【正文】 (7) T= [ax－g sinroad g ] (8) = (9)參數(shù)向量包括車輛質(zhì)量，也可使用測量向量并輸出y來估計。在低滑范圍內(nèi)的縱向速度Vx可近似為自由滾動的車輪的速度。 Fx= (2)空氣動力反作用力Faero根據(jù)以下公式可以用Cdf的整個參數(shù)來表達(dá)Faero= (3) 旋轉(zhuǎn)反力Frolling和地面級別的影響力Fgrade可以由以下公式求得F=rollingmg cosroad (4)Fgrade=mg sinroad (5)將等式(3)至(5)代入式(1)后，并考慮到由于俯仰運動導(dǎo)致的加速度計信號偏移，使的縱向運動可以回歸形式以體現(xiàn)。第二種算法是基于橫向運動橫向質(zhì)量計算車輛使用橫向速度的估計。 介紹了一種自適式觀測器并利用四分之一的汽車縱向動力學(xué)來估計車輛的簧載質(zhì)量 [10]。特別是在運動型多用途汽車（SUVs），它們的參數(shù)會隨著車頂?shù)呢?fù)荷而顯著改變并會影響到汽車的過渡傾向。分類號：10,1243/09544070JAUTO991摘要：由于主動底盤控制器也日趨復(fù)雜和精密，這些控制器的性能對汽車的慣性參數(shù)是非常敏感的，如車輛質(zhì)量，質(zhì)心高度。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，特別是對ANSYS軟件的運用，也學(xué)到了做人的道理。3．建議改進(jìn)方案：由分析結(jié)果可知，結(jié)構(gòu)強度滿足設(shè)計要求，但橋殼結(jié)構(gòu)上的半軸套管處內(nèi)軸承位置應(yīng)力較大。通過對固有頻率的分析發(fā)現(xiàn)對于橋殼理論上不會在汽車正常行駛過程中和路面激振發(fā)生共振，橋殼設(shè)計的比較合理。其模態(tài)振型表現(xiàn)為橋殼沿Z軸向方向前后扭動，和彎曲試驗的振動方向一致。第七階模態(tài)主要是沿Z的正方向垂直彎曲振動，和臺架垂直彎曲試驗的彎曲方向一致，同時也比較接近汽車在正常使用中的受載工況。 ANSYS模態(tài)分析的方法典型的無阻尼模態(tài)分析求解的基本方程是經(jīng)典的特征值問題: 式中 為剛度矩陣； 為第1階模態(tài)的振型向量即特征向量；為第i階模態(tài)的固有頻率；則為質(zhì)量矩陣。 模態(tài)分析的作用模態(tài)分析，就是采用試驗分析或理論分析的方法來識別系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)[10]。第六章 驅(qū)動橋橋殼的模態(tài)分析驅(qū)動橋橋殼作為車身結(jié)構(gòu)的承載件和傳力件，其振動特性的優(yōu)劣對車身結(jié)構(gòu)乃至整車性能都有重要的影響。 MPa,，符合強度要求。 Y軸方向位移云圖查看Z軸方向位移。 第二主應(yīng)力云圖查看第三主應(yīng)力云圖。 第三主應(yīng)力分布云圖查看等效應(yīng)力分布，最大等效應(yīng)力為550MPa。同時，約束左右兩側(cè)的彈簧座三方向的平動。最大變形發(fā)生在橋殼中部，： 橋殼最大變形處查看驅(qū)動橋橋殼的應(yīng)力分布圖，分別查看第一方向、第二方向、第三方向主應(yīng)力分布圖。(3) 結(jié)構(gòu)分析結(jié)果查看三維實體需要查看三個方向的位移和總位移。彈簧支座所受的面載荷大小為：= (41)其中Z左右彈簧座上的壓力67571N，a1，a2為彈簧座的長和寬， MPa。而在實際工程中，構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)往往不是單向的，且失效現(xiàn)象比較復(fù)雜，經(jīng)過歸納，強度不足引起的失效現(xiàn)象主要還是屈服和斷裂兩種類型。由于有限元計算是將實物模型離散化為一個個單元，單元之間通過節(jié)點連接，最終是通過施加在節(jié)點上的約束和載荷而完成的，因此我們在劃分網(wǎng)格前應(yīng)充分考慮到以后添加約束和載荷位置的具體情況。當(dāng)模型中存在質(zhì)量很差的網(wǎng)格(稱為畸形網(wǎng)格)時，計算過程將無法進(jìn)行。(3)單元階次：許多單元都具有線性二次和三次等形式，其中二次或三次形式的單元稱為高階單元。