【正文】 ，遠小于半軸套管屈服強度。橋殼較大等效位移發(fā)生在橋殼中部。 最大側(cè)向力工況本文中汽車的質(zhì)心較高,所以在發(fā)生側(cè)滑之前就已經(jīng)側(cè)翻,即汽車所能承受的最大側(cè)向力時就是汽車的將要側(cè)翻的狀態(tài),此時一側(cè)車輪的垂直載荷為零,所有的垂直載荷由另一側(cè)車輪承受,車橋受載較為嚴重。 本章小結(jié)本章分別對處于最大垂向力、最大牽引力、最大制動力、最大側(cè)向力等四種典型工況下的驅(qū)動橋殼進行了靜力計算，得到了幾種工況下橋殼各部位的應(yīng)力分布和位移情況。橋殼本體部分的應(yīng)力均較小，材料的強度十分富余，說明橋殼主體的厚度大,存在浪費的可能性,有必要對其進行更進一步的分析，以達到輕量化的目的。使用ANSYS模態(tài)分析可以確定一個結(jié)構(gòu)或者機器部件的振動頻率（固有頻率和振型）。得到前六階頻率幾乎為零。取一般情況下驅(qū)動橋殼所受到的約束，即約束左右輪距處節(jié)點Y、Z方向的位移，約束板簧座處節(jié)點X方向的位移和繞X軸的轉(zhuǎn)動。施加約束后，橋殼各階固有頻率都遠遠大于050HZ的敏感頻率范圍，正常行駛工況下不會發(fā)生共振，說明橋殼的結(jié)構(gòu)較為合理。汽車振動系統(tǒng)承受路面作用的激勵多為O一50Hz的垂直振動,本文研究的驅(qū)動橋殼前幾階模態(tài)固有頻率不在此范圍內(nèi),因此不會因路面激勵而引起橋殼的共振,橋殼結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理。由驅(qū)動橋殼靜力分析可知，幾種工況中，最大應(yīng)力發(fā)生在橋殼承受最大垂向力的工況下，為335MPa，此值遠遠小于半軸套管的屈服強度。對于驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以選取橋殼本體的厚度作為設(shè)計變量，取橋殼的最大應(yīng)力和等效位移作為狀態(tài)變量，使最大應(yīng)力不超過材料的屈服強度。本文計劃將橋殼本體的厚度由原來的15mm改變?yōu)?4mm，并且對改進后的模型進行靜力分析和動態(tài)分析，驗證其是否符合各項要求。橋殼本體部分應(yīng)力分布較為均勻，應(yīng)力較大區(qū)域相對于改進前明顯增多，在橋殼本體中部到右側(cè)彈簧座之間的的區(qū)域應(yīng)力較大，但都在323MPa以下，沒有超過材料的屈服應(yīng)力。分別對橋殼進行自由條件和約束條件下的模態(tài)分析，經(jīng)ANSYS計算可得，自由模態(tài)下橋殼七到十二階固有頻率為： 712階自由模態(tài)固有頻率階次789101112固有頻率(HZ) 約束模態(tài)前六階固有頻率階次789101112固有頻率(HZ) 通過與改進前的各階模態(tài)進行對比，可知改進后該驅(qū)動橋殼的前幾階固有頻率發(fā)生了一定的變化，但是變化的幅度不大，仍然都不在能夠引起振動的激勵范圍內(nèi),所以改進后橋殼的特性振動依然是合理的。（2）對橋殼的構(gòu)造、類型、材料等進行了簡要介紹，并且分析了驅(qū)動橋殼在最大垂向力、最大牽引力、最大制動力、最大側(cè)向力等四種典型工況下的受力情況。（2）網(wǎng)格劃分的精度可以提高。（6）可使用軟件的優(yōu)化程序進行優(yōu)化設(shè)計，進一步對橋殼模型進行改進。劉老師盡管工作繁忙，但依然堅持定期檢查課題進展，及時地為我解答研究中遇到的問題。感謝我的家人和朋友們，是他們時刻鞭策我去努力，去奮斗。我將更加珍惜研究生階段的三年時光，始終恪守不怕困難，迎難而上的信念，爭取更大的進步。體會到研究過程中的困苦與不易，得到成果時的喜悅才更顯得彌足珍貴。另外，還要感謝韓為鐸同學(xué)，他樂于助人，勤學(xué)尚思，在課題研究過程中為我提供了大量的指導(dǎo)。同時，在畢設(shè)過程中老師和同學(xué)們都給與了我極大的幫助，他們讓我感受到了溫暖和鼓舞。（4）沒有對焊縫進行分析。