文档介绍：轻型汽车技术 2011(4)总 260 技术纵横 3
技术纵横
设计·研究
基于 ANSYS 的载重货车驱动桥壳的有限元分析
胡国强伍伟
(武汉理工大学汽车工程学院现代汽车零部件技术湖北省重点实验室)
摘要
驱动桥壳是汽车的主要承载构件,承受着多个方向的载荷和冲击,应具有足够的强
度、刚度和可靠性。本文利用 CATIA 建模软件建立解放 CA141 驱动桥壳的三维模型。采
用 ANSYS 分析软件对其进行了静强度、静态刚度特性分析,通过计算发现桥壳具有足
够的强度和刚度,对今后新产品的开发和优化设计提供了设计依据。
关键词:CA141 静强度静态刚度优化设计
CA141 驱动桥壳进行分析。
1 前言
随着汽车工业的发展,对汽车的性能要求越来 2 驱动桥桥壳几何模型的建立
越高,这使得传统的驱动桥桥壳设计计算方法已经建模时,尽量依实际几何模型建立实体模型,
无法满足现代汽车设计的要求。电子计算机的出现但根据桥壳的实际受载情况,有些细节可以省略或
以及有限元法的飞速发展为驱动桥壳结构性能的计简化,比如略去连接座上的螺栓孔、加油口、放油
算分析带来了新的革命。口,设半轴套管和驱动桥壳是一体的,不是装配的;
驱动桥壳是汽车的重要承载件和传力件,非断将桥壳结构中的圆角简化成直角,既有利于简化建
开式驱动桥壳支承汽车重量,并将载荷传给车轮。作模,也有利于有限元模型建立过程中提取中截面;
用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力、垂向力轴肩处的圆弧不能省略,因为此处可能正是应力集
也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此,驱动中的地方。所建实体模型如图 1 所示。
桥壳的使用寿命直接影响汽车的有效使用寿命。合
理地设计驱动桥壳,使其具有足够的强度、刚度和良
好的动态特性,减少桥壳的质量,有利于降低动载
荷,提高汽车CAMEO凯模CAE案例库行驶的平顺性和舒适性。
本文以有限元静态分析理论为基础,将 CAD 软
件 CATIA 和有限元分软件 ANSYS 结合起来,完
成了从驱动桥壳三维建模到有限元分析的整个过
程,得出了驱动桥壳在四种典型工况下的应力分布
和变形结果。计算证明,该桥壳满足强度要求,可以图 1 驱动桥桥壳几何模型
认为它在汽车各种行驶条件下是可靠的。在此基础
3 驱动桥桥壳有限元模型的建立
上,可以应用 ANSYS 的优化模块对其进行结构优
化,能大大提高材料的利用率,且应力分布更加合将在 CATIA 建立的驱动桥壳的三维模型,另存
理。实验表明该方法能大大缩短生产周期,对于产品为 model 格式文件,然后导入到 ANSYS 中,选择 Tet
的开发和改进具有非常重要的意义。本文将对解放 Solid187 单元,对其进行灵活划分网格,得到 4095
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个单元,8346 个节点。有限元模型如图 2 所示。添加式中 Temax———发动机最大转矩,为 860N·m
材料常数,该驱动桥壳材料为铸钢,根据 CATIA 模 ig1 ———变速器一档传动比,为
型单位换算关系,将刚导入的模型缩小一千倍。弹性 i0 ———驱动桥的主减速比,为