【導讀】由于驅動橋殼是汽車的重要部件，所以驅動橋殼的使用壽命會直接影響汽車的有效使用壽命，故應具有足夠的強度、剛度和良好的動態(tài)特性。本論文首先利用Unigraphics軟件對驅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)分析理論為基礎做有限元分析，得出橋殼在三種典型工況下的應力分布和變形結果以及在自由狀態(tài)下的14階固有頻率和振型。通過對驅動橋殼的力分析，找到了驅動橋殼最大應力和最容易引起斷裂的部位。最后，利用研究成果對驅動橋殼的結構和材料要求提出改進措施，并解決驅動橋殼斷裂問題。結果表明，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。目前，汽車每年的石油消耗量約占世界每年石油產量的一半以上。隨著汽車保有量的增加，能源問題、公害問題、安全問題己成為汽車工業(yè)面臨的三大問題

　　

【正文】 陣的求解問題，例如流體結構相同作用的情況。本設計采用分塊法，進行自由模態(tài)分析，來確定該橋殼的固有頻率和振型。： 十四階各固有頻率從上圖中可以看到，前六階固有頻率為0或幾乎為0，所以前六階為剛體模態(tài)。 第七階固有頻率及位移云圖第七階模態(tài)振型， Hz。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。 第八階頻率及位移云圖第八階模態(tài)振型， Hz。第八階模態(tài)振型表現為橋沿Y軸方向上下彎曲振動，與實驗結果相符。 第九階固有頻率及位移云圖第九階模態(tài)振型， Hz。第九階模態(tài)振型表現為橋殼繞Y軸的扭動，和臺架試驗的振動方向一致。 第十階固有頻率及位移云圖第十階模態(tài)振型。其模態(tài)振型表現為橋殼沿X軸向方向左右的拉伸振動，和臺架試驗的振動方向一致。 第十一階固有頻率及位移云圖第十一階模態(tài)振型。其模態(tài)振型表現為橋殼沿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)振型表現為沿X軸的扭轉，和臺架試驗的振動方向一致。 第十三階固有頻率及位移云圖第十三階模態(tài)振型，固有頻率為1374Hz，其模態(tài)振型表現為沿Z軸的彎曲和X軸的壓縮的疊加振動，和臺架試驗的振動方向一致。 第十四階固有頻率及位移云圖第十四階模態(tài)振型，在垂直Z軸的平面內扭動和Y向的上下彎曲，也和臺架試驗的振動方向一致。由于汽車在正常行駛中振動系統(tǒng)主要承受050Hz的頻率振動，該系列橋殼在第一階模態(tài)中，已經遠大于50Hz，說明該系列橋殼理論不會和路面激振有發(fā)生共振。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。 本章小結本章的模態(tài)分析是用來確定結構的振動特性的一種技術，通過它可以得到固有頻率和振型等振動系統(tǒng)的模態(tài)參數。固有頻率表明在哪幾階頻率下會產生共振，固有振型則表明在各階頻率下結構的相對變形，它們是進行各項動力分析的前提和基礎，為振動系統(tǒng)動態(tài)設計以及故障診斷提供了依據，是該系列橋殼做動態(tài)分析必不可少的前提。通過對固有頻率的分析發(fā)現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，橋殼設計的比較合理。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，所以建議應對整個后懸掛進行模態(tài)有限元計算。第七章 全文總結本文主要對某中型商用車整體式后橋橋殼的靜、動態(tài)力學性能進行分析和研究。在利用UG軟件建立三維實體模型的基礎上，使用有限元軟件ANSYS對其進行了強度和剛度計算以及自由條件下的模態(tài)分析，獲得橋殼的靜、動態(tài)特性參數。根據計算結果對橋殼進行結構分析，為橋殼設計提供一些的建議和改進措施。全文主要工作如下：1．三維實體造型：依照結構CAD圖紙，在UG軟件中建立橋殼的三維實體模型。2．有限元分析：主要完成了橋殼的強度計算和自由條件下的模態(tài)分析。將UG模型導入ANSYS中，進行有限元模型的建立、邊界條件的確定、載荷計算是強度分析，在此基礎上進行最大鉛垂力工況、最大牽引力工況、最大制動力工況和最大側向力工況四種典型工況的強度計算，找到結構易于發(fā)生破壞的薄弱環(huán)節(jié)，并對橋殼進行自由工況的模態(tài)分析，得到結構前14階固有頻率和相應的振型模態(tài)，發(fā)現橋殼的振動規(guī)律。