（4）在有限元分析的基礎(chǔ)上對橋殼部分部位進行了減薄處理，并且驗證了改進后的橋殼仍然滿足各項使用要求，減少了材料消耗。 7 總結(jié)與展望 本文的主要內(nèi)容 本文使用CATIA建立了某載貨車的驅(qū)動橋殼模型，并在ANSYS中對其進行了有限元分析，完成了橋殼的輕量化設(shè)計。因此可知，通過改進，在保證使用要求的條件下，明顯改善了橋殼應(yīng)力的分布狀況，尤其使橋殼本體的材料得到了較為充分的利用。如果分析結(jié)果中，橋殼的受力狀況得到改善，且依然滿足強度和，、剛度和振動條件，則認為改進后的橋殼結(jié)構(gòu)較為合理，輕量化的方案是基本可行的。這樣，可以使橋殼在滿足剛度和強度的條件下減輕重量，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。一般情況下，可以在對橋殼進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時達到輕量化的目的。分析表明，橋殼的各階固有頻率均大于路面作用和汽車振動系統(tǒng)的激勵頻率，說明正常工作條件下驅(qū)動橋殼不會發(fā)生由路面和汽車振動系統(tǒng)激勵所引起的共振，這對于保證汽車的平順性十分有利。在各種不同的工況下，橋殼的固有頻率可能會發(fā)生一定的變化，但各階固有頻率應(yīng)接近于上面所求出的頻率范圍。 前6階約束模態(tài)固有頻率階次123456固有頻率(HZ)由表中可見，由于受到約束，橋殼第一階固有頻率比自由模態(tài)下第一階固有頻率高。 712階自由模態(tài)的固有頻率階次789101112固有頻率(HZ)712階模態(tài)的振型如下： 第七階Z向彎曲振型 第八階Y向彎曲振型 第九階繞Y軸扭轉(zhuǎn)振型 第十階X向彎曲振型 第十一階繞Z軸扭轉(zhuǎn)振型 第十二階繞X軸扭轉(zhuǎn)振型路面作用與汽車振動系統(tǒng)的激勵多屬于O50HZ的垂直振動,本文研究的驅(qū)動橋殼前幾階模態(tài)固有頻率遠大于此激勵范圍,因此不會發(fā)生由路面激勵引起橋殼共振的情況,橋殼結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理。分塊法的操作方法是首先提取模態(tài)階數(shù),通常設(shè)置為12，然后再擴展模態(tài)階數(shù),設(shè)置為12,最后求解頻率范圍為0一IOOOHZ。對結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計避免共振或者使結(jié)構(gòu)以特定的頻率進行振動；可以了解結(jié)構(gòu)對于不同類型的動力載荷是如何響應(yīng)的；有助于在其它動力分析中估算求解動力參數(shù)。對于橋殼中的焊接部位，取母材70%的強度作為屈服強度，通過對比，可以看到焊接部位的強度仍然滿足要求。右側(cè)半軸套管及板簧處應(yīng)力較為集中，但都在148MPa以下，遠小于材料的屈服強度。橋殼本體部分的應(yīng)力均較小，在123MPa以下，遠小于橋殼本體的屈服強度。 最大牽引力工況汽車以最大加速度加速行駛時，在板簧支座處加載垂直向下的載荷和水平向后的載荷,ANSYS計算可得 Mises 應(yīng)力分布云圖和等效位移分布云圖： Mises 應(yīng)力分布云圖 等效位移分布云圖加速工況下，最大應(yīng)力發(fā)生在左右輪距處，為214MPa，遠小于半軸套管的屈服應(yīng)力。云圖上還標出了最大應(yīng)力和最大等效位移的大小和發(fā)生的位置，這為校核橋殼的強度和剛度提供了參考。