【正文】 了大量的研究，主要集中于以下幾個(gè)方面。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 驅(qū)動(dòng)橋是工程機(jī)械底盤的重要部件，其性能直接影響著機(jī)械的整體性能。在本課題輕型汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的開發(fā)設(shè)計(jì)中，嘗試?yán)糜邢拊治?，在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)階段就通過建立橋殼的物理和數(shù)學(xué)模型，模擬橋殼在實(shí)際工作中的受載情況，對所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，然后改進(jìn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，進(jìn)行進(jìn)一步的分析改進(jìn)。在橋殼的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，往往采用類比方法，對已有產(chǎn)品加以改進(jìn)，然后進(jìn)行試驗(yàn)、試生產(chǎn)。從而在保證驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度、剛度與動(dòng)態(tài)性能要求的前提下，為橋殼設(shè)計(jì)提出可行的措施和建議。本文以輕型載貨汽車QX1060驅(qū)動(dòng)橋殼為研究對象，詳細(xì)論述了從UG軟件中的參數(shù)化建模，到ANSYS中有限元模型的建立、邊界條件的施加等研究。湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文畢業(yè)論文輕型汽車QX1060驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析摘要作為汽車的主要承載件和傳力件，驅(qū)動(dòng)橋殼承受了載貨汽車滿載時(shí)的大部分載荷，而且還承受由驅(qū)動(dòng)車輪傳遞過來的驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力、側(cè)向力等，并經(jīng)過懸架系統(tǒng)傳遞給車架和車身。因此，驅(qū)動(dòng)橋殼的研究對于整車性能的控制是很重要的。并且通過對橋殼在四種主要工況下的靜力分析和模態(tài)分析，直觀地得到了驅(qū)動(dòng)橋殼在各對應(yīng)工況的應(yīng)力分布及變形情況。關(guān)鍵詞：有限元法，UG，ANSYS Workbench，驅(qū)動(dòng)橋殼，靜力分析，模態(tài)分析AbstractAs the mainly carrying and passing ponents of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.This article studies based on light truck driver axle of QX1060, discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the four main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and remendations in drive axle housing design.Keywords：Finite element method，UG，ANSYS Workbench，Drive axle housing，Static analysis，Modal analysis目錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 課題來源及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 ANSYS軟件介紹 4 概述 5 ANSYS的主要模塊及功能 5 ANSYS的主要技術(shù)特點(diǎn) 6 ANSYS Workbench簡介 7 CAD/CAE在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 8 課題研究內(nèi)容 82 驅(qū)動(dòng)橋殼的CAD建模 10 驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 10 UG軟件介紹及參數(shù)化建模思想 10 UG軟件介紹 10 UG參數(shù)化建模思想和一般模塊介紹 11 驅(qū)動(dòng)橋殼的建模及簡化處理 14 驅(qū)動(dòng)橋殼三維的建模 14 驅(qū)動(dòng)橋殼的模型簡化處理 163 驅(qū)動(dòng)橋殼靜力分析 18 靜力分析概述 18 驅(qū)動(dòng)橋殼靜力分析典型工況 18 建立驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型 20 幾何模型的導(dǎo)入 20 生成橋殼有限元模型 21 驅(qū)動(dòng)橋殼各工況靜力分析 23 沖擊載荷工況 23 最大驅(qū)動(dòng)力工況 25 最大制動(dòng)力工況 28 最大側(cè)向力工況 304 驅(qū)動(dòng)橋殼的模態(tài)分析 34 模態(tài)分析理論 34 建立模態(tài)分析有限元模型 35 驅(qū)動(dòng)橋殼模態(tài)分析 36 自由模態(tài)分析 37 約束模態(tài)分析 41 模態(tài)分析總結(jié) 475 課題總結(jié)與展望 48 課題總結(jié) 48 研究展望 49參考文獻(xiàn) 50致謝 52附錄Ι：電子文檔清單 53V湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文1 緒論 課題來源及意義本課題來源于湖北汽車工業(yè)學(xué)院汽車工程系，是汽車設(shè)計(jì)與分析計(jì)算的子課題之一，是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，為輕型載貨汽車的驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)提供參考。