【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 解及多場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一；2）強(qiáng)大的求解功能。ANSYS提供了數(shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器；3）強(qiáng)大的非線性分析功能。ANSYS具有強(qiáng)大的非線性分析功能，可進(jìn)行幾何非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析；4）智能網(wǎng)格劃分。ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，能根據(jù)模型的特點(diǎn)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格；5）良好的優(yōu)化功能。利用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，用戶可以確定最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；用ANSYS的拓?fù)鋬?yōu)化功能，用戶可以對(duì)模型進(jìn)行外型優(yōu)化，尋求物體對(duì)材料的最佳利用；6）可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)耦合功能。ANSYS可以實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合分析，研究各物理場(chǎng)間的互相影響；7）提供與其它多種程序接口。ANSYS提供了與多數(shù)CAD軟件及有限元軟件的接口程序，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和交換，如Pro/E、UG、CATIA、NASTRAN、AutoCAD、IDEAS等；8）良好的用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境。ANSYS開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)使用戶可以利用APDL語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 研究意義及主要內(nèi)容在橋殼的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往采用類比方法，對(duì)已有產(chǎn)品加以改進(jìn)，然后進(jìn)行試驗(yàn)、試生產(chǎn)。為安全起見(jiàn)，一般要加大安全系數(shù)，這使得生產(chǎn)周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)成本增加，而且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品往往質(zhì)量過(guò)大。本課題用有限元法分析驅(qū)動(dòng)橋殼，為以后驅(qū)動(dòng)橋殼減重、優(yōu)化等奠定一定基礎(chǔ)。（1）學(xué)習(xí)和掌握 CAD 軟件 UG，利用 UG建立驅(qū)動(dòng)橋的幾何模型，為建立驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元模型奠定基礎(chǔ)。（2）使用 ANSYS 軟件對(duì)在 3 種典型工況下的橋殼進(jìn)行靜態(tài)分析，得到橋殼的應(yīng)力和位移分布規(guī)律。（3）通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，總結(jié)利用ansys軟件進(jìn)行有限元靜力分析和模態(tài)分析的一般步驟和規(guī)范，并建立相應(yīng)的有限元分析工況。（4）對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行靜態(tài)分析和模態(tài)分析，分析所得到的結(jié)果，通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證建立的有限元模型的合理性，得出具有工程參考價(jià)值的結(jié)論，總結(jié)使用 ansys分析計(jì)算時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題及相關(guān)的解決辦法。 本章小結(jié) 本章節(jié)對(duì)汽車橋殼的分類、國(guó)內(nèi)外對(duì)橋殼研究情況作了簡(jiǎn)要介紹，然后對(duì)有限元法理論和ansys軟件，本課題的研究意義以及主要研究?jī)?nèi)容作了闡述。第二章 驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型的建立 建立幾何模型是進(jìn)行有限元分析工作的第一步，幾何模型既可以由 CAD軟件建立，也可以由有限元前后處理軟件直接建立?？