汽车驱动桥桥壳的有限元分析(牟建宏)

汽车驱动桥壳的有限元分析和设计方法综述作者：支景锋来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第11期摘要：驱动桥是为车辆运行提供动力和承载力的主要构件，其桥壳的设计和质量的优劣将影响车辆的安全性和实用性。

本文介绍了汽车驱动桥壳有限元分析的方法，对模型建立、静力学分析、疲劳寿命分析等关键环节进行了阐述，并据此介绍了轻量化设计的方法，提出了汽车驱动桥壳的设计要求和提高桥壳寿命的有效措施。

关键词：驱动桥壳；有限元；ANSYS；分析；设计1 汽车驱动桥壳的有限元模型建立有限元法是一种在工程分析中常用的方法，驱动桥桥壳结构是一个极为复杂的结构，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。

通常，在整个有限元求解过程中最重要的环节是有限元前处理模型的建立。

由于汽车驱动桥桥壳结构形状较为复杂，包含许多复杂曲面，而一般有限元软件所提供的几何建模工具功能相当有限，难以快速方便地对其建模。

因此，针对较复杂的结构，采用三维CAD软件如UG、SolidWorks、ProE等中建立几何模型，然后在有限元分析软件ANSYS Workbench 中通过输入接口读入实体模型，进而在ANSYS Workbench 中完成前处理等过程。

2 汽车驱动桥壳的静力学分析2.1 最大垂向力工况车辆满载在不平整路面快速行驶时，驱动桥壳同时承受垂向载荷和冲击载荷，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毂上，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，根据软件得到的变形图、应力图分析桥壳是否满足强度和刚度要求。

2.2 最大牵引力工况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，还作用有地面对驱动车轮的最大切向反作用力。

此時需要得出最大牵引力的计算公式并根据公式进行计算处理。

2.3 最大制动力工况驱动桥壳承受垂向力、制动力和制动力在两板簧座位置引起的转矩。

第一章　绪论　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，支撑着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。

作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或者车厢上的[1]。

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，提高汽车行驶平顺性和舒适性。

１．１　汽车设计中应用的有限元法　１．１．１　有限元法在汽车设计中应用的意义　随着计算机技术的发展而发展起来的有限元法，是一种分析计算复杂结构极为有效的数值计算方法。

它先将连续的分析对象划分为由有限个单元组成的离散组合体，运用力学知识分析每个单元的力学特性，再组集各个单元特性，形成一个整体结构的控制方程组，通过计算，得到整体结构的位移场和应力场等结果。

有限元法的整个计算过程十分规范，主要步骤都可以通过计算机来完成，是一种十分有效的分析方法。

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，因而逐步得到了应用。

把有限元法运用在汽车设计中，对企业提高产品质量、缩短开发周期、降低成本具有积极的作用。

根据德国汽车工业所做的研究，假设一个汽车设计存在一个严重的缺陷，为改正这个设计缺陷，可以用下面的结果来说明[2]：（1）如果这个缺陷在概念设计阶段被发现，则改正这个缺陷的费用是1个单位；（2）如果这个缺陷在详细设计阶段被发现，则改正这个缺陷的费用将是10个单位；（3）如果是在建造模型样机的时候出现了问题，则改正这个缺陷的费用1将是100个单位；（4）如果缺陷是在生产过程中被发现，则改正这个缺陷的费用将提高到1000个单位。

·制造业信息化·收稿日期：2010－09－25基金项目：南京工程学院科研基金项目（KXJ07020）作者简介：文少波（1971-），男，湖北天门人，讲师，硕士研究生。

主要从事汽车技术方面的教学和科研工作。

0引言作为汽车的主要承载件和传力件，驱动桥壳支撑着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。

同时，作用在驱动车轮上的牵引力、制动力和侧向力，也经过桥壳传到悬挂、车架或车厢上[1]。

因此合理地设计驱动桥壳，使其具有足够的强度和刚度具有重要意义。

传统的驱动桥壳设计，在进行理论计算时，将其看成简支梁并校核特定断面的最大应力值[2]，由于驱动桥壳结构较为复杂，不可避免产生较大的误差，不能真实表达其实际应力大小及分布，采用有限元设计方法能有效地解决此问题。

通过有限元分析，建立桥壳的物理和数学模型，对所设计的产品进行模拟，找出可能出现的问题，可极大地减少资源投入、缩短工作周期，而且可保证较高的准确性和与实际情况十分理想的吻合程度。

ANSYS 是一种通用工程有限元分析软件，现在已经广泛应用于航空航天、机械、电子、汽车、土木工程等各种领域[3]。

主要包括前处理模块，分析计算模块和后处理模块。

前处理模块用于建模及网格划分；分析计算模块包括结构分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析等模块，可模拟多种物理介质的相互作用；后处理模块可将计算结果以各种形式显示出来。