為安全起見，一般要加大安全系數(shù)，這使得生產(chǎn)周期延長設(shè)計(jì)成本增加，而且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品往往質(zhì)量過大。這樣，在圖紙最終完成后，就可以將設(shè)計(jì)正式投入生產(chǎn)，對實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率、縮短開發(fā)周期、節(jié)約成本具有重要意義。大量實(shí)踐表明，由于受力復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)橋殼是各種車輛上比較容易出現(xiàn)破壞的部件之一。1）有限元法有限元法由于能夠解決結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件都非常任意的力學(xué)問題，因而在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用，成為一種可靠的新的數(shù)值計(jì)算方法，并取得許多實(shí)際效益。應(yīng)用有限元法，對車輛的所有結(jié)構(gòu)件、零部件，可以進(jìn)行剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析，可以進(jìn)行模態(tài)分析再現(xiàn)振動(dòng)模態(tài)，進(jìn)一步可以計(jì)算動(dòng)態(tài)響應(yīng)，較真實(shí)地描繪出動(dòng)態(tài)過程。(2) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析：可分為兩類問題。(3) 溫度場分析：分析車輛結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度分布以及熱應(yīng)力和熱變形的情況，包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)問題。同樣，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼時(shí)，作為車輛的主要承載構(gòu)件之一，驅(qū)動(dòng)橋殼形狀和受力都很復(fù)雜，因此，要精確計(jì)算出驅(qū)動(dòng)橋殼各狀態(tài)下各處的應(yīng)力是很困難的[3，4]。有時(shí)還采用在橋殼上貼應(yīng)變片的電測方法，讓車輛在典型路段上滿載行駛或典型工況下工作，以測定橋殼的應(yīng)力。或者將橋殼看成是一簡支梁，校核某些特定斷面的最大應(yīng)力值。傳統(tǒng)的橋殼強(qiáng)度的計(jì)算方法，只能近似計(jì)算出橋殼某一斷面的應(yīng)力平均值，不能完全反映橋殼上應(yīng)力及其分布的真實(shí)情況。有限元法作為一種現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法，在一定的前提條件下，可以計(jì)算出機(jī)械產(chǎn)品各處的位移、應(yīng)力和應(yīng)變。例如，美國的機(jī)械研究所、萬國汽車公司等，都曾經(jīng)使用有限元法計(jì)算過橋殼的強(qiáng)度。而且，可以得到比較詳細(xì)的應(yīng)力和變形的分布情況，以及應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)力變化趨勢，這些都是傳統(tǒng)方法難以做到的。通過對驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行有限元分析計(jì)算，既可以分析驅(qū)動(dòng)橋殼的變形、應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度與剛度等情況，也可以分析比較各種設(shè)計(jì)方案，在保證強(qiáng)度與剛度的前提下，為結(jié)構(gòu)的減重、改進(jìn)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)提出可行的措施和建議[5]。鄭燕萍在有限元中將橋殼兩端固定，在彈簧座處施加載荷[6]，得出結(jié)論：當(dāng)橋殼承受滿載軸荷時(shí)，強(qiáng)度足夠；龍慧對裝載機(jī)的前驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行了垂直彎曲的有限元強(qiáng)度分析，計(jì)算出橋殼應(yīng)力、變形分布和應(yīng)力集中，為提高驅(qū)動(dòng)橋殼的承載能力和新產(chǎn)品的開發(fā)提供了較為可靠的依據(jù)[7]。