紤]到驅(qū)動(dòng)橋殼一般是由不規(guī)則曲面組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，本章應(yīng)用 CAD 軟件 UG 建立某驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型，橋殼尺寸參數(shù)如下：壁厚 16mm，輪距 1830mm，板簧距 1040mm。 UG軟件介紹UG軟件是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造業(yè)的CAX（即CAD、CAE、CAM等的總稱）高端軟件。CAD（Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）一般是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、工程分析、繪圖等工作，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本的目的。CAE（Computer Aided Engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程分析）也是以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)仿真等工作，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的評(píng)定和檢查。CAM（ 計(jì)算機(jī)輔助制造，Computer Aided Manufacturing）是在計(jì)算機(jī)輔助下完成從準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，包括工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、NC自動(dòng)編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等1。除上述之外，UG也很容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)。UG的產(chǎn)品創(chuàng)新開(kāi)發(fā)技術(shù)和手段，主要包括：全集成、全相關(guān)、前瞻性、數(shù)字樣機(jī)、快速反映機(jī)制和知識(shí)工程（KBE）這6個(gè)方面。其中全集成包括數(shù)據(jù)與系統(tǒng)集成、功能集成、過(guò)程集成、信息集成、企業(yè)集成；全相關(guān)是指不僅能在產(chǎn)品內(nèi)部保持尺寸大小的相關(guān)性，而且還具有結(jié)構(gòu)形狀的相關(guān)，即幾何相關(guān)，更要具有過(guò)程相關(guān)；快速反應(yīng)機(jī)制的具體方面有兩個(gè)：逆向工程（RP）技術(shù)與快速成型（RP）技術(shù)，前者是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行空間三維測(cè)量以獲得海量數(shù)據(jù)并建立測(cè)量對(duì)象的數(shù)字模型；后者是利用數(shù)字模型快速建立對(duì)象的物理實(shí)體，用于評(píng)估、分析和作為模芯等。實(shí)現(xiàn)這些功能也是靠UG的各個(gè)模塊獨(dú)立并協(xié)同操作來(lái)完成。建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)，在保持其力學(xué)性能不變的條件下，對(duì)橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化：（1）將橋殼結(jié)構(gòu)中的圓角簡(jiǎn)化成直角，既有利于簡(jiǎn)化建模，也有利于有限元模型建立過(guò)程中提取中截面，便于采用板殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分；（2）忽略掉加油口、放油口、固定油管和導(dǎo)線的金屬卡、橋殼中部的開(kāi)口槽、板簧座處的中心孔等幾何特征[1617]；（3）假設(shè)半軸套管和驅(qū)動(dòng)橋殼是一體的，不是裝配的；（4）簡(jiǎn)化了受力小而又引起截面突變的部分，如忽略了半軸套管的臺(tái)階，將半軸套管視為等直徑的套管，忽略掉橋殼兩端軸承座處的臺(tái)階；（5）將一些不等厚的結(jié)構(gòu)假設(shè)成等厚度的。本文在 UG中建立的橋殼模型由橋殼本體、兩個(gè)板簧座、兩個(gè)半軸套管組成，如圖 21 所示。 橋殼幾何模型建模過(guò)程。（1）新建模型，選擇毫米（mm）單位，名稱qudongqiaoke，如圖。輪距1830mm,板簧中心距1040mm，故創(chuàng)建一側(cè)輪胎及板簧中心平面，如圖 （2） 單擊 草圖 ，選擇xoy平面為基準(zhǔn)平面，用圓、直線、圓角、快速修剪等命令繪制草圖，加尺寸約束，如圖。選擇鏡像命令，分別以x軸，y軸為鏡像中心鏡像曲線，得到得到橋殼本體草圖，如圖（3） 單擊完成草圖退出草圖模式，選擇拉伸命令，以所繪草圖為選擇曲線，開(kāi)始距離80，結(jié)束距離80，體類型實(shí)體，得到實(shí)體如圖。選擇邊倒圓命令，將圖所示邊倒圓，半徑20，如圖 （4） 以所繪實(shí)體一端面為平面，單擊草圖命令，繪Φ=160mm的圓，如圖。