【正文】 公路條件的改善和物流業(yè)對(duì)車(chē)輛性能要求的變化，汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋技術(shù)已呈現(xiàn)出向單級(jí)化發(fā)展的趨勢(shì)，主要是單級(jí)驅(qū)動(dòng)橋還有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1) 單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋是驅(qū)動(dòng)橋中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低， 是驅(qū)動(dòng)橋的基本類(lèi)型，在貨車(chē)汽車(chē)上占有重要地位；(2) 貨車(chē)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)向低速大轉(zhuǎn)矩發(fā)展的趨勢(shì)，使得驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)比向小速比發(fā)展；(3) 隨著公路狀況的改善，特別是高速公路的迅猛發(fā)展，汽車(chē)使用條件對(duì)汽車(chē)通過(guò)性的要求降低。由圓錐行星齒輪式傳動(dòng)構(gòu)成的輪邊減速器，輪邊減速比為固定值2，它一般均與中央單級(jí)橋組成為一系列。目前的中央單級(jí)減速器趨于采用雙曲線螺旋傘齒輪，主動(dòng)小齒輪采用騎馬式支承， 有差速鎖裝置供選用。，噪聲小。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟1． 驅(qū)動(dòng)橋殼的建模 利用UG NX軟件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋殼的建模。 選題的背景和意義 本次設(shè)計(jì)的題目是《輕型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋建模與模態(tài)分析》。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度且質(zhì)量小，并便于主減速器的拆裝和調(diào)整。1 緒 論 本次設(shè)計(jì)的目的和意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的壯大，我國(guó)汽車(chē)擁有量越來(lái)越多。由于橋殼的尺寸和質(zhì)量比較大，制造較困難，故其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)在滿(mǎn)足使用要求的前提下應(yīng)盡可能便于制造。目前，我國(guó)汽車(chē)業(yè)已經(jīng)步入高速發(fā)展階段，不僅要求我們?cè)O(shè)計(jì)出更安全更便捷更新穎的交通工具而且還要求降低企業(yè)生產(chǎn)成本。2．有限元分析1）部件處理，如去掉不影響分析的特征、商標(biāo)等；2）網(wǎng)格劃分；3）部件添加材料屬性；4）添加受力、約束等（根據(jù)選擇解算器情況）；5）分析；6）后處理；7）報(bào)告。在該系列中，中央單級(jí)橋仍具有獨(dú)立性，可單獨(dú)使用，需要增大橋的輸出轉(zhuǎn)矩，使?fàn)恳υ龃蠡蛩俦仍龃髸r(shí)，可不改變中央主減速器而在兩軸端加上圓錐行星齒輪式減速器即可變成雙級(jí)橋。因此，汽車(chē)不必像過(guò)去一樣，采用復(fù)雜的結(jié)構(gòu)提高通過(guò)性；(4) 與帶輪邊減速器的驅(qū)動(dòng)橋相比，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，單級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械傳動(dòng)效率提高，易損件減少，可靠性提高。另外，弧齒錐齒輪與雙曲面錐齒輪相比，具有較高的傳動(dòng)效率，可達(dá)99%。3）為了嚙合平穩(wěn)，噪聲小和具有高的疲勞強(qiáng)度對(duì)于商用車(chē)一般不小于6。但齒面過(guò)窄，輪齒表面的耐磨性和輪齒的強(qiáng)度會(huì)降低。所以主動(dòng)錐齒輪選擇為左旋，從錐頂看為逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，這樣從動(dòng)錐齒輪為右旋，從錐頂看為順時(shí)針，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。差速器用來(lái)在兩輸出軸間分配轉(zhuǎn)矩，并保證兩輸出軸有可能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。于是，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)、制造方便、用于公路汽車(chē)上也很可靠等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛用于各類(lèi)車(chē)輛上。但一般不少于10。(6) 行星齒輪安裝孔的直徑及其深度L行星齒輪的安裝孔的直徑與行星齒輪軸的名義尺寸相同，而行星齒輪的安裝孔的深度就是行星齒輪在其軸上的支承長(zhǎng)度，通常取： （29） 式中：——差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩，N 驅(qū)動(dòng)橋殼驅(qū)動(dòng)橋殼的主要功用是支承汽車(chē)質(zhì)量，并承受有車(chē)輪傳來(lái)的路面反力和反力矩，并經(jīng)懸架傳給車(chē)身，它同時(shí)又是主減速器，差速器和半軸的裝配體。在進(jìn)行上述三種載荷工況下橋殼的受力分析之前，還應(yīng)先分析一下汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)橋殼最簡(jiǎn)單的受力情況，即進(jìn)行橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算。但拆裝、調(diào)整、維修很不方便，橋殼的強(qiáng)度和剛度受結(jié)構(gòu)的限制，曾用于輕型汽車(chē)上，但現(xiàn)已較少使用。 本次設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼類(lèi)型的選擇本次課題的研究對(duì)象是輕型汽車(chē)的后驅(qū)動(dòng)橋。它還可以對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，計(jì)算其受力特性、運(yùn)動(dòng)特性以及軌道跟蹤等。UG的Assembly Modeling模塊，采用并行工程技術(shù)提供一個(gè)有效的面向設(shè)計(jì)群體的裝配環(huán)境，零件模型在其所屬的裝配組合中可編輯和再描繪，零件模型的變化將自動(dòng)反映到相應(yīng)的裝配部件中，這樣就允許設(shè)計(jì)人員的工作與整個(gè)產(chǎn)品的進(jìn)程相關(guān)聯(lián)，因此保證了模型數(shù)據(jù)的集成性，避免了設(shè)計(jì)工作的重復(fù)。 