复杂工况下后桥几何变形精确预测技术研究

摘要

汽车已成为日常生活不可或缺的工具，汽车工业是我国国民经济的支柱产业，汽车底盘系统是汽车基础承载部分及多功能实现的载体，直接决定了安全、操纵性、NVH、可靠性等。后桥是底盘中零部件中功能多、受力复杂的关键总成件，围绕后桥的研究及其应用很广泛，但是也有很多不足之处。本文将研究后桥几何变形的相关预测技术，就是以后桥密封性能为背景展开。
　　后桥中的主减及半轴作为重要的动力传递零件，需在密封有齿轮油的环境中运转，因此后桥中的半轴油封需具有优良的密封性能。密封的机理是利用油封与油封座之间形成厚约0.003mm的线性油膜，密封齿轮油。如油封主唇口与轴之间的油膜形成环境遭到破坏，齿轮油泄露。油封唇口是橡胶材质，与半轴之间为过盈装配而成，橡胶存在变形，压紧在半轴的表面，但是这一变形量一般只允许0.3mm左右。后桥因为承受很大的荷载，势必会产生几何变形，后桥在油封安装部位结构的变形对油封密封性能势必产生影响，甚至出现后桥变形过大，产生密封失效的问题，为了在开发早期预防密封失效问题，需要具备复杂路况下汽车后桥系统小尺度几何变化的精确预测技术。
　　本文从道路行驶工况出发，阐述一种将实测少量载荷信息作为分析载荷分析输入的方法，即虚拟迭代法，通过这种方法可以预测复杂路况下，后桥所受到的载荷，建立起高可靠度的后桥载荷环境，这对准确估计后桥的小尺度几何变形是必须的。
　　其次是力学模型的研究，基于后桥力学模型的复杂性，即涉及轴承、半轴、减速器、桥壳等布置关系、不同刚度特性等复杂的系统匹配对小尺度几何变化的影响错综复杂，但为了真正起到设计预防的作用，需要找到在概念阶段就能使用的模型，本文采用欧拉梁理论建立复杂的超静定梁模型来模拟后桥，实现可靠快速的设计。
　　最后基于有限元法建立系统的动态模型，在阶跃、脉冲、振动等不同信号类型下，研究系统的动态尺度几何变化，并总结相关规律，最终实现复杂载荷下的准确预测。

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第1章 绪论

1.1 汽车后桥总成结构及密封原理

1.2 工程问题背景与现状

1.3 随机载荷、几何变形模型在研究中面临的背景

1.4 几何变形研究的内容、方法

第2章 虚拟迭代法载荷预测技术的应用

2.1 车辆虚拟迭代技术原理

2.2 测量虚拟迭代目标信号

2.3 动力学模型建立

2.4 汽车载荷谱虚拟迭代技术流程及迭代判据

2.5 后桥侧向动态载荷谱

2.6 本章小结

第3章 基于欧拉梁理论的后桥超静定模型建模及设计研究

3.1 后桥变形的设计变量

3.2 二次超静定欧拉梁力学模型的建立

3.3 静载工况下有限元和试验验证

3.4 使用DOE进行设计变量敏感性研究

3.5 后桥设计软件开发

3.6 本章小结

第4章 典型载荷下后桥几何变形及规律

4.1 有限元理论及动态模型建立

4.2 不同载荷类型的后桥几何变形计算

4.3 不同载荷类型及应变率下后桥几何变形规律

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果