖2沖擊載荷時(shí)受力分析簡圖1.2最大牽引力行駛工況汽車以最大牽引力行駛時(shí)，后驅(qū)動橋殼的受力分析如圖3所示。此時(shí)，后橋內(nèi)、外車輪所承受的垂向負(fù)荷分別為式中，m2為行駛時(shí)的車橋負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于牽引車取1，地面對外驅(qū)動車輪的最大切向反作用力Fx為式中：TE為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，單位N·m，i1為變速器Ⅰ擋速比，i0為主減速器速比，rr為輪胎滾動半徑，η為傳動系效率（由發(fā)動機(jī)至輪邊）。由最大切向反作用力Fx產(chǎn)生一個繞輪胎中心線方向的轉(zhuǎn)矩T為圖3最大牽引力時(shí)受力分析簡圖1.3緊急制動行駛工況汽車緊急制動時(shí)
8、，可不考慮側(cè)向力。圖4為緊急制動時(shí)后驅(qū)動橋殼的受力分析簡圖。圖中后橋內(nèi)、外車輪所承受的垂向負(fù)荷FZi、FZo分別為式中：m'為汽車緊急制動時(shí)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，取1.2。另外，水平方向的縱向力Fx為式中：φ為輪胎與地面的縱向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取φ=0.8。同時(shí)，由水平方向的縱向力Fx而產(chǎn)生一個繞橋殼中心線的力