当前CAD ／CAE 软件的专业化分工程度越来越高。

虽然ANSYS 软件具有强大的网格划分、加载求解和后处理功能，但它的几何建模功能相对较弱。

如果采用ANSYS 软件对驱动桥壳进行实体建模，将是一个极其烦琐的过程。

因此本文选用主流三维CAD 软件Unigraphics （以下简称UG ），利用UG CAD 模块的强大实体造型功能进行实体建模，然后导入ANSYS 中进行有限元分析。

1驱动桥壳结构受力分析1.1货车主要参数本文分析的驱动桥壳所属货车主要参数见表1所示。

毕业设计（论文）汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析JIU JIANG UNIVERSITY毕业论文题目汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析英文题目 Modeling by UG and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing 院系机械与材料工程学院专业车辆工程姓名班级指导教师摘要本篇毕业设计(论文)题目是《汽车驱动桥壳建模UG及有限元分析》。

作为汽车的主要承载件和传力件,驱动桥壳承受了载货汽车满载时的大部分载荷,而且还承受由驱动车轮传递过来的驱动力、制动力、侧向力等,并经过悬架系统传递给车架和车身。

因此,驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。

本课题以重型货车驱动桥壳为对象,详细论述了从UG软件中的参数化建模,到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。

并且通过对桥壳在不同工况下的静力分析和模态分析,直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。

从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下,为桥壳设计提出可行的措施和建议。

【关键词】有限元法,UG,ANSYS ,驱动桥壳,静力分析,模态分析AbstractThis graduation project entitled “Modeling and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing”. As the mainly carrying and passing components of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.The article studies based on heavy truck driver axle ,discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the different main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and recommendations in drive axle housing design.Plans to establish thet hree---dimensional model by UG, to make all kinds of emulation analysis by Ansys.【Key words】 Finite element method,UG,ANSYS,Drive axlehousing,Static analysis,Modal analysis目录前言 1第一章绪论 21.1 汽车桥壳的分类 21.2 国内外研究现状 31.3 有限元法及其理论 51.4 ansys软件介绍 71.5 研究意义及主要内容 91.6 本章小结 10第二章驱动桥壳几何模型的建立 11 2.1 UG软件介绍 112.2 桥壳几何建模时的简化处理 11 2.3 桥壳几何建模过程 122.4 本章小结 24第三章驱动桥壳静力分析 25 3.1 静力分析概述 253.2 静力分析典型工况 253.3 驱动桥壳有限元模型的建立 27 3.3.1 几何模型导入 273.3.2 材料属性及网格划分 283.4 驱动桥壳各工况静力分析 293.4.1 冲击载荷工况 293.4.2 最大驱动力工况 323.4.3 最大侧向力工况 343.5 本章小结 37第四章驱动桥壳模态分析 384.1 模态分析概述 384.2 模态分析理论 384.3 驱动桥壳模态分析有限元模型的建立 40 4.4 驱动桥壳模态分析求解及结果 41 4.5 驱动桥壳模态分析总结 474.6 本章小结 47结论 48参考文献 50致谢 52前言在桥壳的传统设计中,往往采用类比方法,对已有产品加以改进,然后进行试验、试生产。

第1章绪论驱动桥壳是汽车的主要零件之一，作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，它是汽车的主要承载件和传力件，支撑着汽车的荷重，并将载荷传给车轮。

在实际行使中，作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或者车厢上的。

同时，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。

因此，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。

1.1国内外研究现状过去工程师在对简单机械结构进行分析时，都要进行一系列的简化与假设，再采用材料力学、弹性力学或塑性力学的理论进行分析。

随着工业技术的迅速发展，有越来越多的复杂结构，包括复杂的几何形状、复杂的受力状态等问题需要去分析研究，而在工程实际中，这些复杂的问题往往不能求出它们的解析解。

[1]要解决这些问题通常有两种途径：一是试验法，通过提出一定假设，回避一些难点，对复杂问题进行简化，使之成为能够处理的问题[2]。

然而，由于太多的简化和假设，通常会导致极不准确甚至错误的解答。

因此，另一种行之有效的途径就是尽可能保留问题的实际状况，寻求近似的数值解。

而在众多的数值方法中，有限元分析法因其突出的优点而被广泛地应用。

经过半个多世纪的实践，有限元法已从弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题；从静力问题扩展到动力问题、稳定问题和波动问题；从线性问题扩展到非线性问题；从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学等其他连续介质领域；从单一物理场计算扩展到多物理场的耦合计算[4]。

它经历了从低级到高级、从简单到复杂的发展过程，目前已成为工程计算最有效的方法之一。

2001年，重庆大学的褚志刚等学者对某后桥壳进行了静强度分析计算，结果表明该后桥壳静态分析的应力分布合理，在实际破坏区域内的静态应力很小，但分析结果与该车在实际道路试验中的破坏不相吻合。