本文按下表對驅(qū)動橋殼模型施加載荷和約束： 各工況下橋殼的加載方式與約束條件工況加載方式約束條件最大垂向力工況垂向力加載到兩板簧座上，方向垂直于板簧座約束橋殼一端輪距處節(jié)點X、Y、Z方向的平動，約束另一端輪距處節(jié)點的Y、Z方向的平動最大牽引力工況垂向力和縱向力均作用在板簧座上，垂向力垂直于板簧座，縱向力沿汽車運動相反的方向約束橋殼兩端輪距處節(jié)點Y、Z方向的平動，約束橋殼中間節(jié)點X方向的平動最大制動力工況垂向力和縱向力作用在板簧座上，垂向力垂直于板簧座，縱向力沿汽車運動方向，制動力矩作用于凸緣上約束橋殼兩端輪距處節(jié)點Y、Z方向的平動，約束橋殼中間節(jié)點X方向的平動最大側(cè)向力工況垂向力作用在板簧座上，側(cè)向力作用于側(cè)滑一端輪距處的節(jié)點上約束橋殼一端輪距處節(jié)點X、Y、Z方向的平動，約束橋殼一端輪距處節(jié)點Y、Z方向的平動， 4 驅(qū)動橋殼的靜力分析靜力分析計算在固定不變的載荷作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，它不考慮慣性和阻尼的影響，是有限元分析中最基礎(chǔ)的分析，本章將分析驅(qū)動橋殼在四種典型工況下的應(yīng)力和變形規(guī)律，找出橋殼潛在危險位置，為橋殼的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供參考和依據(jù)。本文中涉及的載荷形式主要是集中力、扭矩和均布載荷。（4） 施加載荷與約束。所劃分的網(wǎng)格如下如下： 橋殼網(wǎng)格劃分（3）定義材料屬性。橋殼本體部位的結(jié)構(gòu)和鋼板彈簧座等部分的形狀較為復(fù)雜，采用solid187四面體單元進行劃分。對于本文中討論的驅(qū)動橋殼，選取solid185和solid187兩種實體單元。在結(jié)構(gòu)的危險部位以及應(yīng)力較為集中或變化較快的部位，可將網(wǎng)格劃分密集一些；而在結(jié)構(gòu)的非關(guān)鍵部位及應(yīng)力變化較小的部位，可以將網(wǎng)格劃分得稀疏一些。高階單元具有節(jié)點數(shù)多，精度更高的特點。當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量增加時，計算精度一般會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加。建立驅(qū)動橋殼的有限元模型需進行如下步驟：（1） 導(dǎo)入三維模型。流場分析的類型包括CFD、聲學(xué)分析、容器內(nèi)流場分析、流體動力學(xué)耦合分析。熱分析的類型包括相變、內(nèi)熱源、熱傳導(dǎo)、熱對流及熱輻射。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航天航空、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。（3）碰撞與安全性分析。汽車結(jié)構(gòu)的有限元分析體現(xiàn)在：一，在汽車設(shè)計中對所有的結(jié)構(gòu)件、主要機械零部件的剛度、強度和穩(wěn)定性進行分析；二，在汽車結(jié)構(gòu)分析中普遍采用有限元法來進行各構(gòu)件的模態(tài)分析，計算出各構(gòu)件的動態(tài)響應(yīng)，可以真實地描繪出各部件的動態(tài)過程；三，在靜力分析和動態(tài)分析的基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使結(jié)構(gòu)在保證使用要求的同時減少材料使用，降低產(chǎn)品成本。 有限元分析在汽車設(shè)計中的應(yīng)用CAE作為一項跨學(xué)科跨行業(yè)的數(shù)值模擬分析技術(shù)，越來越受到科技界和工程界的重視，在汽車工業(yè)研究中的應(yīng)用也越來越廣泛。 （2）CAE可以直觀地顯示目前還不易觀測到的，說不清楚的一些現(xiàn)象。如果有這樣一種分析工具，可以在試制樣品之前就對詳細設(shè)計得到的產(chǎn)品方案進行仿真模擬，及時發(fā)現(xiàn)和改進問題，就能有效地消除設(shè)計中的盲目性，基本上能夠在詳細設(shè)計過程中就擬定最終的比較可靠的產(chǎn)品方案。 傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計流程圖 從圖中可以看出，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流