汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析

模态

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文章编号：1001-3997（2010）02-0042-02

机械设计与制造

MachineryDesign＆Manufacture

第2期2010年2月

汽车驱动桥桥壳强度与模态的有限元分析

2

陈国荣1，唐绍华1

（1南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009）（2南京航空航天大学机电学院，南京210016）

Finiteelementanalysisofstrengthandmodalonautomotivedriveaxlehousing

2

CHENGuo-rong1，，TANGShao-hua1

（1NanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009，China）

【摘

要】介绍了汽车驱动桥桥壳结构强度和模态有限元分析的研究背景，论述了ANSYSWork－

bench软件的有限元分析功能和优点。采用三维CAD软件UG建立了汽车驱动桥桥壳的三维几何模型，然后将其导入ANSYSWorkbench软件中进行了结构强度和模态有限元分析。仿真结果表明，汽车驱动桥桥壳的强度满足设计要求，并且具有良好的抗振性。

关键词：汽车驱动桥桥壳；强度；模态；有限元分析

【Abstract】Thefiniteelementanalysisresearchbackgroundofstrengthandmodalonautomobileandthefiniteelementanalysisfunctionandadvantageofdrivingaxlehousingstructuralwasintroduced，

ANSYSWorkbenchsoftwarewaselaborated.ThethreedimensionalgeometrymodelofautomobiledrivingThenthestructuralaxlehousingwasestablishedbyusingthethreedimensionalCADsoftwareUG，

tionresultindicatsthattheautomobiledrivingaxlehousingstrengthsatisfiesthedesignrequest，andhasthegoodvibration-proof.

Keywords：Automobiledrivingaxlehousing；Strength；Modal；Finiteelementanalysis

（2NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China）

strengthandthemodalfiniteelementanalysiswascarriedoninANSYSWorkbenchsoftware.Thesimula－

工作时它的受载情形相当复杂：在承受自身的减速器、差速器和半轴等组件重量的同时，同从动桥一起支承车架及其上的各总成质量；行驶时，还将承受由车轮传来的牵引力、制动力力、侧向力、垂向力并经悬架传给车架。因此对驱动桥的关键零件桥壳设计提出了严格要求，即满足足够的强度和刚度且质量小的基础上，应使其结构型式尽可能便于制造、拆装和调整。

驱动桥桥壳分为整体式桥壳、分段式桥壳、组合式桥壳3类。整体式桥壳因具有较大的强度和刚度，且便于主减速器的装配、调整和检修，在各类汽车上得到了广泛使用。但是由于其形状复杂，因此应力求解和振动分析比较困难。查阅有关汽车设计文献，实验法、分析模型简化法。驱动桥桥壳的传统设计方法有图解法、

这些设计方法都存在一定的缺陷。近年来，许多研究人员利用有限元方法对桥壳进行了设计计算及优化。因此将以某汽车上使用的整体式桥壳为研究对象，对其进行结构强度和模态有限元分析。

1基于ANSYS软件的结构有限元分析

ANSYS软件是融合结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。有限元法是一种采用计算机求解结构静、动态力学特性等问题的数值解法。由于有限元法具有精度高、适应性强以及计算格式规范统一等优点，故在短短50多年间已广泛应用于机械、航空宇航、汽车、船舶、土木、核工程及海洋工程等

＊来稿日期：2009-04-13

中图分类号：TH122文献标识码：A

驱动桥作为汽车四大总成之一，因位于动力传动系的末端，

CAD模型库CAD软件Pro/E,

UG,Catia,SolidWorks

…

参数

参数管理器ANSYSAPI用户APIWokbenchGUICAD连接器

FEA求解器ANSYSLS-DYNAABAQUSNASTRAN

…

许多领域，已成为现代机械产品设计中的一种重要工具。特别是随着计算机技术的发展和软、硬件环境的不断完善以及高档计算机和计算机工作站的逐步普及，为ANSYS的推广应用创造了良好的条件，并展示出更为广阔的工程应用前景。ANSYSWork－benchEnvironment（AWE）是ANSYS公司开发的新一代协同仿真环境，如图1所示。它能直接读入各种CAD软件的零件模型，并在其统一环境中实现任意模型装配和CAE分析。整合相同或不同CAD软件模型数据得到CAE分析用的CAD模型库，这些模型库保留CAD中的设计参数，并通过连接技术实现与CAD的软件之间的共享，其优点是任何CAD和CAE人员对设计的改变都立即反映到对方软件环境中，从而实现设计与仿真的同步协同。

图1基于ANSYSWorkbench的协同仿真环境

AWE的协同开发环境可以很好地实现对设计、仿真分析和试验的协同和管理，使设计人员、分析人员以及试验人员甚至管理人员能够实现在同一个平台上同时工作和交流协同。在同一平台下，不仅实现对CAD和CAE等各软硬件以及数据等资源的整

＊基金项目：国防科工委十一五军品配套研制项目（JPPT-115-2-1233）