基于有限元分析的某货车驱动桥壳设计文献综述

 2022-03-07 23:11:44

1、前言

驱动桥壳作为载货汽车的主要部件之一,起着承载荷重和传递作用力的作用。驱动桥壳的质量与性能直接影响着汽车的整体性能,这就要求驱动桥壳具有足够的强度、刚度,进而保证汽车行驶的平稳性。但是由于驱动桥壳的形状复杂及使用条件千变万化,利用传统方法计算其应力和变形比较困难。近年来,利用有限元法对驱动桥壳进行计算与分析已经广泛应用。

2、研究现状

根据汽车设计理论,驱动桥壳的设计应满足应力和变形要求,局部应力集中不应该导致桥壳的断裂或塑性变形,为保证车桥工作的可靠性和安全性,对其进行应力和变形分析具有非常重要的意义。随着中国经济高速发展,汽车工业也迈进新时代,载货车的需求量不断增大,对汽车的性能要求也愈来越高,为了提高强度、刚度和可靠度等指标,目前大量采用现代设计方法,运用有限单元法对驱动桥壳进行计算和分析可以得到较为准确的应力和变形等强度、刚度安全指标。

例如,太原理工大学的齐东东、孙桓五等人在 《基于ANSYS的载重货车驱动桥壳的结构强度与模态分析》中提出们利用 UG 建立某型载重货车驱动桥壳三维几何模型, 将其进行简化并导入ANSYS软件建立其有限元模型。通过对桥壳的静力分析和模态分析,可大大降低设计开发成本,减少试验次数,缩短新产品的开发 周期, 从而提高产品设计水平, 具有较强的指导作用和经济价值【1】

辽宁科技大学的白宁山在 《基于协同仿真环境的汽车驱动桥壳有限元分析与改进》中基于协同仿真环境,使用 ANSYS Workbench 软件对模型进行材料定义、网格划分、施加载荷和约束,结合汽车的几种典型工况,分析计算出了驱动桥壳的应力和变形,通过 ANSYS Workbench软件对驱动桥壳本体进行了自由模态分析,计算出了各阶模态的固有频率值及其对应的振型。对计算结果进行总结评价,得出一些结论,针对具体问题对局部危险区域提出相应的结构改进,并对结构改进后的桥壳模型,再次进行静力结构分析和模态分析,将结构改进前后的桥壳模型的有限元分析数据进行对比,得出桥壳改进是有效的、可行的【2】

西安石油大学的周裕民和刘鑫在 《基于 CATIA 与 ANSYS 的汽车驱动桥壳有限元分析》中利用 CATIA 软件建立某重型货车驱动桥壳三维模型,通过运用 ANSYS 软件对驱动桥壳在3种工况下进行等效应力和变形的静态有限元分析。仿真分析后得到驱动桥壳在 3 种工况下的等效应力和变形规律,通过计算得知驱动桥的强度和刚度均满足要求。得出的规律为企业对驱动桥壳的改进和新产品开发提供理论依据【3】

南京理工大学的杨志卿在 《基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析》中根据公司提供的图纸,利用三维软件建立了驱动桥壳的几何模型运用软件对驱动桥壳几何模型进行简化和修改,建立驱动桥壳的有限元模型。根据相关试验规定,对驱动桥壳进行静力台架试验包括垂直弯曲刚度试验和垂直弯曲静强度试验模拟,并与试验结果进行对比,驱动桥壳的刚度及静强度符合台架试验的要求对驱动桥壳进行典型工况危险截面理论计算及有限元仿真分析,通过对比验证了建立的有限元模型的准确性,驱动桥壳在典型工况条件下较危险区域主要集中于桥壳本体过渡圆角处与板簧座处,各个工况最大应力值都小于材料的许用应力,驱动桥壳强度满足要求。对驱动桥壳进行优化设计,降低桥壳危险区域最大应力以满足疲劳寿命的要求,根据尺寸优化及自由尺寸优化的结果,同时考虑到驱动桥壳的轻量化,以桥壳本体局部加强的方式对驱动桥壳进行结构改进,改进后的结构满足静力、模态、疲劳寿命的要求,取得了较好的改进效果【4】

青岛理工大学的杨朝会、王丰元、马浩等人在 《基于有限元方法的载货汽车驱动桥壳分析》中采用工程通用有限元分析软件 ANSYS, 对某整体式桥壳进行应力场和位移场分析,对桥壳进行强度分析时, 将桥壳复杂的受力状况简化成三种典型的计算工况, 即: 车轮承受最大铅垂力(当汽车满载并行驶于不平路面, 受冲力载荷);车轮承受最大切向力(当汽车满载并以最大牵引力行驶和紧急制动); 车轮承受最大侧向力(当汽车满载侧滑) 。只要在这三种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证, 就可认为该壳桥在汽车各种行驶条件下是可靠的【5】

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