3．建議改進方案：由分析結果可知，結構強度滿足設計要求，但橋殼結構上的半軸套管處內軸承位置應力較大。建議適當加粗其截面尺寸或使用屈服強度更高的材料。月牙口出現的應力集中現象，這會使結構產生微裂紋，導致結構斷裂。建議制造時從工藝流程改進，采用弧線過渡，消除應力集中。加強圈處相對變形稍大，應在設計時通過適當加厚加寬來減少變形。橋殼后蓋、半軸套管內端直徑漸變處和鋼板彈簧座附近應力值和變形均不大，可以在保證足夠的強度和剛度條件下，適當縮小部分尺寸，以減小橋殼質量。致 謝本設計是在我的導師文少波老師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學習和設計的工作中無不傾注著導師辛勤的汗水和心血。導師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，特別是對ANSYS軟件的運用，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在多年的學習生活中，還得到了許多學院領導、系領導和汽車教研室老師的熱情關心和幫助。在日常學習和生活中，我的同學和朋友都給予了我很大幫助。特別是謝峰，丁盛同學在本課題上給予了本人很寶貴的意見，在此致以深深地謝意。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、關愛和支持。最后，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意，并衷心地感謝在百忙之中評閱我的設計和參加答辯的各位老師! 趙 張 鋒 2011 年6 月 參 考 文 獻[1] 陳家瑞．汽車構造 [M] (第三版）（下冊）．北京：機械工業(yè)出 版社，2009．[2] 梁玲，張浩．UGNX6 基礎教程[M] ．北京：清華大學出版社，2009.[3] 王望予．汽車設計[M]（第四版）．北京：機械工業(yè)出版社，2004.[4] 余志生．汽車理論[M] （第五版）．北京：機械工業(yè)出版社，2009.[5]康淵，陳信潔．Ansys入門[M] （第三版）．北京：中國電力出 版社，2007.[6] 張朝暉． 結構分析工程應用實例解析[M] （第二版）．北京：機械工業(yè)出版社，2008[7] 王錦俞．英漢汽車工程詞典[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000.[8] 龍馭球．有限元法概論[M]．北京：人民教育出版社，1979.[9] 鄭燕萍．汽車驅動橋殼的有限元動態(tài)分析[J]．林業(yè)機械與木工設備，2005,32(5)：2225 [10] 盛宏玉．結構動力學[M]．合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2005.[11] 王斌．汽車驅動橋橋殼結構強度與模態(tài)的有限元法分析[J]．合肥工業(yè)大學，2007,16(4):15[12] YANG Zhao hui, WANG Feng yuan, MA Hao. Analysis on the Truck Dr ive Axle Housing with the Finite Element Simulation[J]. AGRICULTURAL EQUIPMENT amp。 VEHICLE ENGINEERING,2006,10:1921[13] 宋勇． [M]．北京：清華大學出版社，2004.[14] 譚繼錦．汽車有限元法[M]．北京：人民交通出版社，2005. [15] 薛風先．[M]．北京：機械工業(yè)出版社，[16] 王星，王國瑩．汽車驅動橋殼結構的有限元分析[J] ．北京汽車，2007,5（5）：57[17] 楊波羅，金橋．基于ANSYS汽車驅動橋殼的有限元分析[J] ．機械研究與應用， 2005,12(6)：9091[18] 石光林，[J].廣西輕工業(yè)，2008，6（6）：4748[19] 姜武華， 某個重型商用車驅動橋殼有限元分析[J].計算機技術應用，2007,11（3）：3840[20] 劉維信．汽車設計[M] ．北京：清華大學出版社，2007，27540附錄A：英文資料附錄B：英文資料翻譯為開發(fā)車輛質量在線估計系統(tǒng)的試驗評價KJ Han1,IK Kim1，H Y Jo2,and KS Huh1*1. 