文档介绍：基于UG的拖拉机前驱动桥壳有限元分析
作者：江苏食品职业技术学院施华
拖拉机前驱动桥壳是四轮驱动拖拉机上主要承载构件之一;，其作用主要有：支撑并保护中 央传动、差速器和左右半轴等，使左右驱动车轮的轴向相对位置固定；同后桥一起支撑车 架及其上的各总成质量；拖拉机行驶时，承受由车轮传来的路面反作用力和力矩并经托架 传给车架等。前驱动桥壳应有足够的强度和刚度，便于主减速器的拆装和调整。由于其形 状复杂，应力计算比较困难。根据车辆设计理论，前驱动桥壳的常规设计方法是将前桥壳 看成一个简支梁并校核几种典型计算工况下某些特定断面的最大应力值，然后考虑一个安 全系数来确定工作应力，这种设计方法有很多局限性。近年来，随着UG、Pro/ENGINEER 等软件的推广，有限元方法显示出它的独特优点。本文中所研究的对象是某型号四轮驱动 拖拉机的前桥壳。
一、前驱动桥壳强度分析计算
1 •受力分析
可将前桥壳视为一空心横梁，两端经轮毂轴承支撑于车轮上，在前桥壳中间上方两侧有两 搭子，承受着来自拖拉机分配在前轮上的所有质量（含前配重质量）所引起的载荷；而沿 左右轮胎中心线，地面给轮胎一反力，受力如图1所示。
图1驱动前桥壳的受力简图
强度计算
根据拖拉机的工作情况，前桥壳强度计算可主要考虑三种典型的工况，只要考虑在这三种 载荷计算工况下前桥壳的强度得到保证，就认为该前桥壳在拖拉机行驶条件下是可靠的。
牵引力或制动力最大时，前桥壳两搭了处危险断面的弯曲应力o为：o=Mv/Wv+Mh/Who
式中,Mv是地面对车轮垂直反力在前桥壳搭了处断面引起的垂直平面弯矩；Mv=Yqb/2, b 为轮胎中心平面到搭子中心的横向距离；Mh是牵引力或制动力(一侧车轮上的)在水平面 内引起的弯矩,Mh=Fx2bo
前桥壳危险断面处的形状接近方形，其垂直平面与水平面弯曲抗弯截面系数Wv、Wh的计 算方法如图2所示。
Wv
Wh
图2断面形状及抗弯截面系数
当侧向力最大时，外轮和内轮上的垂直反力和Fz20、Fz2i以及前桥壳内、外搭了座处 断面的弯曲应力oi、oo之间的关系，分别为：
oi= (Fz2ib+ Fz2i(p1r) /Wv
cso- (Fz20b-Fz20(p1r) /Wv
其中，(p1为附着系数。
当拖拉机通过不平路面时，危险断面的弯曲应力为：o=KYqb/2Wv
式中k为动载荷系数。对于轿车，；对于货车，；对于越野车及拖拉机等, 。Yq是作用在前桥壳上所有垂直方向的载荷。
前桥壳的许用弯曲应力为300MPa〜500MPa,许用扭转切应力为150MPa〜400MPa。球
墨铸铁前桥壳取较小值，钢板冲压焊接前桥壳取较大值。
计算方法的局限性 上述前桥壳强度的传统计算方法，只能算出某一断面的应力平均值，而不能完全反映前桥 壳上应力及其分布的真实情况。因此，它仅用于对前桥壳强度的验算，或用作与其他车型 的前桥壳强度进行比较，而不能用于计算前桥壳上某点(例如应力集中点)的真实应力值。 使用有限元法对驱动前桥壳进行强度分析，只要计算模型简化得当，受力约束处理合理， 就可以得到比较详细的应力与变形的分布情况，这些都是上述传统计算方法所难以办到的。
二、有限元分析法计算
有限元法是工程领域中应用