6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与轻量化白玉成;梁诚;许文超;邾枝润【摘要】利用CATIA软件建立驱动桥壳的三维模型,选取桥壳的最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力和最大静应力典型工况,并施加相应的约束和边界条件,在Hyperworks中对桥壳进行有限元结构分析.分析结果表明,桥壳的强度及刚度性能满足要求.在最大静应力工况下,运用Optistruct优化模块对驱动桥壳的盘面和板簧座进行结构优化,优化后桥壳的应力集中位置得到转移和分散,桥壳应力分布较均匀,实现了桥壳的轻量化.【期刊名称】《山东交通学院学报》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】8页(P1-8)【关键词】驱动桥壳;有限元模型;结构分析;结构优化;轻量化【作者】白玉成;梁诚;许文超;邾枝润【作者单位】安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽理工大学机械工程学院,安徽淮南232001;安徽安凯福田曙光车桥有限公司,安徽合肥230051【正文语种】中文【中图分类】U463.218驱动桥壳的结构优化对重型汽车的节能减排、提高商用车的整车性能有重要意义[1-2]。

国内外学者对桥壳的研究一直十分重视，尤其重视对桥壳的轻量化优化设计。

文献[3]对驱动桥壳在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力4种工况下进行有限元分析，得到桥壳的强度和变形情况；文献[4]将桥壳肩部爬坡的起始位置进行调整，以改变桥壳肩部爬坡处的形状，使桥壳爬坡断裂位置的安全系数提升了20%；文献[5]通过增大桥壳过渡圆角的直径，提高了桥壳的强度、刚度和疲劳寿命。

文献[6]以驱动桥壳的总体积为目标，以强度性能为约束条件进行结构优化，以桥壳各区域的厚度为设计变量，实现了桥壳的变截面轻量化，使得结构更合理、应力分布更均匀。

文献[7]提出在钢板弹簧座附近添加衬环的方法，并基于二次响应曲面法对桥壳进行优化设计；文献[8]基于台架工况对桥壳进行有限元分析，得出桥壳应力集中点和桥壳实际断裂位置一致。

汽车桥壳的有限元分析闫维来源：E-WORKSCAE技术,在产品生产的各阶段,周期内都有实在际效益,例如:在概念设计阶段CAE可以为设计职员来完成基础设计的验证,不同方案的比较,满足功能,性能方面的要求;在具体设计阶段CAE可以验证各种零部件是否满足性能,制造上是否可行等,不过我国目前CAE技术的开展,主要集中在产品开发和试验阶段.本文研究的车桥就是经试验检测后在进行的CAE研究.随着CAE技术在中国的逐步被重视,越来越多的企业引进了CAE技术,本文主要简述CAE技术在某型汽车桥壳方面的应用.一、前言汽车桥壳是车辆中重要的安全件和功能件,是几何外形较为复杂的零件,它是主减速器,差速器,半轴的装配基体,主要功能是支撑汽车重量,并承受由车轮传来的路面反力和反力矩,并经悬架传给车架或车身,其性能直接影响运输车辆的安全性和可靠性,要求有足够的强度和刚度,质量要小,从而进步汽车行驶的平顺性.我国目前的实际应用中的桥壳多为铸造桥壳和钢板冲压焊接桥壳,铸造桥壳有较高的强度和刚度,但质量也较大,铸造质量也不易保证,很轻易造成材料和能源的浪费.而钢板冲压焊接桥壳,相比较而言,轻易制造,质量轻,但加工工序较多,往往存在着回弹超差,而且焊缝质量要求高,也很浪费材料和能源.随着成型设备及相关技术的发展,液压胀形技术在国外迅速发展,广泛应用于汽车制造行业,日本等国家在液压胀形技术上已经达到较高的水平,我国目前还处在试制阶段,不过也渐渐引起了业内人士的关注,液压胀形桥壳的主要优点是壁厚分布公道,无焊缝,刚度,强度高,重量轻,材料利用率高,节能降耗,加工工序少,加工效率高.这将是车桥今后发展的一种趋势,本文主要是通过ANSYS有限元软件对某型车桥结构进行的有限元计算与分析。