在計算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位(如應(yīng)力集中處)，為了較好地反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律，需要采用比較密集的網(wǎng)格。在決定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)考慮分析數(shù)據(jù)的類型。 有限元模型網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分是建立有限元模型的一個重要環(huán)節(jié)，它要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，所劃分的網(wǎng)格形式對計算精度和計算規(guī)模產(chǎn)生直接影響。顯然，如果每個單元所代表的力學(xué)特性與實際結(jié)構(gòu)受力后這一小塊的力學(xué)特性越近似，計算出來的精確性就越高。首先在UG中建立起驅(qū)動橋殼的三維模型,在建立橋殼的有限元模型時,先對驅(qū)動橋殼實體作必要簡化,對主要承載件,均保留其原結(jié)構(gòu)形狀,以反映其力學(xué)特性,對非承載件進(jìn)行一定程度的簡化,在本次的三維建模中將橋橋殼兩端的螺栓孔省去。(3) 用基于特征（如孔、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計辦法，并能用參數(shù)驅(qū)動。外輪上的側(cè)向力Fy2o和內(nèi)輪上的側(cè)向力Fy2i分別為：Fy2i= Fx2oφ1 (38)Fy2o= Fx2iφ1 (39) 將具體數(shù)據(jù)代入上面四個式中求得內(nèi)側(cè)車輪上的垂直反力Fx2i=0，表明內(nèi)側(cè)車輪一翹起，所有的力都由外側(cè)車輪承受，則外側(cè)車輪的最大側(cè)向力Fx2o=Gφ1。 ig0為 驅(qū)動橋的主減速比, 。此時左右驅(qū)動輪除作用有垂向反力外, 還作用有地面對驅(qū)動車輪的最大切向反作用力(及牽引力) , 最大牽引力大小為:Pmax= Tmax ig1ig0ηt/rr (34)式中：Tmax——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，NM)560減速器傳動比 輪胎規(guī)格 驅(qū)動橋橋殼受力的典型計算工況汽車的行駛條件如道路情況以及汽車的運動狀態(tài)是復(fù)雜多變的，在實際行駛過程中的工況極其復(fù)雜，對于全浮式半軸的驅(qū)動橋橋殼的強度計算與半軸強度計算的三種載荷工況相同：1．汽車滿載行駛通過不平路面承受沖擊荷載時，車輪承受最大鉛垂力工況；2．汽車滿載并以最大牽引力行駛或緊急制動時，車輪承受最大切向力工況：3．汽車滿載側(cè)滑時，車輪承受最大側(cè)向力工況[3,20]；只要在這三種典型工況下，橋殼的強度得到保證，就認(rèn)為該橋殼在汽車的各種行駛條件下是可靠的， 受力簡圖： 橋殼受力簡圖圖中 Fx2i，F(xiàn)x2o——左右側(cè)車輪在水平面內(nèi)的牽引力或制動力；Fy2i，F(xiàn)y2o——內(nèi)外側(cè)車輪所受的側(cè)向力；Fz2i，F(xiàn)z2o——左右側(cè)車輪的地面垂直反力；hg，rr——分別為滿載質(zhì)心高度和車輪滾動半徑； 橋殼承受最大垂向力工況 此處省略方法是將橋殼兩端固定，在彈簧座處施加載荷，當(dāng)橋殼承受滿載軸荷時，橋殼不能出現(xiàn)斷裂和塑性變形[8]。(5) 汽車的斷裂力學(xué)、接觸力學(xué)以及汽車碰撞和被動安全性分析。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。3. 結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域： 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機械、微機電系統(tǒng)、運動器械等。由于單元能按不同的方式進(jìn)行組合，且單元本身又有不同的形狀，因此可以模型化幾何形狀復(fù)雜的求解域。在以后10年中有限單元法在國際上蓬勃發(fā)展起來。