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汽车驱动桥桥壳的强度分析(有限元分析ANSYS)★(开题报告,答辩ppt,论文说明书33000字)

摘要

由于汽车的行驶工况比较复杂，驱动桥桥壳的强度和动态性能直接影响汽车运行安全，公道地设计桥壳也是提高汽车平顺性和舒适性的重要措施之1。因此，必须对桥壳强度、刚度和动态特性进行力学分析。

本文以有限元法静、动态分析理论为基础，使用有限元软件NXNastran，对上汽通用5菱D150驱动桥桥壳进行分析。为了得到更加准确的分析结果，本文提出了独创性的分析方案，即利用的分析模型引入了弹簧钢板，使驱动桥桥壳的分析计算建立在接近实际的工作环境中。依照此思想完成了从3维几何建模到有限元分析的全部进程白癜风反复发作怎么治疗，得出桥壳在最大铅垂力工况、最大制动力工况和最大侧向力工况3种典型工况下的应力散布和变形结果和在自由状态下的前20阶固有频率和振型。

本桥壳的有限元分析结果显示，桥壳内的最大Mises应力小于许用应力值，该桥壳满足强度要求，桥壳的每米轮距最大变形量小于国标规定的1.5mm/m满足刚度要求；计算得到的最低阶固有频率远大于路面鼓励频率，路面行驶不会引发桥壳共振癫痫病人不能吃什么。计算结果表明，在汽车各种行驶条件下该桥壳是安全可靠。并根据分析结果提出了桥壳的改进意见，使桥壳的设计最优化。

关键词:汽车驱动桥桥壳，有限元法，强度分析，模态分析

Abstract

Becausethedrivingconditionofthevehicleisverycomplex，thestrengthanddynamicperformanceofthedriveaxlehousingaffecttheoperationsafetyofthevehicle.Thereasonabledesignofthedriveaxlehousingisoneoftheimportancewaystoimprovetheridecomfort.Thus,itisnecessarytoanalyzethestrength，rigidityanddynamicperformanceofthedriveaxlehousing.

Basedonthestaticanddynamictheoryofthefiniteelementmethod，theaxlehousing-D150ofSAIC-GM-WulingisanalyzedbytheFEMsoftwareNXNastraninthispaper.Inordertoobtainmoreaccurateresultsoftheanalysis,thispaperpresentsananalysisoforiginalprogram.Analysismodelintroducedinthespringplate，sothattheanalysiscalculationoftheaxlehousingclosetotheactualworkingenvironment.Inaccordancewiththisthinkingcompletethewholeprocessfromthe3-Dmodelingtofiniteelementanalysis.Andgettheresultsofthestressdistributionanddeformationinthreeloadingcases:thedriveaxlehousingbearsthemaximumverticalforce,themaximumbrakingforceandthemaximumlateralforce.Andthefirsttwentynaturalfrequenciesandmodesunderthefreeconstraintareobtainedinthemodalanalysis.

TheresultsofthefiniteelementanalysisshowthatthemaximumMisesstressoftheaxlehousingislessthantheallowablestressvalue.Sotheaxlehousingmeetsthestrengthrequirement.Themaximumdeformationpermeterofthewheelcenterdistanceislessthan1.5mm/m,whichmeetsthestiffnessrequirementsinnationalstandards.Theminimumnaturalfrequencycalculatedisfarbiggerthanthefrequencyfromroadexcitation.Theresonanceoftheaxlehousingwon’thappenwhenthisautomobileistravelingonroad.Theanalyzedresultstellusthattheaxlehousingissafeandreliableunderallkindsofdrivingconditions.Andbasedontheresultsofanalysis，makeasuggesttoimprovethedriveaxlehousing,sothatthedriveaxlehousingdesignoptimization.

