断开式驱动桥有限元研究
断开式驱动桥有限元研究
本文TAG ：驱动桥 有限元 2008-11-21
作者：王希诚 出处：佳工机电网 阅读：378 推荐：0 断开式驱动桥总是与独立悬挂相匹配，又称为独立悬挂驱动桥。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况与对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不同路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度；减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野车。越野车对越野性能要求比较高，开发的新一代越野车多采用断开式驱动桥。
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1 前言
断开式驱动桥总是与独立悬挂相匹配，又称为独立悬挂驱动桥。断开式驱动桥的簧下质量较小，又与独立悬挂相配合，致使驱动车轮与地面的接触情况与对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不同路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度；减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对平顺性要求较高的一部分轿车及一些越野车。越野车对越野性能要求比较高，开发的新一代越野车多采用断开式驱动桥。
鉴于目前重型货车多采用非断开式驱动桥，CAE 仿真分析的工作者就非断开式驱动桥展开了很多工作；但断开式驱动桥的有限元分析工作却仅在各单位内部开展。为了丰富各种桥壳的分析方法，特写此文，希望能达到抛砖引玉的作用。
2 模型介绍
2.1 处理软件说明
分析中采用 HyperMesh 软件进行前、后处理，计算采用 HyperWorks 的 OptiStruct 求解器进行计算。
2.2 网格划分及材料定义
六面体的单元的分析精度高，建议采用六面体进行网格划分。考虑到时间成本，对于结构复杂的模型，建议采用 10 节点的四面体进行网格划分。具体的节点数数和单元数见表 1。
2.3 网格划分及材料定义
指出分析模型采用的材料及材料相关力学特性，建立如表 2 的材料属性表格，为分析和判断提供依据。
2.4 边界条件建立
参考国家标准，确定分析模型的边界条件。
3 结果分析
对该桥的有限元模型，进行了形变位移和应力分析。给出相应的形变位移云图和应力云图。是对刚度和强度的直观表达。相应形变位移云图如图 1，以及相应的米瑟斯盈利云图如图 2。
图1 形变位移云图
图2 米瑟斯盈利云图
图中分别指出了最大的和最小的形变位移和应力位置，其显示了形变位移和应力的分布，如图 1 所示，最大形变位移处是在连接输出轴的前端，壳体整体变形呈现悬臂式变形趋势，其中表现变形的色彩丰富，过渡均匀；最大应力集中的位置在加强筋与壳体相交处，如图 2 中的 A 处。而此处正好是做该桥壳破坏性试验的破坏点。
如果需要更进一步的观察该桥壳在一定工况下的变形趋势。可以给出 X 、Y 、Z 分量上的变形云图。
4 结论
通过计算仿真分析，对比变形方式以及破坏点位置，可以说明该断开式桥壳的分析方法可行。
对于下一步的工作验证，需要对该桥壳做一定量的台架试验，测出一系列测试点准确的应力值与形变的相对位移值。通过与相同工况下该系列点的有限元仿真分析结果对比。从而更加充分的验证该断开式桥壳分析方法的可靠性。