驅(qū)動橋也和其他汽車總成一樣，除了廣泛采用新技術(shù)外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中日益朝著“零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化”的方向發(fā)展及生產(chǎn)組織的專業(yè)化目標(biāo)前進(jìn)。非斷開式驅(qū)動橋的橋殼相當(dāng)于受力復(fù)雜的空心梁，它必須有足夠的強度和剛度，同時還應(yīng)盡量減小其重量，在設(shè)計中應(yīng)妥善地解決這兩種之間的矛盾。一般都是應(yīng)用有限元法對后橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值計算，分析的內(nèi)容主要包括靜力分析、特征值分析以及瞬態(tài)動力分析。(3) 齒輪及其它傳動件工作平穩(wěn)，噪聲小。這種橋殼易于鑄造，但維護(hù)主減速器和差速器時必須把整個橋拆下來，否則無法拆檢主減速器和差速器[1]。 汽車驅(qū)動橋橋殼概述驅(qū)動橋殼是汽車驅(qū)動橋的主要零件之一，作為主減速器、差速器和半軸的裝配基體，它是汽車的主要承載件和傳力件，支撐著汽車的荷重，并將載荷傳給車輪。本文對某中型商用車后橋橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模和數(shù)值分析，希望所得的分析數(shù)據(jù)對驅(qū)動橋橋殼的研發(fā)設(shè)計有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。研究驅(qū)動橋殼靜態(tài)和動態(tài)特性；有利于合理地減輕橋殼的質(zhì)量、降低動載荷，提高汽車行駛的平順性，具有重要的現(xiàn)實意義[3]。同從動橋一起支撐車架及其上的各總成質(zhì)量。國內(nèi)也出現(xiàn)很多利用有限元軟件對驅(qū)動橋橋殼建模并進(jìn)行強度和剛度計算的例子。過去，國內(nèi)驅(qū)動橋橋殼設(shè)計主要采用的手段是參考傳統(tǒng)樣車或者舊車型的樣品模式，這種方法不僅費用大、試制周期長、經(jīng)驗多于實踐、缺乏科學(xué)性，而且也不可能對多種方案進(jìn)行評價。當(dāng)今汽車制造業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是買方市場的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度日益加快。其中底盤輕量化是整個車輛輕量化的重要環(huán)節(jié)，而作為主要支承汽車荷重的驅(qū)動橋橋殼的輕量化研究是現(xiàn)在人們大量研究的課題之一。正是基于汽車工業(yè)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度大、時代性強，特別是快速的技術(shù)創(chuàng)新步伐和高投入、高產(chǎn)出的規(guī)模經(jīng)濟之特點，汽車工業(yè)已成為世界公認(rèn)的推動國民經(jīng)濟發(fā)展的火車頭。結(jié)果表明，該橋殼具有足夠的靜強度和剛度；最小非零固有頻率大于50Hz，不會引起橋殼共振。最后，利用研究成果對驅(qū)動橋殼的結(jié)構(gòu)和材料要求提出改進(jìn)措施，并解決驅(qū)動橋殼斷裂問題。汽車工業(yè)的振興能帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又支撐著汽車工業(yè)的振興。因此如何采用新技術(shù)、新材料、新工藝降低汽車耗油量，同時保證其良好的動力性、安全性和經(jīng)濟性己成為汽車工業(yè)發(fā)展的核心問題車輛輕量化是降低能量消耗，減少排放的最有效措施之一，并且減輕車輛自重還能夠減少原材料的消耗，降低車輛的生產(chǎn)成本。驅(qū)動橋是汽車中的重要部件，它承受著來自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車中工作條件最惡劣的總成之一，如果設(shè)計不當(dāng)，會造成嚴(yán)重的后果。