【正文】 part, automobile39。通過對驅(qū)動橋殼的力分析，找到了驅(qū)動橋殼最大應(yīng)力和最容易引起斷裂的部位。本論文首先利用Unigraphics軟件對驅(qū)動橋殼進行合理地三維建模，然后將其以Parasolid的格式導入ANSYS軟件并以靜、動態(tài)分析理論為基礎(chǔ)做有限元分析，得出橋殼在三種典型工況下的應(yīng)力分布和變形結(jié)果以及在自由狀態(tài)下的14階固有頻率和振型。關(guān)鍵詞：驅(qū)動橋殼；Unigraphics； ANSYS；有限元分析ABSTRACTBeing the automobile39。人類社會及人們生活的“汽車化”，大大地擴大了人們?nèi)粘；顒拥姆秶铀倭说貐^(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，加快了人們的活動節(jié)奏，促進了世界經(jīng)濟的大發(fā)展，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會”這樣一個嶄新的時代。對于我們這樣一個發(fā)展中的國家來說，汽車已成為國民經(jīng)濟以及各項事業(yè)和人民生活、學習、工作、生產(chǎn)等活動中不可缺少的交通工具。另外，汽車行駛中釋放的COx、NO、S0鉛微粒和碳微粒等有害物質(zhì)對人們的身體健康和生活環(huán)境造成了極大危害。輕量化有兩種途徑，一是應(yīng)用輕金屬、現(xiàn)代復合材料等低密度材料，達到減重目標；二是仍然使用鋼材，但對結(jié)構(gòu)型式進行優(yōu)化，在保證承載能力和舒適性的前提下減輕質(zhì)量。而普通的非斷開式驅(qū)動橋的質(zhì)量在很大程度上取決于橋殼的結(jié)構(gòu)，因此，減少驅(qū)動橋橋殼的質(zhì)量是車輛輕量化的重要一條途徑。汽車產(chǎn)品開發(fā)的一個重要手段就是變型設(shè)計，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持其基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進行一定范圍內(nèi)的變動和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場需求的新產(chǎn)品。但這種方法不可避免的經(jīng)驗性、局限性和盲目性已經(jīng)暴露出來。驅(qū)動橋橋殼是一個十分復雜的結(jié)構(gòu)，用經(jīng)典力學方法不可能得到精確的解答，特別是在設(shè)計初期，又不可能有實測數(shù)據(jù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有限元法是一種現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)計算方法。借助以計算機技術(shù)為核心的現(xiàn)代設(shè)計方法使驅(qū)動橋殼設(shè)計更豐富深入合理。許多專家對此問題做過深入研究，提出了寶貴的方案，但最終都傾向于從結(jié)構(gòu)上解決問題。汽車行駛時,承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩并經(jīng)懸架傳給車架等。根據(jù)經(jīng)驗，它們的損壞大部分都是由于外界激勵的頻率達到車橋固有頻率產(chǎn)生的共振引起的較大動應(yīng)力而造成的。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，汽車的設(shè)計和開發(fā)也日益向智能化、環(huán)?；?低排放、輕污染)、安全化以及結(jié)構(gòu)設(shè)計輕量化的方向發(fā)展。安全工作的也是一個重要方面。本文研究的對象是非斷開式驅(qū)動橋橋殼(也稱整體式橋殼)。(2)通過對橋殼的幾何模型的網(wǎng)格劃分，更深入理解模型假設(shè)和簡化的方法。在實際行使中，作用在驅(qū)動車輪上的牽引力、制動力、橫向力，也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或者車廂上的。整體式橋殼是橋殼與主減速器殼分開制造，二者用螺栓連接在一起。 驅(qū)動橋橋殼的作用驅(qū)動橋橋殼是汽車上重要的承載件和傳力件，作為具有廣泛應(yīng)用市場的非斷開式驅(qū)動橋的橋殼不僅支承汽車重量，將載荷傳遞給車輪，而且還承受由驅(qū)動車輪傳遞過來的牽引力、制動力、側(cè)向力、垂向力的反力以及反力矩，并經(jīng)懸架傳給車架或車身。驅(qū)動橋的設(shè)計是否合理直接關(guān)系到汽車使用性能的好壞。(4) 在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動效率。