陳朝陽介紹了多輸入/多輸出理論模態(tài)分析的基本方法[8]，并用該方法對模型進(jìn)行了計(jì)算，得到其理論解；同時(shí)又對該模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，得到了實(shí)驗(yàn)解。褚志剛通過模態(tài)分析方法找到了某汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的破壞原因。這不但說明模態(tài)分析在驅(qū)動(dòng)橋的研究和設(shè)計(jì)中有著具體的應(yīng)用，而且還是必要的。劉萬封根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)的特點(diǎn)及測試方法，建立了微型汽車驅(qū)動(dòng)橋橋殼的動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型，可以計(jì)算出任意載荷條件下結(jié)構(gòu)的應(yīng)變響應(yīng)，確定疲勞危險(xiǎn)點(diǎn)，進(jìn)而可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞分析的計(jì)算機(jī)模擬[10]。人們對隨機(jī)現(xiàn)象的研究由來己久，但其在工程中的應(yīng)用卻并非相伴而生?？紤]隨機(jī)性并在設(shè)計(jì)中引入可靠度，更真實(shí)地反映客觀現(xiàn)實(shí)，由此設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品也更科學(xué)合理。為了使驅(qū)動(dòng)橋的性能更為優(yōu)良，壽命更加符合人們的要求，包括橋殼、齒輪到半軸的設(shè)計(jì)都必須將可靠度考慮進(jìn)去。這些算法涉及生物進(jìn)化、人工智能、數(shù)學(xué)和物理學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)等概念，是以一定的直觀基礎(chǔ)構(gòu)造的算法，稱之為啟發(fā)式算法。當(dāng)人們不滿足于常規(guī)算法求解復(fù)雜問題時(shí)，現(xiàn)代優(yōu)化算法開始體現(xiàn)其作用。4）虛擬仿真虛擬現(xiàn)實(shí)是計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)中的重要課題，繼多媒體技術(shù)之后，正日益引起驅(qū)動(dòng)橋廠商及開發(fā)設(shè)計(jì)部門的高度關(guān)注。其中最有代表性的軟件是ADAMS( Automatic Dynamic Analysis of MechanicalSystem)軟件，是美國MDI公司開發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件(現(xiàn)已被MSC公司收購)。 ANSYS軟件介紹 概述 ANSYS公司由John Swanson博士創(chuàng)立于1970年，總部位于賓夕法尼亞州的匹茲堡，ANSYS軟件是該公司的主要產(chǎn)品，它是集結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)既相互耦合分析于一體的大型通用有限元軟件，可廣泛地應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船生物醫(yī)藥、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。該程序使用了基于Motif標(biāo)準(zhǔn)的GUI，可方便地訪問ANSYS的多種控制功能和選項(xiàng)。同時(shí)該軟件提供了完整的在線說明和狀態(tài)途徑的超文本幫助系統(tǒng)，以協(xié)助有經(jīng)驗(yàn)的用戶進(jìn)行高級應(yīng)用[11]。ANSYS前處理器用于生成有限元模型，指定隨后求解中所需的選擇項(xiàng)；ANSYS求解器用于施加載荷及邊界條件，然后完成求解運(yùn)算；ANSYS后處理提供了強(qiáng)大的后處理功能，使用戶很方便地獲得分析結(jié)果。2）ANSYS的分析功能ANSYS軟件的分析功能包括結(jié)構(gòu)分析、非線性分析、電磁分析、諧波分析、瞬態(tài)分析、響應(yīng)譜分析、隨機(jī)振動(dòng)分析和屈曲分析。熱分析包括穩(wěn)態(tài)熱分析、瞬態(tài)熱分析、相變分析、和熱結(jié)構(gòu)耦合分析。耦合場分析包括熱結(jié)構(gòu)、熱磁、磁結(jié)構(gòu)、流體熱、流體結(jié)構(gòu)、熱電等。ANSYS還可以直接集成到Pro/E、UG等CAD環(huán)境中，真正作到CAD/CAE一體化。5）ANSYS的數(shù)據(jù)庫ANSYS使用統(tǒng)一的集中式數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及求解結(jié)果。 ANSYS的主要技術(shù)特點(diǎn)ANSYS作為一個(gè)功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的有限元分析軟件，其技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）數(shù)據(jù)統(tǒng)一。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。ANSYS可以實(shí)現(xiàn)多物理場耦合分析，研究各物理場間的互相影響；7）提供與其它多種程序接口。ANSYS開放式的結(jié)構(gòu)使用戶可以利用APDL語言進(jìn)行二次開發(fā)。面對