二、有限元计算与分析CAE技术,在产品生产的各阶段,周期内都有实在际效益,例如:在概念设计阶段CAE可以为设计职员来完成基础设计的验证,不同方案的比较,满足功能,性能方面的要求;在具体设计阶段CAE可以验证各种零部件是否满足性能,制造上是否可行等,不过我国目前CAE技术的开展,主要集中在产品开发和试验阶段.本文研究的车桥就是经试验检测后在进行的CAE研究.2.1有限元模型的建立我们根据设计者向我们提供的某后桥的数模，在对计算精度影响不大的条件下，为进步计算速度，对模型做适当的简化。

万方数据・汽车驱动桥壳的结构有限元分析・建立桥壳的有限元模型时，先对驱动桥壳实体做必要的简化（如图１所示），在此基础上对桥壳性能进行分析。

图１桥壳三维几何模型２驱动桥壳有限元模型的建立２．１’导入驱动桥壳几何模型到ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ中导人ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ的桥壳几何模型如图２所示。

经过ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ统计，共导入１９６个曲面，从图中可以看出，有一些大的区域被分割成很多小的曲面。

图２导入的几何模型２．２驱动桥壳有限元网格的划分在一项工程分析中，经常要花费很多时间生成有限元网格。

为减少有限元网格的生成时间，ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ提供了多种网格生成器用来自动生成有限元网格。

经过网格划分，最后的有限元网格如图３所示，共有２７０２７个四边形单元、２７０５２个节点。

图３网格生成图该驱动桥壳的本体材料为８ｍｍ厚的０９ＳｉＶＬ钢板，从材料手册中查出其弹性模量Ｅ＝５ＭＰａ，泊松比斗＝０．３，材料密度为７８５０。

计算桥壳的垂直静弯曲刚度和静强度的方法是：将后桥两端固定，在弹簧座处施加载荷，将桥壳两端车轮中心线处全部约束，然后在弹簧座处施加规・６．定载荷。

２．３桥壳载荷的施加根据车桥实际承载情况，车桥所受载荷包括下列两类：（１）簧载质量。

该微型车在满载时的后悬簧载质量为９４０ｋｇ，车桥每一侧为４７０ｋｇ。

根据悬架与车桥的连接方式，本文取车桥每一侧的静载荷沿弹簧支座均匀分布，并施加在相应的节点上，作用形式为均匀分布的载荷密度。

（２）纵向推力杆的反作用力。

汽车驱动力通过车轮、车桥、纵向推力杆传到车身，推动车身前行，因此驱动桥壳体还受到纵向推力杆的反作用力的作用。

反作用力在桥壳上的作用形式也是均匀分布的。

３桥壳结构有限元分析在有限元模型中，驱动桥壳在２．５倍满载轴荷工况下，应力及应变云图分别如图４、图５所示，最大位移为０．４６９Ｅ－０３ｍ，最大应力为２１８５ＭＰａ，出现在半轴套管约束处。

在不考虑由于约束影响造成的局部过大应力的情况下，应力较大值分布在钢板弹簧座的两侧，约为２４０ＭＰａ，远小于材料的许用应力＝５１０ＭＰａ～６１０ＭＰａ。

2011年第9期农业装备与车辆工程doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2011．09．012汽车驱动桥壳静动态有限元分析高伟，宋萌（湖北汽车工业学院汽车工程系，湖北十堰442002）摘要：利用catia 软件建立了某货车驱动桥壳三维模型，运用有限元分析的方法，在ANSYS Workbench 软件中建立了驱动桥壳的有限元模型，分析了驱动桥壳在四种典型工况下的结构强度。

并对桥壳进行了模态分析，计算了在自由状态下的前12阶固有频率和振型。

分析结果表明，桥壳的强度满足设计的要求，具有较好的抗振性。

关键词：驱动桥壳；有限元分析；强度；模态中图分类号：U463.218＋．5文献标识码：A文章编号：1673-3142(2011)09-0042-05Finite Element Analysis on Static and Dynamic of Vehicle Drive Axle HousingGao Wei ，Song Meng（Department of Automobile Engineering ，Hubei Institute of Automotive Technology ，Shiyan 442002，China ）Abstrac t ：The three－dimensional model of truck drive axle housing was established by using catia software．The finite element model was built in ANSYS Workbench software by applying finite element analysis method．The structural strength of the drive axle housing in four typical operating conditions was analyzed．And the modal analysis of drive axle housing was carried on in ANSYS Workbench software．In the free state ，the first 12natural frequencies and mode shapes were calculated．The results indicate that the strength of drive axle housing satisfies the static design request and with good vibration resistance．Keywords ：drive axle housing ；finite element analysis ；strength ；modal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［1］。