(8) 設(shè)計中應(yīng)盡量滿足“三化”。(1) 通過靜力分析可以得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移分布情況。(3) 通過瞬態(tài)動力分析可以計算汽車結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的應(yīng)力、位移等物理量的響應(yīng)情況。對于斷開式驅(qū)動橋來說，由于其主減速器殼裝在車架或車廂上，這樣，主減速器、差速器、全部傳動軸的部分質(zhì)量都轉(zhuǎn)化為懸掛質(zhì)量，大大地減少了汽車的非懸掛質(zhì)量，加之又配以獨立懸架，因此顯著地提高了汽車行駛平順性。驅(qū)動橋的噪音主要來自齒輪及其它傳動機件。應(yīng)采用能以幾種典型的零部件、以不同方案組合的設(shè)計方法和生產(chǎn)方式達到驅(qū)動橋產(chǎn)品的系列化或變型的目的，或力求做到將某一基型的驅(qū)動橋以更換或增減不多的零件，用到不同性能、不同噸位、不同用途并由單橋驅(qū)動到多驅(qū)動橋的變型汽車上。有限元法是將連續(xù)體理想化為有限個單元集合而成，其基本思想——離散化概念早在40年代就已經(jīng)提出來了。60年代中、后期國外數(shù)學家開始介入對有限單元法的研究，促使有限單元法有了堅實的數(shù)學基礎(chǔ)。事實也證明，有限元方法從出現(xiàn)至今50多年間，其發(fā)展歷程經(jīng)歷了從線彈性到彈塑性到彈粘塑性，從解決小變形問題到大變形問題，從靜力問題到復雜的動力接觸問題、穩(wěn)定問題和波動問題。有限單元法的基本原理以結(jié)構(gòu)力學中的位移法為基礎(chǔ)，把復雜的結(jié)構(gòu)或連續(xù)體看成有限個單元的組合，各單元彼此在節(jié)點處聯(lián)結(jié)而組成整體。有限元法求解一個具體問題時，：幾何模型離散單元分析整體分析求解未知節(jié)點位移 有限元分析過程圖 有限元分析軟件ANSYS的簡介ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。ANSYS軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且也可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析2. 結(jié)構(gòu)動力學分析結(jié)構(gòu)動力學分析用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。熱傳遞的三種類型均可進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。7. 流體動力學分析ANSYS流體單元能進行流體動力學分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。8. 聲場分析程序的聲學功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性?？蛇M行四種類型的分析：靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析[6,13]。一類是用有限元法進行模態(tài)分析，求解汽車結(jié)構(gòu)本身的動態(tài)特性，如固有頻率、振型等；另一類是用有限元法進行強迫響應(yīng)分析，即求解得到汽車結(jié)構(gòu)在動載荷作用下的響應(yīng)，這比靜力分析更接近于實際工作情況。(6) 車身內(nèi)的聲學設(shè)計：通過車身模態(tài)與整車模態(tài)的耦合，評價乘員感受的噪聲并進行噪聲控制。有限元法已廣泛應(yīng)用到驅(qū)動橋殼設(shè)計中。(2) 橋殼模態(tài)分析:通過計算，得到整個橋殼在自由狀態(tài)下的固有頻率和固有振型，以分析橋殼的動態(tài)特性。受力與約束條件處理恰當，就可以得到較理想的計算結(jié)果，且可以得到比較詳細的應(yīng)力和變形分布情況，以及應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力變化趨勢，這些都是傳統(tǒng)設(shè)計方法難以做到的。NNNNNNNNNNNN字。根據(jù)文獻。m；ig1——變速器I擋傳動比；ig0——驅(qū)動橋的主減速比；ηt——傳動系的傳動效率；rr——驅(qū)動車輪的滾動半徑。汽車的輪胎規(guī)格：。 ηt為傳動系的傳動效率, 。φ —驅(qū)動車輪與路面的附著系數(shù),計算時取0. 75～0. 8,取0. 8。第四章 驅(qū)動橋殼三維模型的建立和網(wǎng)格劃分 UG軟件簡介幾何模型的建立是整個有限元分析工作的第一步，也對以后的所有工作有著至關(guān)重要的作用，而建模的第一步則選用UG軟件進行三維建模。