通过模态分析发现，其前九阶频率与路面谱频率范围重合，模态振型尤以后背盖与上下壳体的焊接处、半轴套管内端直径渐变处、上壳体倒圆处的变形较大；当桥壳和弹簧系统在垂直激励作用下时，即通过动态响应分析法，找出桥壳上的动应力集中区，确认破坏的确切位置，与实际情况相吻合。

基于有限元法的汽车驱动桥壳仿真设计摘要：通过有限元法来进行产品的仿真设计，可以有效降低产品的设计周期以及设计成本。

本文重点针对汽车驱动桥壳的仿真设计工作展开了分析和研究，采取有限元法的三维建模分析方法，有效保证汽车驱动桥壳的设计工作质量。

关键词：有限元法；汽车驱动桥壳；仿真设计汽车驱动桥壳在传统的设计工作当中，通常情况下采用的是类比的设计方法，对已经存在的产品进行有效的改进，然后进行一系列实验和改造。

有限元法属于一种比较先进的结构计算方法，可以通过有限元的分析方法得出汽车驱动桥壳的应力变化以及形变量的具体发展状况，对应力集中区域的速率变化趋势进行有效分析和研究，从中可以得到比较理想化的参数计算结果，在汽车的设计工作当中得到了广泛的应用。

在针对某重型装载汽车的驱动桥壳设计工作中，相关设计工作人员采用的有限元分析方法，建立起了驱动桥壳模型结构，驱动桥壳的整体形变状况、应力分布状况以及强度大小等进行深入分析，相比于传统的设计工作方法，驱动桥壳的受力以及应变状况更加详细，设计工作比较简单，前期的工作成本投入量较低。

1.汽车驱动桥壳模型的建立汽车驱动桥壳的结构构成相对比较复杂，并且其中存在比较复杂的过度曲面结构，因此在实际的分析工作过程中，可以使用三维建模软件建立起汽车驱动桥壳的几何模型。

驱动调和的基础尺寸参数如下所示，壁厚16mm，轮间距1850mm，弹簧距离1050mm。

依照驱动桥壳的几何受力特点和模型特征，在保证典型的受力特征条件下，对汽车桥壳结构进行了有效的简化和分析，具体如图1所示。

在Ansys当中进行了网格划分处理，从中得到了有限元模型，共涉及到了49205个分布节点以及26236个构成单元，如图2所示：图1 驱动桥壳几何模型图2驱动桥壳有限元模型汽车的驱动调和在行驶工作过程中受力的情况相对比较复杂，所承受的外部应力作用主要分为了垂直方向受力牵引力、制动力以及侧方向受力。

在计算工作中通常情况下需要将调和的复杂受力情况进行有效的简化，车轮承受的最大垂直用力大小以及车轮受的最大侧向力分布情况保持相同。

摘要作为汽车的主要承载件和传力件，驱动桥壳承受了载货汽车满载时的大部分载荷，而且还承受由驱动车轮传递过来的驱动力、制动力、侧向力等，并经过悬架系统传递给车架和车身。

因此，驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。

本文以轻型载货汽车驱动桥壳为研究对象，详细论述了从UG软件中的参数化建模，到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。

并且通过对桥壳在四种主要工况下的静力分析和模态分析，直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。

从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下，为桥壳设计提出可行的措施和建议。

AbstractAs the mainly carrying and passing components of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.This article studies based on light truck driver axle of QX1060, discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the four main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and recommendations in drive axle housing design.Keywords：Finite element method，UG，ANSYS Workbench，Drive axle housing，Static analysis，Modal analysis目录摘要 (I)Abstract........................................................................................................................ I I 1 绪论. (1)1.1 课题来源及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 ANSYS软件介绍 (4)1.3.1 概述 (5)1.3.2 ANSYS的主要模块及功能 (5)1.3.3 ANSYS的主要技术特点 (6)1.3.4 ANSYS Workbench简介 (7)1.4 CAD/CAE在汽车设计中的应用 (8)1.5 课题研究内容 (8)2驱动桥壳的CAD建模 (10)2.1 驱动桥壳的结构特点 (10)2.2 UG软件介绍及参数化建模思想 (10)2.2.1 UG软件介绍 (10)2.2.2 UG参数化建模思想和一般模块介绍 (11)2.3 驱动桥壳的建模及简化处理 (14)2.3.1 驱动桥壳三维的建模 (14)2.3.2 驱动桥壳的模型简化处理 (16)3 驱动桥壳静力分析 (18)3.1 静力分析概述 (18)3.2 驱动桥壳静力分析典型工况 (18)3.3 建立驱动桥壳有限元模型 (20)3.3.1 几何模型的导入 (20)3.3.2 生成桥壳有限元模型 (21)3.4 驱动桥壳各工况静力分析 (23)3.4.1 冲击载荷工况 (23)3.4.2 最大驱动力工况 (25)3.4.3 最大制动力工况 (28)3.4.4 最大侧向力工况 (30)4 驱动桥壳的模态分析 (34)4.1 模态分析理论 (34)4.2 建立模态分析有限元模型 (35)4.3 驱动桥壳模态分析 (36)4.3.1 自由模态分析 (37)4.3.2 约束模态分析 (41)4.3.3 模态分析总结 (47)5 课题总结与展望 (48)5.1 课题总结 (48)5.2 研究展望 (49)参考文献 (50)致谢 (52)附录Ι：电子文档清单 (53)1 绪论1.1 课题来源及意义本课题来源于湖北汽车工业学院汽车工程系，是汽车设计与分析计算的子课题之一，是后续专业课程的基础，为轻型载货汽车的驱动桥壳设计提供参考。