這一方面造成局部材料強度余量較大而又無法及早判斷出材料浪費程度的情況；另一方面對車輛實際使用過程中出現(xiàn)的局部強度不足的闖題，只能采取“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的局部加強方案，而且需要進(jìn)行多次全面的實車試驗才能確定其有效性。例如，各斷面(彈簧座處、橋殼與半軸套管焊接處、輪轂內(nèi)軸承根部圓角處)的應(yīng)力不應(yīng)超過其材料的屈服極限。 課題研究的意義和目的汽車驅(qū)動橋殼(汽車后橋) 是汽車上的主要承載構(gòu)件之一,其作用要有:支撐并保護(hù)主減速器、差速器和半軸等,使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定。汽車的行駛狀態(tài)是復(fù)雜的，車橋要經(jīng)受各種復(fù)雜工況所產(chǎn)生的動態(tài)載荷，這些動態(tài)載荷產(chǎn)生的動應(yīng)力往往比靜態(tài)應(yīng)力大出很多倍，它們才是導(dǎo)致橋殼破壞的危險因素。 課題的來源和主要研究內(nèi)容綜上所述，驅(qū)動橋殼的設(shè)計分析水平對整車性能具有很大的影響，應(yīng)用有限元法進(jìn)行強度、剛度及模態(tài)等分析更是當(dāng)今分析方法的必然選擇。(4)對橋殼進(jìn)行靜態(tài)分析(四種典型工況的分析：最大鉛垂力工況、最大牽引力工況、最大制動力工況和最大側(cè)向力工況)和模態(tài)分析(計算橋殼的振動模態(tài)和固有頻率)，分析所得的結(jié)果，通過對比驗證建立的有限元模型的合理性[2,3]。分段式橋殼是橋殼與主減速器殼鑄成一體，且一般分為兩段由螺栓連成一體。(2) 外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 結(jié)構(gòu)強度分析要求汽車后橋的結(jié)構(gòu)強度是保證汽車安全性、可靠性的重要指標(biāo)，汽車后橋結(jié)構(gòu)強度分析也是CAE在汽車工程中應(yīng)用的一個重要方面。 汽車后橋設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)后橋設(shè)計時應(yīng)注意以下三方面：(1) 滿足汽車行駛的平順性和通過性由于在汽車行駛過程中，驅(qū)動橋的受力情況復(fù)雜。(3) 零件的標(biāo)準(zhǔn)化、部件的通用化、產(chǎn)品的系列化隨著汽車工業(yè)的發(fā)展及汽車技術(shù)的提高，驅(qū)動橋的設(shè)計、制造工藝都日益完善。Courant等人的5組論文探討了早期有限元法的理論，促成了有限元法的誕生。 有限元方法的分析過程有限單元法是將連續(xù)的區(qū)域離散為一組有限個且按一定方式互相聯(lián)系在一起的單元的組合體。ANSYS有限元軟件包是一個多用途的有限元法計算機設(shè)計程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。ANSYS可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機振動響應(yīng)分析。6. 電磁場分析主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運動效應(yīng)、電路和能量損失等。9. 壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對AC（交流）、DC（直流）或任意隨時間變化的電流或機械載荷的響應(yīng)。(4) 流場分析：用有限元法求解汽車流體力學(xué)問題，如應(yīng)用于汽車的空氣動力學(xué)計算。有限元法在橋殼設(shè)計過程中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：(1) 橋殼垂直彎曲的靜力分析：主要是計算橋殼的垂直彎曲強度和剛度。整備質(zhì)量（ kg）4850裝載質(zhì)量（ kg）5000最高車速（km/h）90軸距（mm）2500輪距(mm)1740最大功率（Kw）117最大扭矩(N為使計算簡化，不考慮側(cè)向力，僅按汽車作直線運動計算，另從安全系數(shù)方面作適當(dāng)考慮。M, ig1為變速器I檔傳動比,。外輪上的垂直反力Fx2o和內(nèi)輪上的垂直反力Fx2i分別為Fx2o=G（+φ1） (36