控機床。(4) 曲面設(shè)計采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計、汽輪機葉片設(shè)計等復雜曲面造型。 (6) 提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來。 三維建模(1) 驅(qū)動橋橋殼進行草圖繪制。 挖孔(5)做邊倒圓過度 邊倒圓過度(6)建出彈簧幾座長100mm，寬80mm，高15mm，并倒圓角形成所需的三維模型。為了得到較好的解答結(jié)果，所使用的單元應(yīng)盡可能地反映出實際中各種因素對其結(jié)構(gòu)力學特性的影響。離散而成的有限元集合體將代替原來的彈性連續(xù)體，所有的計算分析都將在這個計算模型上進行。為了建立正確合理的有限元模型，劃分網(wǎng)格時應(yīng)遵循以下基本原則：(1)網(wǎng)格數(shù)量：網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計算結(jié)果的精度和計算規(guī)模的大小。所以應(yīng)注意增加網(wǎng)格的經(jīng)濟性。靜力分析時，如果僅僅考慮變形，網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。如果計算的模態(tài)階次較高，則應(yīng)選擇較多的網(wǎng)格。而在計算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，為減小模型規(guī)模，則應(yīng)劃分相對稀疏的網(wǎng)格，這樣整個結(jié)構(gòu)便表現(xiàn)出疏密不同的網(wǎng)格劃分形式。疏密不同的網(wǎng)格對于應(yīng)力分析非常重要。選用高階單元可提高計算精度，因為高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結(jié)構(gòu)的曲線或曲面邊界，且高次插值函數(shù)可以更高精度地逼近復雜場函數(shù)，所以當結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則、應(yīng)力分布或變形很復雜時，可以選用高階單元。質(zhì)量太差的網(wǎng)格甚至會中止計算。劃分后需要檢查網(wǎng)格，避免不良網(wǎng)格造成運算終斷、程序出錯等現(xiàn)象。為保證位移協(xié)調(diào)，一個單元的節(jié)點必須同時也是相鄰單元的節(jié)點，而不應(yīng)是內(nèi)點或邊界點，相鄰單元的共有節(jié)點具有相同的自由度性質(zhì)。針對本課題所研究的橋殼結(jié)構(gòu)，需要在厚度較薄的區(qū)域、關(guān)鍵危險點的區(qū)域、截面突變易產(chǎn)生應(yīng)力集中的區(qū)域以及施加約束或載荷處的區(qū)域進行較為精細的網(wǎng)格劃分，所以采用智能網(wǎng)格劃分的方法。不同的材料因強度不足而引起的失效現(xiàn)象是不同的。同時，衡量受力和變形程度的量又有應(yīng)力、應(yīng)變和變形能等，人們綜合分析材料的失效現(xiàn)象和資料，對強度失效提出各種假設(shè)，認為材料之所以按某種方式（斷裂或屈服）失效，是應(yīng)力、應(yīng)變或變形能等因素中某一因素引起的。在材料力學中作為強度理論使用時，常稱為第四強度理論作為應(yīng)用最廣泛的屈服條件，Von Mises屈服條件考慮了中間主應(yīng)力對屈服條件的影響，通常用于可延展材料的失效準則。驅(qū)動橋橋殼左右兩端添加X,Y,Z三個方向的平動約束，單元體SOLID 本身不需要添加轉(zhuǎn)動約束。零件的強度分體積強度和表面強度，前者是；拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)等涉及零件整個體積的強度，后者是指擠壓、接觸等涉及零件表面層的強度。 mm。根據(jù)驅(qū)動橋橋殼垂直彎曲剛度試驗評價指標規(guī)定。查看第一主應(yīng)力分布。 等效應(yīng)力云圖該設(shè)計所用材料的需用應(yīng)力的值為400MPa，比上圖中最大的應(yīng)力83MPa大得多，所以該設(shè)計符合縱向工況。： 橋殼受力簡圖(2) 結(jié)構(gòu)分析查看， mm。 等效位移云圖查看第一主應(yīng)力分布，第一主應(yīng)力最大值為359MPa。 等效應(yīng)力云圖由上面得應(yīng)力分布圖可知，最大應(yīng)力為823MPa，已遠遠超過了需用應(yīng)力400MPa，故不符合設(shè)計要求。 Z軸方向的位移云圖查看等效位移云圖。 第三主應(yīng)力云圖查看等效應(yīng)力云圖，最大應(yīng)力為117Mpa。