基于ansys的汽车驱动桥壳有限元分析摘要：建立了基于 ANSYS 的汽车驱动桥壳的参数化有限元模型，在最大垂向力工况下对桥壳进行静力分析，得到桥壳的应力和位移分布规律。

对桥壳进行模态分析，得到桥壳1至6 阶固有振动频率。

最后采用目标驱动优化方法对桥壳进行以轻量化为目标的优化。

有限元分析和试验验证结果表明，优化后桥壳轻量化效果明显，应力与变形符合要求。

关键词：驱动桥壳；静力分析；模态分析；疲劳寿命；优化前言汽车轻量化是实现节能减排的重要手段和方法，汽车轻量化实质上是零部件轻量化。

一方面节约原材料，降低生产成本；另一方面降低燃油消耗，减少排放。

目前国内对汽车零部件的设计已经从主要依靠经验逐渐发展到应用有限元方法进行强度计算和分析阶段。

只有结构优化方法能够解决汽车生产过程中的高性能、低成本与轻量化的矛盾。

驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，作为主减速器、差速器和半轴的装配基体，并将载荷传给车轮。

作用在驱动车轮上的牵引力、制动力和横向力，也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上的。

因此，驱动桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。

本文中采用有限元法对威铃轻型货车后驱动桥壳（假定为整体成形桥壳，非冲焊桥壳，忽略焊接的影响）在最大垂向力工况下进行强度刚度校核，模态分析，在此基础上进行疲劳寿命预测，找出驱动桥壳的潜在危险位置。

在保证满足桥壳强度刚度的条件下，对桥壳进行优化，实现桥壳轻量化。

最后对轻量化的结果进行模拟验证，从而确定了较合理的设计方案，由此提高了产品性能，节省了材料，提高了驱动桥壳的设计水平，减少了实际试验研究的费用和时间，为企业对桥壳改进和新产品开发提供理论指导。

1 最大垂向力工况静力分析对4. 5t 江淮威铃轻型货车桥壳进行静力分析，桥壳尺寸参数如下：壁厚8mm，轮距1600mm，板簧距890mm。

在ANSYS DesignModeler中建立参数化模型（壁厚为设计变量），在保证有限元分析精度的条件下，忽略一些无关紧要的结构，如放油孔、加油孔和螺栓孔等，保留对有限元分析有影响的部分，如凸包、固定环、轴头和钢板弹簧座等，建立实体模型；导入ANSYS Workbench后划分网格（无需定义单元类型），施加载荷和约束，求解后得到桥壳的mises应力分布云图和等效位移分布云图。