退出草圖模式，拉伸該圓，開(kāi)始值50，結(jié)束值220，體類型實(shí)體。（5） 選擇 插入—網(wǎng)格曲面—直紋面 命令，選擇相應(yīng)曲線，對(duì)齊方式為根據(jù)點(diǎn)，在圓柱與橋殼實(shí)體間創(chuàng)建實(shí)體，如圖（6） 單擊草圖命令，選擇輪距平面，創(chuàng)建Φ=120 mm圓，再拉伸，抽殼，創(chuàng)建一側(cè)半軸套，如圖。 （7） 創(chuàng)建半軸套與橋殼本體連接草圖，如圖。再拉伸，結(jié)束選項(xiàng)選擇對(duì)象為半軸套端面，如圖（8） 以板簧中心距平面為草圖平面，創(chuàng)建板簧座截面草圖，如圖。以該草圖進(jìn)行拉伸，開(kāi)始結(jié)束值為60、60，如圖。鏡像板簧座如圖 （9） 鏡像半軸套、直紋面等實(shí)體，形成完整驅(qū)動(dòng)橋殼實(shí)體。單擊求和命令，選擇所有實(shí)體，成為一個(gè)整體。（10） 單擊抽殼命令，要沖裁的面選擇橋殼兩端面，厚度16mm。（11） 單擊草圖命令，以xoy平面為基準(zhǔn)平面，創(chuàng)建 Φ=420的圓。再拉伸該圓，開(kāi)始結(jié)束選擇貫通，布爾選擇求差。 （12） 單擊求和命令，選擇所有實(shí)體，刀具體為板簧座體求和。驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型創(chuàng)建完畢，如圖 本章小結(jié)本章首先介紹了三維建模軟件UG，論述了驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型的簡(jiǎn)化處理，并詳細(xì)論述了運(yùn)用UG建立驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型的過(guò)程，為驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析做了準(zhǔn)備。第三章 驅(qū)動(dòng)橋殼靜力分析汽車驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一，其形狀復(fù)雜，而且汽車的行駛條件如道路情況、氣候條件及車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等又是千變?nèi)f化的，因此要精確地計(jì)算汽車行駛時(shí)作用于橋殼各處應(yīng)力的大小是很困難的。過(guò)去我們國(guó)家主要是靠對(duì)橋殼樣品進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)和整車行駛試驗(yàn)來(lái)考核其強(qiáng)度和剛度，有時(shí)還采用在橋殼上貼應(yīng)變片的電測(cè)方法，使汽車在選定的典型路面上滿載行駛，以測(cè)定橋殼的應(yīng)力。這些方法都是在橋殼有樣品的情況下才能采用，而且還都需要付出相當(dāng)大的人力、物力和時(shí)間。 靜力分析概述靜力分析包括對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行分析這兩方面。強(qiáng)度是指構(gòu)件或零部件在確定外力作用下，不發(fā)生破裂或過(guò)量塑性變形，即構(gòu)件或零件抵抗破壞的能力。強(qiáng)度是機(jī)械零件正常工作必須滿足的最基本要求。機(jī)械零件在工作時(shí)，不容許出現(xiàn)結(jié)構(gòu)斷裂或者塑性變形，也不允許發(fā)生表面損壞。強(qiáng)度是指零件抵抗這類失效的能力。零件強(qiáng)度分體積強(qiáng)度和面積強(qiáng)度。前者是拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)等涉及零件整個(gè)體積的強(qiáng)度。后者是指擠壓、接觸等涉及零件表面層的強(qiáng)度。在體積強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度中，又可以各自分為靜強(qiáng)度和動(dòng)強(qiáng)度。靜強(qiáng)度是指靜力時(shí)的強(qiáng)度；動(dòng)強(qiáng)度是指動(dòng)載荷作用下的強(qiáng)度。剛度分析是指構(gòu)件或者零部件在確定的外力作用下，不發(fā)生彈性形變或位移不超過(guò)允許的范圍，即構(gòu)件抵抗變形的能力。汽車在行駛過(guò)程中，受到的載荷情況是比較復(fù)雜的，其中彎曲和扭轉(zhuǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的壽命影響很大。如果驅(qū)動(dòng)橋殼的剛度不足，就可能產(chǎn)生開(kāi)裂的情況，影響整車的性能[15]。 靜力分析典型工況 驅(qū)動(dòng)橋殼在行駛中受力情況比較復(fù)雜，承受的力主要有垂直力、切向力（牽引力和制動(dòng)力）和側(cè)向力。計(jì)算時(shí)，我們通常將橋殼復(fù)雜的受力狀況簡(jiǎn)化為三類典型工況：車輪承受最大鉛垂力（沖擊載荷工況）；車輪承受最大切向力（最大牽引力工況）；車輪承受最大側(cè)向力（滿載側(cè)滑臨界工況即側(cè)翻）。只要在這