Keywords:automotivedriveaxlehousing,finiteelementmethod,strengthanalysis，modelanalysis

车桥是汽车的重要部件，其性能直接影响着汽车的整体性能。驱动桥壳的性能直接影响汽车的有效使用寿命和行驶的安全性。本论文基于D150驱动桥桥壳模型，对桥壳进行静力分析和模态分析，研究桥壳的静动态特性，为该系列驱动桥桥壳的优化设计和变型设计的可行性提供参考。

本课题为上汽通用5菱D150驱动桥桥壳的研究内容。

课题研究方法与主要内容

汽车驱动桥桥壳是汽车上的主要承载构件之1，其形状复杂，而汽车的行驶条件又是千变万化的，因此要精确地计算汽车行驶时作用于桥壳各处应力的大小是很困难的。通常情况下，在设计桥壳时多采取传统设计方法，这时候将桥壳看成简支梁并校核某特定断面的最大应力值。我国通常推荐：将桥壳复杂的受力状态简化成3种典型的计算工况，即当车轮承受最大的铅垂力时；当车轮承受最大切向力时；和当车轮承受最大侧向力时。只要在这3种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证，就认为该桥壳在汽车各种行驶条件下是可靠的。

有限单元法是1种现代化的结构计算方法，在1定条件条件下，它可以计算各种机械零件的几近所有几何部位的应力和应变。在国外，20世纪70年代以后，这类方法就逐步为汽车零件的强度分析所采取，对汽车驱动桥桥壳的强度分析也不例外，国内、外都曾用它分析过汽车驱动桥桥壳的静、动态强度问题，但对车桥厂而言，典型工况的有限元计算更具有现实的工程意义。本文以有限元法对5菱D150驱动桥桥壳进行了典型工况下的强度计算。

主要工作内容有：

(1)通过查阅文献资料，了解汽车驱动桥桥壳结构强度与模态分析这1领域的国内外研究现状及发展趋势，了解影响桥壳强度的主要因素；

（2）学习有限元的基本理论与概念，为后续工作奠定理论基础；

（3）研究使用UG高级仿真模块建立有限元模型的进程和步骤；

（4）对桥壳进行静态分析(3种典型工况的分析：最大铅垂力工况、最大制动力工况和最大侧向力工况)和模态分析(计算桥壳的振动模态和固有频率)；

（5）分析所得的结果，判断桥壳的强度水平。

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目录

1绪论1

1.1课题的来源、目的和意义1

1.1.1课题来源1

1.1.2课题目的1

1.1.3课题研究的背景及意义1

1.2汽车驱动桥桥壳分类与结构特点概述2

1.3国内外汽车驱动桥桥壳研究的发展与现状3

1.4课题研究方法与主要内容5

1.5本章小结6

2有限元理论基础及在汽车设计中的利用7

2.1有限元分析的理论基础7

2.1.1有限元分析法概述7

2.1.2有限元的基本思路8

2.1.3有限元的分析进程11

2.2有限元分析软件的介绍14

2.2.1有限元分析软件的利用发展14

2.2.2UG高级仿真介绍15

2.2.3本课题所用网格单元介绍[20]15

2.2.4NXNASTRANR软件介绍[20]18

2.3有限元法在汽车设计中的利用20

2.3哪些医院治疗癫痫好.1有限元法在汽车设计中的主要利用20

2.3.2有限元在汽车驱动桥桥壳的利用21

2.4本章小结22

3D150驱动桥桥壳有限元模型的建立23

3.1桥壳几何模型的建立23

3.2桥壳有限元模型的建立24

3.2.1有限元模型网格划分的基本原则24

3.2.2桥壳模型的网格划分25

3.2.3定义网格连接26

3.2.4定义曲面与曲面胶合27

3.3有限元模型建立终了28

3.4本章小结28

4驱动桥静力分析30

4.1驱动桥壳台架实验介绍30

4.1.1驱动桥桥壳垂直曲折刚度和垂直曲折静强度实验简介30

4.1.2垂直曲折刚度和垂直曲折静强度实验评估指标[25]31

4.2驱动桥在典型工况下的受力分析31

4.2.1驱动桥3种典型工况介绍32

4.2.2各工况下载荷与束缚处理，并分析求解。33

4.3本章小结42

５驱动桥壳的模态分析43

5.1模态分析的作用43

5.2模态分析理论44

5.3特点值解法[20]45

5.3.1特点值解法介绍45

5.3.2NXNASTRAN提供3类方法比较：47

5.4驱动桥壳模态分析有限元模型的建立47

5.5模态分析计算结果及结论48

5.5.1模态分析计算结果48

5.5.2模态分析结论51

5.6本章小结52

结束语53

致谢55

参考文献56