同時，約束左 右兩側(cè)鋼板彈簧座處三個方向的平動。 Z軸方向位移云圖查看等效位移云圖。 第三主應(yīng)力云圖查看等效應(yīng)力云圖，最大應(yīng)力為120Mpa。(2) 最大牽引力狀況下,優(yōu)化前后兩次位移以及應(yīng)力比較結(jié)果如下表51和52。對驅(qū)動橋橋殼優(yōu)化前后參數(shù)對比后可知，優(yōu)化后的驅(qū)動橋橋殼的位移變形和主應(yīng)力都有較大減少，符合強度要求。車輛在運行過程中，由于路面不平度和輪胎不平衡所產(chǎn)生的激勵，橋殼會受到一定動載荷的作用。模態(tài)分析是用來研究結(jié)構(gòu)振動特性的一種方法。在結(jié)構(gòu)動力學中，振動系統(tǒng)的特性可以用模態(tài)來描述，表征模態(tài)的各階參數(shù)是振動系統(tǒng)的各階固有頻率、固有振型、模態(tài)剛度、模態(tài)質(zhì)量和模態(tài)阻尼。其作用表現(xiàn)在：1．獲取結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，如汽車驅(qū)動橋橋殼，承受來自地面的激勵，通過模態(tài)分析，查看其固有頻率是否與地面的激勵頻率相接近，以避免發(fā)生共振；2．利用固有頻率和模態(tài)去指導動力響應(yīng)分析(瞬態(tài)響應(yīng)、瞬態(tài)譜響應(yīng))，模態(tài)分析是利用模態(tài)疊加法進行結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng)分析的前提；3．利用模態(tài)分析結(jié)果可以找出結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)；4．模態(tài)分析的結(jié)果同實驗模態(tài)分析的結(jié)果相比較，可以有效地驗證有限元模型的正確性；5．由于模態(tài)反映了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的固有特性，因而利用模態(tài)分析可以對變型設(shè)計的結(jié)果進行定性分析。ANSYS在求解上面的方程常用的方法，有分塊法，子空間法、縮減法、非對稱法等.(1) 分塊法：它采用分塊的Laozs算法，對計算某系統(tǒng)特征值譜所包含的一定范圍內(nèi)的固有頻率時特別有效，適用于大型對稱值求解問題，且比子空間法具有更快的收斂速度。本設(shè)計采用分塊法，進行自由模態(tài)分析，來確定該橋殼的固有頻率和振型。 第八階頻率及位移云圖第八階模態(tài)振型， Hz。 第十階固有頻率及位移云圖第十階模態(tài)振型。 第十二階固有頻率及位移云圖第十二階模態(tài)振型，其模態(tài)振型表現(xiàn)為沿X軸的扭轉(zhuǎn)，和臺架試驗的振動方向一致。而其他模態(tài)的固有頻率都遠遠高于50Hz更不會引起橋殼共振，并以上都與臺架試驗的振動方向一致。當然我們進行的約束模態(tài)計算是采取了臺架試驗中的約束情況，而真實的汽車行駛時的橋殼工況比較復雜，包括與后懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等多系統(tǒng)綜合力系的作用，所以建議應(yīng)對整個后懸掛進行模態(tài)有限元計算。全文主要工作如下：1．三維實體造型：依照結(jié)構(gòu)CAD圖紙，在UG軟件中建立橋殼的三維實體模型。建議適當加粗其截面尺寸或使用屈服強度更高的材料。橋殼后蓋、半軸套管內(nèi)端直徑漸變處和鋼板彈簧座附近應(yīng)力值和變形均不大，可以在保證足夠的強度和剛度條件下，適當縮小部分尺寸，以減小橋殼質(zhì)量。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。我也要感謝我的父母和親人，他們在我這么多年學業(yè)中給了我莫大的鼓勵、關(guān)愛和支持。此外，這些參數(shù)會隨乘客的數(shù)量和不同負載情況不同而不斷變化。然后，把這兩個估計算法相結(jié)合，使用遞歸最小二乘方法提取車輛質(zhì)量信息。調(diào)整現(xiàn)有控制器具有的最壞情況下的控制參數(shù)，以此能顯著降低處理性能。Vahidi 等。朱等人提出了遞推最小二乘算法在線估計汽車質(zhì)量和氣動系數(shù)[11]。在這項研究中，對車輛質(zhì)量在線和簡單的估算系統(tǒng)的開發(fā)，使它可以應(yīng)用于在各種條件下的駕駛。最后，這兩種算法相結(jié)合，再使用遞歸最小二乘方法提取車輛質(zhì)量信息。y=T性能系數(shù)可以使用泵和渦輪轉(zhuǎn)速比的實驗數(shù)據(jù)來計算。在前輪驅(qū)動車的情況下，可測后輪速度從來自CA