汽车驱动桥壳的有限元分析和优化刘为;薛克敏;李萍;杜长春;唐子玉【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1～5阶固有振动频率.通过疲劳寿命分析,获得桥壳各部分的疲劳寿命和安全系数.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.%A parametric finite element model for vehicle drive axle housing is established with ANSYS. The distributions of stress and displacement are obtained by static analysis under the maximum vertical loading condition. 1st to 5 th natural frequencies are determined through modal analysis. The fatigue life and safety factor of the drive axle housing are also obtained via fatigue life analysis. Finally an optimization is conducted on axle housing aimed at lightweighting with goal-driven optimization scheme. The results of verification by both FEA and test show that the optimized axle housing has apparent lightweighting effects with its highest stress and maximum deformation meeting requirements.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2012(034)006【总页数】5页(P523-527)【关键词】驱动桥壳;静力分析;模态分析;疲劳寿命;优化【作者】刘为;薛克敏;李萍;杜长春;唐子玉【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,合肥230009;合肥车桥有限责任公司,合肥230011;合肥车桥有限责任公司,合肥230011【正文语种】中文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。

第二章　驱动桥壳几何模型的建模　建立几何模型是进行有限元分析工作的第一步，几何模型既可以由CAD 软件建立，也可以由有限元前后处理软件直接建立。

考虑到驱动桥壳一般是由不规则曲面组成的复杂结构，本章应用CAD软件Pro/Engineer建立某驱动桥壳的几何模型，并对几何模型做适当的简化。

２．１　Ｐｒｏ／Ｅｎｇｉｎｅｅｒ简介　２．１．１　Ｐｒｏ／Ｅ发展历程概述　Pro/Engineer，简称Pro/E，是由美国PTC公司开发的大型三维CAD/CAE/CAM一体化产品造型系统[13]。

1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。

1988年，PTC公司推出Pro/Engineer1.0，标志着Pro/E的诞生。

1995年，PTC公司推出Pro/Engineer2000i。

该版本基于参数化、特征驱动、数据全相关和单一集成数据库，同时还支持并行工程。

2001年，PTC公司推出Pro/Engineer2001。

与Pro/E2000i相比，该版本改进了软件界面，更符合设计人员的操作习惯；具有智能化的绘图环境，提高了工作效率；增加了图纸和模型之间的关联功能；模型打开可以使用预览功能，提高了操作前的针对性。

2003年，PTC公司推出Pro/Engineer Wildfire。

与以前版本相比，野火版特别强调了设计过程的易用性及设计人员之间的互联性。

２．１．２　Ｐｒｏ／Ｅ的基本功能　Pro/E能够完成特征建模、参数化设计、零件实体造型及装配造型、完整工程图产生等工作。

通过标准数据交换格式，Pro/E可以输出三维或二维图形用于其它应用软件。

使用Pro/E配置的开发模块或利用C语言，用户也可以扩展与增强Pro/E的功能。

Ｐｒｏ／Ｅ的基本功能是：（1）特征建模在Pro/E中，特征是组成模型的基本单位，如：凸台、槽、倒角、腔、壳等特征。

模型创建过程就是按照一定顺序以“搭积木”的方式添加各类特征的过程，通过构建不同的特征建立几何模型。

10.16638/ki.1671-7988.2021.012.023某轻卡驱动桥桥壳有限元分析杨晓娜，马建勋（郑州科技学院，河南郑州450064）摘要：驱动桥桥壳作为汽车主要承载构件，对整车安全性及可靠性有较大影响。

因此，在车辆正常行驶中，应确保驱动桥壳满足必要的力学性能。

论文采用CATIA建立后桥桥壳的三维建模，运用Hypermesh进行网格划分，建立桥壳的有限元模型，通过ABAQUS软件分析桥壳在不同工况下的应力和应变，得到了桥壳的静态强度和振动频率，为桥壳的结构设计和优化提供理论依据。

关键词：驱动桥壳；有限元；静态强度；结构设计中图分类号：U463.218+.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-78-03Finite Element Analysis of a Light Truck Drive Axle HousingYANG Xiaona, MA Jianxun（Zhengzhou University of Science and Technology, Henan Zhengzhou 450064）Abstract:The drive axle housing is the main load-bearing component of car, and its performance has great impact on the safety and reliability of the whole vehicle. Therefore, during normal vehicle driving, it should be ensured that the axle housing meets the necessary mechanical performance requirements. In this paper, the CATIA software is used to establish the 3D model of the rear axle housing on a certain type of truck. Use Hypermesh software to mesh and get the finite element model of the bridge shell. The ABAQUS software was used to analyze the stress and deformation of the axle housing under different working conditions, get the static strength and vibration frequency of the axle housing, provide theoretical basis for lightweight design of axle housings.Keywords: Drive axle housing; Finite element; Static strength; Structural designCLC NO.: U463.218+.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-78-03引言驱动桥桥壳作为整车主要的传动和承载构件，其结构性能不仅关乎整车的可靠性与耐久性，还对汽车行进过程中的安全性产生直接影响。