驅(qū)動(dòng)橋殼實(shí)體模型的建立 橋殼實(shí)體模型建立的方法該橋殼為整體式橋殼,由鋼板沖壓焊接而成,主要由橋殼本體、半軸套管、后橋蓋總成、鋼板彈簧固定座總成、減振器下支架總成、后制動(dòng)底板固定法蘭等組成。  本次設(shè)計(jì)建立的驅(qū)動(dòng)橋殼模型如下：圖48 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼三維圖1圖49 汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼三維圖25 基于UG/NX 的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼模態(tài)分析 有限元方法概述 有限元法的發(fā)展有限元法作為一種數(shù)值計(jì)算方法，它的產(chǎn)生和發(fā)展卻是首先在工程應(yīng)用中取得突破。它將求解域看成是由許多稱(chēng)為有限元的小的互連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的 (較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿(mǎn)足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問(wèn)題的解。如去掉不影響分析的特征、商標(biāo)等；；；、約束等（根據(jù)選擇解算器情況）；；；。選擇求解器（本次分析用NX Nastran）、分析類(lèi)型（如Structural）和解決方案類(lèi)型（如Linear Statics）。 （7）應(yīng)用一材料到網(wǎng)格。 圖52 解算方案2. 理想化模型。如圖56：圖56 填充材料 橋殼結(jié)構(gòu)有限元分析 有限元分析方案　　后橋是汽車(chē)中的重要部件，它承受著來(lái)自路面和懸架之間的一切力和力矩，是汽車(chē)中工作條件最?lèi)毫拥目偝芍?，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成嚴(yán)重的后果。1. 約束的施加該約束在后橋兩端半軸套管處施加，為固定約束,如圖5圖59。圖513 一階模態(tài)云圖圖514 二階模態(tài)云圖圖515 三階模態(tài)云圖圖516 四階模態(tài)云圖圖517 五階模態(tài)云圖圖518 六階模態(tài)云圖圖519 七階模態(tài)云圖圖520 八階模態(tài)云圖圖521 九階模態(tài)云圖 驅(qū)動(dòng)橋殼的優(yōu)化設(shè)計(jì)以重量最小化為定義目標(biāo)，定義約束為許可應(yīng)力。本次設(shè)計(jì)對(duì)輕型汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼及部分主減速器、差速器做了三維建模，并利用UG ，并進(jìn)行了模態(tài)分析和參數(shù)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最后得出了不同厚度下驅(qū)動(dòng)橋殼的各階固有頻率，選出了最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)橋殼厚度。我在畢業(yè)論文的撰寫(xiě)過(guò)程中不僅學(xué)到了不少的知識(shí)，同時(shí)郭鵬老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的科學(xué)洞察力、高尚的道德情操、實(shí)事求是的學(xué)術(shù)作風(fēng)以及為人師表的風(fēng)范給了我巨大的啟迪、鼓舞和鞭策，并將成為我人生道路上的楷模。經(jīng)過(guò)迭代計(jì)算，得到一個(gè)最優(yōu)點(diǎn)，即在接近7mm殼厚時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋殼也滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求。圖58 載荷的施加 圖59 約束與載荷的施加根據(jù)建立的有限元分析模型，通過(guò)NASTRAN解算器，、圖511： 圖510 滿(mǎn)載荷條件下的位移云圖圖511 滿(mǎn)載荷條件下的應(yīng)力云圖其結(jié)果如下：,最大應(yīng)力出現(xiàn)在半軸套管約束處，,符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定?！　∵M(jìn)行分析、評(píng)估和校核的項(xiàng)目：　 (1)后橋殼垂直彎曲強(qiáng)度和剛度計(jì)算；　 (2)后橋總成模態(tài)分析，計(jì)算后橋殼總成的固有頻率及振型。因此，對(duì)三維模型去掉那些對(duì)分析影響不大的特征(如倒角、圓角等)和一些小孔。（9）求解模型。一旦使理想化部件激活，可以移去不需要的細(xì)節(jié)，如孔或圓角，分隔幾何體準(zhǔn)備實(shí)體網(wǎng)格劃分或建立中面。通過(guò)模型準(zhǔn)備后簡(jiǎn)化模型，可以有助于網(wǎng)格劃分，提高分析精度，縮短求解時(shí)間。由于大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。1954年，ArgrisJ．H．用系統(tǒng)的最小勢(shì)能原理得到了系統(tǒng)的剛度矩陣，使已經(jīng)成熟的桿件矩陣位移法可以用來(lái)分析連續(xù)介質(zhì)。因?yàn)閰?shù)化模型的部件三維模型中的建模細(xì)節(jié)(如螺栓孔、焊縫等)將影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格分布,增加網(wǎng)格的數(shù)量會(huì)導(dǎo)致模型過(guò)于復(fù)雜。（4）有限元分析模塊(GFEM FEA )UG的有限元分析模塊，提供采用自動(dòng)優(yōu)化帶寬的輪廓分塊解決公式，對(duì)線性靜力、振動(dòng)模態(tài)和穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)等工程問(wèn)題的有限元分析，設(shè)計(jì)師可以用任意方法進(jìn)行評(píng)估，從而及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷并加以排除。 UG軟件的主要功能模塊（1）實(shí)體造型模塊（Modeling ）UG的Modeling造型模塊將傳統(tǒng)的幾何建模(Solid Modeling)和基于約束的特征建模（Features Modeling ）、自由曲面建模（ Freeform Modeling）方法融為一體，形成“復(fù)合式建模工具” ，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，只要靈活運(yùn)用各種建模方法，結(jié)合拉伸(Extruded body )、旋轉(zhuǎn)(Body of Revolution )、沿軌