文献出处：Paul D. FE Analysis and Optimization of Vehicle Drive Axle Housing [J]. Journal of Engineering Computers & Applied Sciences, 2015, 12(3): 21-35.原文FE Analysis and Optimization of Vehicle Drive Axle HousingPaul DAbstractAs a main part of cars, drive axle housing supports the automobile chassis and the carriage, passes weights to the wheels. Meanwhile, the vertical force, traction, braking force acting on the drive wheels are also passed to the suspension and the frame though the axle housing; therefore, it is playing as both loading part and transmission part. Because the axle is used frequently under complex conditions, their quality and property directly affect the overall performance of the vehicle and its used life, so the drive axle housing must have characteristics of sufficient strength, stiffness and good dynamic. Currently the traditional method has been difficult to meet the requirements of drive axle housing, while because of its many advantages; the finite element method becomes an effective way to solve the problem.Keywords: Drive axle housing, Leaf spring, Collaborative Simulation1 IntroductionAs one of the main parts of truck, drive axle shell to play the role of a support vehicle load, and can transfer load to the wheels, at the same time, the driving wheel on the vertical force and tangential force, braking force and the traction), lateral force is through it passed to the frame and carriage, it play the role of a bearing load and transmit forces. In the car, drive axle shell under high load, especially when the car loaded with high speed in the uneven road surface, will produce a big road impact load of the wheels, under the action of strong impact load, the dynamic behavior of the overall car will be from the drive axle shell parts inside and outside the influence of the vibration of the incentive to produce, may even make the bridge shell produces a lot of dynamic stress, lead to crack, fracture, even seriously affect the safety of the vehicle. In automobile structure, due to the use of high frequency, drive axle shell has higher failure rate, however, the overall performance of the car and the useful life isinfluenced by its quality and performance directly, this requires that it has enough strength, stiffness, and has good dynamic characteristics, in turn, to ensure that the car's stability.2 The research statusDue to the development of computer technology, expanding the application range of the finite element method (fem), especially in the 1970 s, some famous auto companies began to apply the finite element method to the design of auto parts, raised a hot wave of finite element method (fem) in the automobile structure design, such as: ford using Nastran finite element analysis software, the finite element model with shell element definition unit, to the static analysis of car body, get the stress nephogram, high stress area is determined, and carry on the improvement of the corresponding structure. By the end of the 80 s, Japan Isuzu companies have all aspects of the finite element method is applied to every part of body design. And has a well-known Japanese company by using the finite element method is proposed for 2.5 times full of axle load of drive axle housing structure analysis standard.The famous automobile company in the conventional finite element is comparatively mature application field, its research focus has shifted to nonlinear analysis, transient response analysis, impact analysis of temperature field analysis and optimization design and analysis, etc. Due to the finite element analysis software such as ANSYS was introduced, and is widely applied in engineering practice, in recent years, many automobile company and scientific research institutions joint of drive axle shell finite element analysis.2.1 Static structure analysis"The automobile drive axle bridge shell under the condition of static finite element analysis under typical conditions was described, and the static structure analysis of drive axle shell, the analysis of drive axle shell has certain reference value for design improvement, but the literature is just to simplify the structure of drive axle housing for the static analysis, the results of the analysis has certain error." Dump truck rear axle shell finite element stress calculation" compare the original model and the reinforcement model in various typical working conditions of the static structureanalysis, fully embodies the advantage of finite element method (fem) and quick, economic and environmental protection, provides the basis for the drive axle housing structure improvement design;"ZL50 wheel loader type welding drive axle shell vibration modal analysis" in various typical working conditions are introduced, the static structural analysis of the drive axle shell, got the stress contours and strain contours, and make evaluation on its structure and performance, but the object of study is just drive axle shell, evaluation of the lack of integrity. " Automobile drive axle housing based on ANSYS finite element analysis of" stated the application of finite element method, ANSYS software of finite element analysis was carried out on the drive axle housing, and the analysis results compared with the traditional theoretical calculation results, shows many advantages of the finite element method;" automobile drive axle bridge shell finite element analysis shows that the national standards of drive axle shell, the strength, stiffness, and the different thickness of the drive axle shell finite element analysis, the results show that the thickness of several bridge shell meet the evaluation indexes.2.2 Dynamic analysis"Automobile drive axle shell finite element dynamic is analysis of ANSYS software for static structural analysis and modal analysis. Through the modal analysis, obtained the low order natural frequency and vibration mode, and the experimental results are basically the same. "Drive axle integral finite element dynamic simulation" describes the test data is only on the surface of the drive axle shell vibration, dynamic analysis method is the data on the drive axle shell unit within the node, make up the lack of experiment, and provides research foundation for vibration noise. "Mini drive axle shell structural strength and modal analysis by ANSYS modal analysis was carried out on the drive axle housing, and obtained the low-order modal frequencies and their corresponding vibration mode, analyzes the results, drive axle shell dynamic design standard.2.3 Fatigue analysisDrive axle shell in order to make use of the finite element software static structure analysis, modal analysis and the analysis of the fatigue strength, fatigue lifeof drive axle shell distribution, and the service life of the most dangerous point value;" Automobile drive axle shell under the action of random load fatigue life forecast" drive axle shell to make use of Nastran static structural analysis and fatigue analysis, the fatigue life of drive axle shell distribution, and the service life of the most dangerous point value, and compared with the bench fatigue test data, the data is consistent. Drive axle shells to make use of the finite element method of fatigue analysis, drive axle shell, the distribution of fatigue life and the life value of the most dangerous point, provided the basis for its improvement.2.4 Optimization analysisVehicle drive axle shell dynamic optimization design based on parametric drive axle housing for the reliability optimization, on the basis of this, adhere to the principle of overall lightweight, local reinforcement, continue size optimization, the results not only lightweight effect is obvious, and guarantee its mechanical performance. Drive axle bridge shell finite element analysis and structure optimization by using finite element software for structural analysis, and put forward improvement on the basis of the results of the analysis, again carries on the analysis, comprehensive evaluation of the results of the analysis, after the effectiveness of the proposed improvement measures. To sum up, in recent years, with the development of the computer, the finite element technology gradually mature, expanding its application field, application of finite element method (fem) to drive axle design, can effectively shorten the development cycle, reduce production cost, and improve competitiveness.3 Finite element modelsCreate a bridge shell entity model is a priority for the finite element analysis on it. Because its structure is complex, irregular surface is more, directly using ANSYS Workbench's own entity modeling module of drive axle shell model created there is a big difficulty, therefore, in this paper, with the aid of Solid works software strong modeling ability, create physical model of drive axle housing. When establishing finite element model, which requires it to reflect the important mechanical properties of the model itself, and USES the appropriate unit types, try to decrease the number ofunits, in order to make sure to get a precise finite element calculation results as well as shorten the calculation time, so to simplify some of the minor, the dangerous structures, while retaining the original structure of drive axle shell body, make its can still reflect the actual structure of the main characteristics and mechanical characteristics, in order to meet these requirements, set up the model, the model is correct, geometric elements, on the basis of relevant and mechanical properties of the model under the premise of do not change, its structure is necessary. For building solid model is made up of drive axle housing, leaf spring, plate spring and assembly model is composed of main reducer shell. Drive axle housing is stamping steel welded integral, including: bridge shell body and axle tube, bridge shell body made of steel plate stamping welding.4 Bridge shell finite element modelCreate a finite element model is a necessary condition for finite element analysis, it is also important link, will create the entity model of Solid works first imported to ANSYS Workbench, and then, using ANSYS Workbench material definition, contact to set, meshing, finite element model. As pretreatment module of ANSYS Workbench, the situation has a direct and significant impact on the finite element analysis. ANSYS Workbench provides powerful ability of automatic classification, through the practical intelligence can be realized by default, complex model of meshing grid can be achieved by changing parameters real-time updates. Based on ANSYS Workbench mesh with flexibility, can be achieved for different structure or targeted meshing characteristics, in order to ensure the accuracy of finite element simulation. Analysis, finite element model of nodes and the cells are involved in calculation, in the ANSYS Workbench, you can preview based on grid, to assess whether it is reasonable, and through the elaboration, has higher precision of the calculation results, however, refined grid will make analysis and calculation time, and even has higher request to the hardware, it increases the cost of computing, therefore, grid refinement to appropriate, can also through the choice of changing the type of unit to reduce the amount of calculation. The drive axle housing was established based on Solid works assembly model, based on the collaborative simulationenvironment, using ANSYS Workbench software model for material definition, meshing, loading and constraint, combined with several typical working conditions, analysis to calculate the stress and deformation of the drive axle housing, through ANSYS Workbench software on the drive axle shell body free modal analysis, calculate the each order natural frequency of the modal value and their corresponding vibration mode. To summarize evaluation calculation results, some conclusion, aiming at specific problems on the structure of the local hazardous area put forward the corresponding improvement, and the structure of the improved bridge shell model, static structure analysis and modal analysis, again will improve before and after the bridge structure, comparing the shell model of finite element analysis of the data bridge housing improvement is effective and feasible.译文汽车驱动桥壳的有限元分析和优化Paul D摘要作为载货汽车的主要部件之一，驱动桥壳支撑着汽车的车架和车厢，并将相应的载荷传递给车轮，驱动车轮承受的垂向力、制动力和牵引力、侧向力也是通过它传递给车架和车厢的，它起着承载荷重和传递作用力的作用。