江铃汽车驱动桥桥壳有限元分析
朱峥涛;丁成辉;吴浪;蔡志武;曾宇华
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2007(029)010
【摘要】利用Solidworks软件建立一辆江铃汽车驱动桥壳3D模型.基于ANSYSWorkbench协同仿真平台,模拟驱动桥壳台架试验国家标准中规定的试验工况进行有限元分析,求得该车驱动桥3种不同厚度桥壳的弯曲刚度、垂直静强度和疲劳寿命.结果表明,3种厚度的桥壳都具有足够的静强度和刚度,疲劳寿命均达到国家标准.
【总页数】4页(P896-899)
【作者】朱峥涛;丁成辉;吴浪;蔡志武;曾宇华
【作者单位】南昌大学建筑工程学院,南昌,330029;南昌大学建筑工程学院,南昌,330029;南昌大学建筑工程学院,南昌,330029;江铃JMC产品研发中心,南昌,330029;江铃JMC产品研发中心,南昌,330029
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.电动汽车驱动桥桥壳有限元分析 [J], 董威; 邹广德; 夏志成; 石沛林; 苗立东
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.某驱动桥壳有限元分析 [J], 王宏;黄嘉炜;李冠东;梅杰
5.某轻卡驱动桥桥壳有限元分析 [J], 杨晓娜;马建勋
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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。

汽车驱动桥壳的有限元分析
王文竹;程勉宏;刘刚
【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》
【年(卷),期】2008(025)003
【摘要】利用CATIA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,分别得到了驱动桥壳四种典型工况的等效应力和变形.结果表明该驱动桥壳满足强度要求和最大变形量的要求,为驱动桥壳的结构改进及优化设计提供了理论依据.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】王文竹;程勉宏;刘刚
【作者单位】沈阳航空工业学院机械与汽车学院,辽宁,沈阳,110034;沈阳航空工业学院机械与汽车学院,辽宁,沈阳,110034;沈阳航空工业学院机械与汽车学院,辽宁,沈阳,110034
【正文语种】中文
【中图分类】U463.218+.5
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1.汽车驱动桥壳的有限元分析与轻量化 [J], 白玉成;梁诚;许文超;邾枝润
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3.基于CATIA与ANSYS的汽车驱动桥壳有限元分析 [J], 周裕民;刘鑫;
4.自卸汽车驱动桥壳结构的有限元分析 [J], 申会明;阮晓芳
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基于ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ的商用车驱动桥壳有限元分析作者：朱轶来源：《电脑知识与技术》2009年第15期摘要:驱动桥壳是汽车的重要部件之一,应具有足够的强度和刚度。

先利用UG建立桥壳的几何模型,然后在Hyper Mesh中进行网格划分、加载和约束,对驱动桥壳进行有限元分析计算,最后提出改进方案。

关键词:驱动桥壳;Hyper Mesh;有限元分析中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2009)15-4054-02Finite Element Analysis of Drive Axle Housing of Commercial Vehicle based on Hyper Mesh ZHU Yi(Hefei University of Technology, Mechanical and Automobile Engineering College,Hefei 230009,China)Abstract: The drive axle housing is one of the important parts of automobile, should be have enough intensity and flexibility. At first, geometry model of the drive axle housing was established by UG , then plotted in girding form, loaded and restricted by Hyper Mesh. The drive axle housing was analyzed and computed. Finally improved project was put forward.Key words: Drive axle housing; hyper mesh;finite element analysis驱动桥壳是汽车上重要部件之一,它的主要功用是支承汽车质量,并承受由车轮传来的路面反力和反力矩;同时,它又是主减速器、差速器、半轴的装配基体,所以,驱动桥壳应具有足够的强度和刚度,以保证主减速器齿轮啮合正常并不使半轴产生附加弯曲应力,而且要在保证强度和刚度的前提下,尽量减小质量以提高行驶平顺性。