作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，它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，提高汽车行驶平顺性和舒适性。因此，对驱动桥壳进行应力、变形以及振动等情况进行有限元分析具有重要的意义。
      本文运用有限元CAE分析的方法，在ANSYS Workbench软件中建立了某货车驱动桥壳的有限元模型，分析了驱动桥壳在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力四种典型工况下静态受力和变形，并对桥壳进行了模态分析，研究了桥壳的固有频率和振型为桥壳的设计制造提供参考和指导。
      驱动桥壳在实际使用中的载荷工况比较复杂，行驶中承受的力有垂直力、水平力和侧向力，静力分析中主要的载荷工况如下：
      此工况为汽车满载并通过不平路而，受冲击载荷的工况，这时不考虑侧向力和切向力。此时的桥壳犹如一个简支梁，桥壳通过半轴套管轴承支于轮毅上，半轴套管的支撑点位于车轮的中心线上，垂直载荷取2.5倍满载轴荷，载荷施加在两个钢板弹簧座上。
      此工况为汽车满载以最大牵引力作直线行驶时的工况，不考虑侧向力。此时左右驱动轮除作用有垂向反力外，还作用有地而对驱动车轮的最大切向反作用力(即牵引力)。
      此工况为汽车满载紧急制动时的工况，不考虑侧向力。汽车紧急制动时，左右驱动车轮除作用有垂直反力外，还作用有地而对驱动车轮的制动力。
      当汽车满载、高速急转弯时，会产生一个作用于质心处的很大的离心力，即侧向力。当它达到地而给轮胎的侧向反作用力的最大值即侧向附着力时，汽车处于侧滑的临界状态，侧向力一旦超过侧向附着力，汽车就侧滑。我们考虑此临界状态，此时驱动桥的全部载荷由侧滑方向一侧的驱动车轮承担。
      驱动桥桥壳结构是一个极为复杂的组合结构，在实际结构的基础上有效地建立简化而正确的有限元模型，是保证有限元分析准确的首要条件。本文利用Catia软件建立了驱动桥壳的三维模型，转换为文件后将模型导入到ANSYS Workbench软件中，进行网格化分，选用四而体10节点92号单元，单元尺寸大小5mm。
      驱动桥壳本体材料为8mm厚的09SiVL-8汽车大梁钢板，弹性模量为2.1x105 MPa，泊松比为0.3，材料密度为7850kg/m。材料许用应力为610MPa。半轴套管的材料为40Cr，弹性模量为2.1x105 MPa，泊松比为0.3，材料密度为7850kg/m。材料许用应力为650MPa。
      在已建立的有限元模型的基础上，在ANSYS Workbench软件中对汽车在四种典型工况下的强度进行了有限元分析。
      垂向力平均施加到板簧座上的各个节点；约束桥壳两端车轮轮距处的节点Y,Z方向的平动和绕X方向的转动；约束桥壳中央节点Z方向的平动，以消除桥壳的刚体位移。
      桥壳最大变形量发生在左右轮毅处，其值为1.7613mm，这主要是因为半轴套管的材料硬度偏软造成的。每米轮距变形量为：1.7613/2.3059=0.764mm/m，《汽车驱动桥台架试验评价指标》规定满载轴荷时每米轮距最大变形不超过1.5mm/m，可见该型桥壳的每米轮距变形量符合国家标准，故其垂直弯曲刚度满足要求。

                                                                                专业从事机械产品设计│有限元分析│CAE分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.nataid.com，转载请注明出处和相关链接！