作为汽车总成的重要组成部件，驱动桥壳支撑着汽车的质量，并将载荷传给车轮。

汽车在行驶过程中由于载荷作用产生振动，驱动桥壳振动特性直接影响驱动桥本身的振动和整车行驶的平稳性。

因此对驱动桥壳结构的研究很有必要。

文中利用有限元法进行静力分析和模态分析，为后续的动力学响应分析提供了参考指导。

一、驱动桥壳有限元分析方法以计算机和矩阵运算为基础的有限元法是对复杂工程问题或结构问题计算的近似的数值分析方法。

驱动桥壳需要有很大的强度和刚度，驱动桥壳传统的经验设计方法是利用数学、力学等理论知识进行计算。

这种方法计算量大且很复杂，很难模拟各种工况。

根据汽车驱动桥壳的结构、各种受力和约束，应用有限元法模拟，可以计算出驱动桥系统的动态响应，结果可信且接近实际，能较真实地模拟出驱动桥动态使用过程。

图1是汽车驱动桥壳有限元分析流程。

基于有限元方法的汽车驱动桥壳分析撰文/西华大学机械工程与自动化学院 吴超 廖敏 蚌埠学院机械与电子工程系 业红玲驱动桥桥壳作为汽车的重要承载和传力部件，其强度和动态性能直接影响汽车运行的安全、平顺性和舒适性。

本文运用有限元法研究了驱动桥壳在最大铅垂力工况下的静力分析，得出了驱动桥壳强度和变形符合要求；同时对驱动桥壳进行模态分析得出了驱动桥壳前六阶固有频率并给出了前四阶模态振型，分析结果表明桥壳结构合理。

上述研究得出的结论为后续驱动桥壳的优化和实验提供了重要的参考依据。

图1 桥壳有限元分析流程图首先要建立驱动桥壳的三维数值模型，结合桥壳的材料及属性转化为有限元分析模型，对有限元模型添加约束边界并施加载荷，然后计算求解，进行驱动桥壳的结构静力分析和动力学模态分析，通过有限元后处理分析结果可分别获得驱动桥壳的应力和变形、固有频率和振型，结合材料特性和使用要求进行驱动桥壳的强度和刚度判断，从而为改进和优化驱动桥壳设计提供可靠的数据支持。

