汽车驱动桥壳静动态特性分析及结构优化研究

摘要

驱动桥壳是汽车主要的承载和传力部件，支撑整个的载荷，承受各种冲击载荷，还承受驱动力所引起的各种力矩，并经过钢板弹簧传递给车架。因此驱动桥桥壳自身的性能直接影响到整车的性能。然而驱动桥壳的形状复杂，传统的设计方法已不能满足现代汽车的设计要求。
　　随着计算机技术和工业以及有限元技术的飞速发展，有限元技术与计算机技术相结合，使得有限元方法在很多企业或者设计单位得到广泛应用。同时在汽车驱动桥的结构性能分析及优化方面有了历史性的突破，降低了设计制造成本，并提高了产品的可靠性。通过有限元方法对驱动桥壳结构进行性能分析，能够在设计验证阶段对驱动桥壳结构进行优化，由此可提高整车的各种性能，而且大幅缩短设计周期。
　　本文首先利用有限元基本理论分析驱动桥壳的应力与应变的关系，并建立其基本分析方程，然后针对汽车的承载情况对驱动桥进行载荷分析。再利用三维造型软件Unigraphics NX建立商用车驱动桥壳几何模型，然后利用有限元分析软件Ansys Workbench，对驱动桥壳在各种典型工况下进行刚度分析和强度分析，在此基础上对驱动桥壳进行疲劳寿命分析和预测，以及对驱动桥壳进行模态分析，得到驱动桥壳在自由状态和预应力状态下的频率和振型，以此判断驱动桥壳的振动特性。
　　最后以上述分析为基础，对驱动桥壳结构进行优化，并对优化后的驱动桥壳进行再验证。结果证明优化方案合理可行，与此同时还减小了桥壳的重量，缩短了设计周期，并提高了驱动桥壳的可靠性。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 汽车驱动桥的概述和桥壳的分类

1．2 课题研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内研究现状

1．3．2 国外研究现状

1．4 课题研究意义

1．5 课题主要研究内容

1．6 本章小结

第2章 驱动桥壳的有限元理论基础

2．1 有限单元法理论概述

2．2 有限元分析的基本步骤与要点

2．3 驱动桥壳的应力应变理论

2．4 边界条件

2．5 本章小结

第3章 驱动桥壳静力学分析

3．1 汽车受最大铅垂力时的分析

3．2 汽车受最大牵引力时的分析

3．3 汽车紧急制动时的分析

3．4 汽车受最大侧向力时的分析

3．5 本章小结

第4章 驱动桥壳的建模与仿真分析

4．1 驱动桥壳有限元模型建立

4．1．1 UG软件介绍

4．1．2 驱动桥壳几何模型的建立

4．1．3 驱动桥壳网格的划分

4．2 驱动桥壳的仿真分析

4．2．1 驱动桥壳受最大铅垂力时的仿真分析

4．2．2 驱动桥壳受最大牵引力时的仿真分析

4．2．3 驱动桥壳紧急制动时的仿真分析

4．2．4 驱动桥壳最大侧向力时的仿真分析

4．3 本章小结

第5章 驱动桥壳动态特性仿真分析

5．1 驱动桥壳疲劳寿命分析

5．1．1 疲劳的定义、分类与特点

5．1．2 疲劳设计方法与理论基础

5．1．3 材料S-N曲线

5．1．4 驱动桥疲劳寿命计算

5．2 驱动桥壳的模态分析

5．2．1 模态分析的意义

5．2．2 有限元方法的模态分析原理

5．2．3 驱动桥壳的模态分析及结果

5．3 本章小结

第6章 驱动桥壳结构优化

6．1 结构优化方案的探讨

6．2 优化方案的确定

6．3 优化后驱动桥壳的有限元分析及评价

6．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文