重型载重汽车驱动桥壳的轻量化研究

摘要

驱动桥壳是重型载重汽车重要的承载件和传力件，应具有足够的强度和刚度，然而根据传统的经验公式，由于驱动桥壳选取较大的安全系数进行结构设计，导致了桥壳局部强度过剩，造成材料浪费。轻量化作为节能减排的有效技术手段，已成为汽车发展技术研究的前沿和热点之一。减轻桥壳质量是实现重型载重汽车轻量化的一个重要方面，因此通过轻量化技术对驱动桥壳的质量进行优化，对提高整车操作稳定性和舒适性、降低制造成本及节能减排等都具有重要的意义。
　　本文在研究驱动桥壳受力特性及轻量化技术的基础上，针对某重型载重汽车的驱动桥壳进行了轻量化的研究。主要完成工作如下:
　　(1)将三维CAD软件UG和有限元分析软件ANSYS Workbench结合起来，完成了从驱动桥壳三维几何建模的建立到桥壳有限元模型的生成。
　　(2)通过分析驱动桥壳在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力、最大侧向力四种典型工况下静力分析，得出其的应力与变形图，结果表明该驱动桥壳在重型载重汽车各种行驶条件下是可靠的，且该桥壳结构在中央位置强度和刚度过剩，有进行轻量化的余地;通过模态分析获得驱动桥壳前六阶固有频率和振型，结果表明桥壳不会与路面激励产生共振，桥壳结构设计比较合理。
　　(3)以桥壳静力分析和模态分析的结果为基础，对驱动桥壳中央位置进行轻量化优化设计，结果表明轻量化后的桥壳减少的重量约为原桥壳重量的18.3％，并对优化后的驱动桥壳进行了强度验证和模态分析，表明轻量化后的桥壳提高了材料的利用率，降低了生产成本，同时优化后的桥壳应力与变形满足要求，并且结构合理，取得了良好的轻量化效果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 存在问题

1．5 主要内容和技术路线

2 重型载重汽车驱动桥壳有限元模型的建立

2．1 有限元分析简介

2．2 驱动桥壳结构

2．3 驱动桥壳几何模型的建立

2．4 驱动桥壳有限元模型的建立

2．5 本章小结

3 驱动桥壳结构性能的有限元分析

3．1 驱动桥壳的静力分析

3．2 驱动桥壳的模态分析

3．3 本章小结

4 驱动桥壳的轻量化设计

4．1 轻量化概述

4．2 ANSYS优化设计理论基础

4．3 驱动桥壳结构优化

4．4 驱动桥壳轻量化后的静力分析

4．5 轻量化后的模态分析

4．6 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况