韓國漢城漢陽大學的機械工程學院2. 韓國現代汽車公司京畿道南陽研發(fā)中心在2008年8月18日收到稿件，并在2008年11月11日公布接受修訂后的件。分類號：10,1243/09544070JAUTO991摘要：由于主動底盤控制器也日趨復雜和精密，這些控制器的性能對汽車的慣性參數是非常敏感的，如車輛質量，質心高度。此外，這些參數會隨乘客的數量和不同負載情況不同而不斷變化。在本文中，為了確定任意機動車在運行過程中的輛車輛質量，網上評價體系，提出值得考慮的駕駛條件，其中包括兩個估計算法。一個是基于在干擾觀測技術方法下用來估計的車輛縱向運動的遞歸最小二乘法。另一個是基于通過估算橫向速度下汽車的橫向運動的方法。然后，把這兩個估計算法相結合，使用遞歸最小二乘方法提取車輛質量信息。被推薦中的評估系統(tǒng)的性能是通過實驗測試證明的。關鍵詞：汽車質量，汽車動力學，評估，實驗1. 介紹機箱控制器[1]的性能，如電子穩(wěn)定控制和主動翻覆預防是非常敏感的，包括車輛的質量，質心高度的車輛的慣性參數[2,3]，這些慣性參數會隨著乘客數量或載荷的不同而發(fā)生變化。特別是在運動型多用途汽車（SUVs），它們的參數會隨著車頂的負荷而顯著改變并會影響到汽車的過渡傾向。調整現有控制器具有的最壞情況下的控制參數，以此能顯著降低處理性能。在汽車的慣性參數，如車輛的質量，質心高度估計方法已在相關文獻報道[411]。例如，Bae 等人。[6] 車輛行駛的道路的坡度從全球定位系統(tǒng)（GPS）的數據計算出來的，再以縱向動力學為基礎來估計車輛的質量和氣動阻力系數。Vahidi 等。[7]使用順序遞推最小二乘法多遺留的因素來估計車輛的質量和時間變化的公路等級。Wenzel等提出用四自由度車輛模型相結合使用來擴展卡爾曼濾波技術來估計車輛狀態(tài)和慣性參數[9]。 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來估計車輛的簧載質量 [10]。朱等人提出了遞推最小二乘算法在線估計汽車質量和氣動系數[11]。盡管上面的方法可以估算出車輛的質量，但他們需要一個具體的進行方案或一個復雜的車型，這樣會往往導致在執(zhí)行時自我的限制。例如，具有縱向動力學模型的估計法只更新了在駕駛車輛的條件下的汽車質量，而沒有轉向質量估計算法。該擴展卡爾曼濾波與組合使用車輛模型可能會導致計算負擔，并使其難以實時計算。在這項研究中，對車輛質量在線和簡單的估算系統(tǒng)的開發(fā)，使它可以應用于在各種條件下的駕駛。擬議的車輛質量評價體系包括兩個分別基于車輛的縱向和橫向運動的估計算法。在縱向運動基礎上的第一個算法利用干擾觀測技術來提高對干擾的魯棒性遞推最小二乘法。第二種算法是基于橫向運動橫向質量計算車輛使用橫向速度的估計。最后，這兩種算法相結合，再使用遞歸最小二乘方法提取車輛質量信息。本節(jié)介紹了車輛質量評價系統(tǒng)，設計了車輛的縱向和橫向運動兩種估計算法，并在此基礎上，結合提取的最佳車輛在各種駕駛狀況質量信息。圖1顯示了該車輛的質量估計系統(tǒng)的總體結構。汽車模型縱向動力學橫向動力學 技術方法帶擾動觀測RLS卡爾曼濾波的RLS。統(tǒng)一的車輛質量評估 圖1 車輛質量在線估計系統(tǒng)的整體結構基于汽車縱向運動的車輛質量評估算法是在車輛不具有轉向加速的條件下產生的?？v向運動可以用以下公式來描述 max=Fx － Faero － Frolling －Fgrade (1)縱向的力Fx可以從以下公式中的扭矩變流器的特性中的到。 Fx= (2)空氣動力反作用力Faero根據以下公式可以用Cdf的整個參數來表達Faero= (3) 旋轉反力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。y=T (6)和y=Fx (7) T= [ax－g sinroad g ] (8) = (9)參數向量包括車輛質量，也可使用測量向量并輸出y來估計。縱向力可以通過計算公式(2)，如該渦輪液力變矩器泵的縱向力可從扭矩和扭矩比獲得。該泵扭矩可使用性能系數和發(fā)動機轉速來近似。性能系數可以使用泵和渦輪轉速比的實驗數據來計算?？蓽y的發(fā)動機轉速可從控制器區(qū)域網絡(CAN)的消息得到。公路等級也可從方程(9)來估計，但它的估算的給出不太有力。在低滑范圍內的縱向速度Vx可近似為自由滾動的車輪的速度。在前輪驅動車的情況下，可測后輪速度從來自CAN