二、驱动桥壳有限元模型建立在NX软件中建立某型汽车驱动桥壳的三维模型，由于汽车驱动桥桥壳结构形状较为复杂，包含许多复杂曲面。

汽车驱动桥桥壳的有限元分析牟建宏（西南大学工程技术学院，重庆北碚 400715）摘要：用任意三维软件建立了驱动桥壳的三维实体模型。

通过对驱动桥壳进行有限元分析（在此仅进行静力学分析）。

通过有限元进行应力计算，判断驱动桥壳每m轮距最大变形量和垂直弯曲后背系数是否符合要求。

为驱动桥壳的结构改进及优化设计提供了理论依据。

关键词：驱动桥壳；有限元分析；ANSYS0引言驱动桥壳是汽车上重要的承载件和传力件。

非断开式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[1]。

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。

而驱动桥壳形状复杂，应力计算比较困难，所以有限元法是理想的计算工具。

1有限元法的简介1.1有限元法的定义有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的数值计算方法。

科学计算领域，常常需要求解各类微分方程，而许多微分方程的解析解一般很难得到，使用有限元法将微分方程离散化后，可以编制程序，使用计算机辅助求解。

有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。

自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系[2]。

1.2有限元法的基本原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。

基于catia与ansys的汽车驱动桥壳有限元分析
汽车驱动桥壳是汽车驱动系统中的重要组成部分，其准确的分析和结构设计对汽车的可靠性和经济性具有重要的影响。

本文介绍了基于Catia与Ansys的汽车驱动桥壳有限元分析，重点介绍了如何在Catia软件中建模，以及如何在Ansys软件中仿真结构性能。

一. Catia有限元建模
Catia V5软件是一种三维建模软件，它可以将三维模型转换为有限元模型，可以用于汽车驱动桥壳的建模。

Catia提供了多种建模功能，如实体建模、参数建模等，可以快速准确的生成汽车驱动桥壳的有限元模型，可以有效的提高汽车驱动桥壳的设计质量。

二. Ansys结构性能的仿真分析
Ansys软件是一款用于结构性能仿真的分析软件，可以建立汽车驱动桥壳的三维模型，并可以进行多种结构力学仿真分析，如结构强度分析、受力分析等。

可以模拟汽车驱动桥壳在安全性、可靠性和结构刚度等方面的性能，从而检查结构设计是否符合要求。

三.值分析结果
基于Catia和Ansys的有限元分析可以模拟汽车驱动桥壳的结构性能，有效应用FEM，可以得出满足安全性要求的结构设计。

实验结果表明，汽车驱动桥壳的结构刚度和承载能力满足要求，结构的可靠性较高。

四.论
本文介绍了基于Catia与Ansys的汽车驱动桥壳有限元分析，并
且介绍了Catia建模和Ansys仿真结构性能的步骤以及相关数值研究结果，说明了Catia与Ansys软件联合使用可以有效的解决汽车驱动桥壳的结构分析和设计问题，可以极大的提高汽车驱动桥壳的可靠性、安全性和经济性。

42机械设计与制造Machinery Design＆Manufacture第2期 2010年2月文章编号:1001—3997（201002-0042—02汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析‘陈国荣1’2唐绍华1(1南京工业大学机械与动力工程学院,南京210009（2南京航空航天大学机电学院，南京210016 Finite element analysis of strength and modaI on automotive drive axle housing CHEN Guo—rong”2，TANG Shao-hual(1Nanjing University ofTechnology，Nanjing 210009,China（2Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，Chinaj 【摘要】介绍了汽车驱动桥桥壳结构强度和模态有限元分析的研究背景，论述了ANSYS work—i 毒bench软件的有限元分析功能和优点。

采用三维CAD软件UG建立了汽车驱动桥桥壳的三维几何模型,; j然后将其导入ANSYS Workbench软件中进行了结构强度和模态有限元分析。

仿真结果表明,汽车驱动桥; ｛桥壳的强度满足设计要求，并且具有良好的.tkAg，}生。

f j 关键词：汽车驱动桥桥壳;强度;模态;有限元分析 i ｛【Abstract】The finite element analysis research background of strength and modal on automobile； {driving axle housing structural was introduced,and the finite element analysis function and advantage of}'ANSYS Workbench software was elaborated。

乘用车驱动桥壳有限元分析作者：朱文艳来源：《价值工程》2018年第03期摘要：本文以某汽车的驱动桥桥壳为模型，在Pro/E三维建模软件中对驱动桥桥壳基于实际尺寸进行建模，并将其导入到ANSYS Workbench有限元法分析软件中。

在ANSYS Workbench中对桥壳进行四种工况的静力学分析和自由状态下的模态分析，得到对应的变形、应力云图和前六阶振型及频率。

根据各工况的应力分布位置、变形量和各阶振动频率的分析结果，对驱动桥桥壳提出相应的优化改进建议。

Abstract： In this paper， a driving axle housing of a car is taken as a model， and the driving axle housing is modeled based on the actual size in the Pro/E 3D modeling software and imported into the ANSYS Workbench finite element analysis software. In the ANSYS Workbench， the static analysis of the axle housing in four conditions and the modal analysis in the free state are carried out， and the corresponding deformation， stress cloud and the first six modes and frequencies are obtained. According to the analysis of the stress distribution position， deformation and vibration frequency of each condition， the appropriate suggestions for improving and optimizing the drive axle housing are put forward.关键词：驱动桥桥壳；三维建模；有限元法；ANSYS WorkbenchKey words： axle housing；three-dimensional modeling；finite element method；ANSYS Workbench中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）03-0136-040 引言汽车中重要承载部件之一的驱动桥，在支撑保护主减速器、差速器和半轴的同时，还承受着来自路面和悬架之间的力和力矩，驱动桥壳应具有足够的强度、刚度且尽可能质量小[1]。

汽车驱动桥壳的有限元法分析及提高强度措施谢源【摘要】汽车的驱动桥是车辆运行中提供动力和承栽力的主要构件.其桥壳的设计和生产质量的优劣将影响车辆的安全性和实用性.对桥壳的设计和模拟实验的关键环节作了阐述,介绍了桥壳有限元分析方法和提高桥壳强度措施.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】2页(P48-49)【关键词】驱动桥壳;分析;强度措施【作者】谢源【作者单位】阈西职业技术学院机械工程系,福建龙岩364021【正文语种】中文【中图分类】TH1221 汽车驱动桥概述［1］汽车结构中车桥是驱动桥和从动桥的统称。

汽车的车桥也就是汽车的车轴，这个结构的两端安装在车轮并由悬挂架和整体车架向连接，驱动桥桥壳是汽车上重要的承载件和传力件，非断开式驱动桥的桥壳不仅支承汽车重量，将载荷传递给车轮，而且还承受由驱动车轮传递过来的牵引力、制动力、侧向力、垂向力的反力以及力矩，并经悬架传给车架或车身。

驱动桥壳的形状复杂，而汽车的行驶条件(如道路状况、车辆的运动状态以及气候等)又是千变万化，因此，要精确计算出汽车行驶时驱动桥壳上各处的应力和变形，并对桥壳进行强度和刚度校核是很困难的。

2 驱动桥桥壳的有限元构建［2，3］驱动桥桥壳在工作中受力较为复杂，而汽车的行驶条件行驶状态等又是千变万化，为了提高其承受弯矩的能力，在设计过程中必须对桥壳的应力、弯变、危险部位应力、振动影响等进行计算和校验。

目前，有限元的方法已广泛应用在驱动桥桥壳设计中，对驱动桥桥壳的有限元计算，既可分析驱动桥桥壳的强度及模态等情况，也可对设计的方案进行模拟比较，从设计的合理性上提高其应用性能，从而为满足某些条件下的具体设计方案的改进提供必要的数据和参考。

有限元法是一种在工程分析中常用的方法，其最基本的研究方法是“结构离散→单元分析→整体求解”。

将实体建模、系统组装、有限元前后处理有限元求解和系统动态分析等集成一体，最大限度地满足工程设计分析的需要，能高效准确地建立分析构件的三维实体模型，自动生成有限元网格，建立相应的约束及载荷工况，并自动进行有限元求解，对模态分析计算结果进行图形显示和结果输出，对结构的动态特性做出评价。

汽车驱动桥壳的有限元动态分析
郑燕萍
【期刊名称】《林业机械与木工设备》
【年(卷),期】2004(32)11
【摘要】根据汽车振动及有限元理论,建立了桥壳动态分析的力学模型,在计算机上利用先进的有限元分析软件ANSYS,建立桥壳的有限元动态模型,并进行了有限元的模态分析和瞬时动态分析.在模态分析中,桥壳有限元模型的固有频率及振型的计算结果与试验结果吻合较好;在瞬态分析中,可确定桥壳上各点承受随时间变化载荷的位移及应力等动态响应,从而完善了车桥的有限元动态设计方法.
【总页数】4页(P22-25)
【作者】郑燕萍
【作者单位】南京林业大学机电学院,江苏,南京,210037
【正文语种】中文
【中图分类】O13
【相关文献】
1.基于有限元法的汽车驱动桥壳仿真设计 [J], 钟云耀
2.基于ANSYS Workbench的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 王曼
3.基于ANSYS的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 吕婧;王磊;杜兆阳
4.载货汽车驱动桥壳的有限元仿真研究 [J], 白顺平;王振兴;陈国磊;曹增文
5.汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析 [J], 张东祥;郭立新
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