【正文】 的產(chǎn)生是由于模型中出現(xiàn)尖角所致，不是橋殼實(shí)際情況的體現(xiàn)，從而并不會(huì)影響橋殼實(shí)際的正常工作。，最大變形量出現(xiàn)在半軸套管的法蘭盤(pán)上。前者的出現(xiàn)是因?yàn)榉ㄌm盤(pán)徑向尺寸較大，造成線位移比較大，但這并不是分析所要研究的主要參數(shù)。 最大驅(qū)動(dòng)力工況局部mises應(yīng)力圖 最大驅(qū)動(dòng)力工況局部變形圖 最大制動(dòng)力工況最大制動(dòng)力工況下，驅(qū)動(dòng)橋殼主要承受垂直方向力和切向最大制動(dòng)力。單側(cè)車輪垂直方向上的作用力為：根據(jù)式（），切向最大制動(dòng)力為：約束和載荷的施加如圖所示： 最大制動(dòng)力工況約束載荷圖橋殼的mises應(yīng)力圖和變形圖如下所示： 最大制動(dòng)力工況應(yīng)力圖 最大制動(dòng)力工況變形圖最大制動(dòng)力工況在應(yīng)力分布以及變形情況上，與前面所述的最大驅(qū)動(dòng)力工況比較類似。針對(duì)這種“危險(xiǎn)”情況的出現(xiàn)，下面作進(jìn)一步的分析。滿足材料許用應(yīng)力值。,小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),滿足設(shè)計(jì)要求。單側(cè)車輪承受所有載荷，包括垂直方向上后軸載重和最大側(cè)向力。，載荷通過(guò)作用力偏置距離為輪胎半徑的方式加在側(cè)滑端半軸套管上（水平方向?yàn)檠豖軸的橫向力），仍然約束鋼板彈簧座。之所以會(huì)出現(xiàn)這樣情況的應(yīng)力分布，是因?yàn)槟Ｐ驮诎胼S套管臺(tái)階與法蘭盤(pán)處相對(duì)較厚，從而產(chǎn)生一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)，引起其附近區(qū)域的應(yīng)力變大。4 驅(qū)動(dòng)橋殼的模態(tài)分析汽車在行駛過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)橋殼既是承載件又是傳力件，主要承受路面不平度和輪胎不平度所產(chǎn)生的激勵(lì)。模態(tài)是振動(dòng)系統(tǒng)特性的一種表征，它實(shí)為構(gòu)成各種工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜振動(dòng)的那些最簡(jiǎn)單基本的振動(dòng)形態(tài)。固有頻率表明在哪幾階頻率下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，固有振型則表明在各階頻率下結(jié)構(gòu)的相對(duì)變形，它們是進(jìn)行各項(xiàng)動(dòng)力分析的前提和基礎(chǔ)，為振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及故障診斷提供了依據(jù)。2）在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)估計(jì)及優(yōu)化設(shè)計(jì)3）診斷及預(yù)報(bào)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障4）控制結(jié)構(gòu)的輻射噪聲結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，各階模態(tài)對(duì)噪聲所產(chǎn)生的影響并不相同，通過(guò)調(diào)整或抑制對(duì)噪聲影響較大的“優(yōu)勢(shì)模態(tài)”，便可達(dá)到降低噪聲的目的。在模態(tài)分析中，將其看成是質(zhì)點(diǎn)、剛體及阻尼器構(gòu)成的系統(tǒng)，并將其離散成無(wú)限多個(gè)相互彈性連接的剛體。其運(yùn)動(dòng)微分方程為： （）式中：、分別為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣， 、分別為振動(dòng)加速度、速度和位移列陣；F為外載荷列陣。因此，研究固有頻率于振型時(shí)，可以不考慮外載荷與阻尼，此時(shí)得到無(wú)阻尼自由振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為： （）若結(jié)構(gòu)作如下簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)： （）式中，為圓頻率，為特征向量，將（）代入（），可得：或： （）稱式（）為廣義特征方程，為特征值。由此得結(jié)構(gòu)的頻率方程為： （）如果有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，則式（）可以展開(kāi)為：若結(jié)構(gòu)剛度矩陣和質(zhì)量剛度矩陣都是n階方陣，則式（）是的n次代數(shù)方程。 建立模態(tài)分析有限元模型本課題所進(jìn)行的模態(tài)分析，沿襲的是前面靜力分析的有限元模型，所以其單元類型和單元數(shù)并不發(fā)生變化。而不能取其一半進(jìn)行分析，否則就破壞了理論模態(tài)分析的真實(shí)性。載荷可以加在實(shí)體模型上或加在有限元模型上。這種自由狀態(tài)必然導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)剛體模態(tài)：三個(gè)位移模態(tài)，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)模態(tài)。剛體模態(tài)對(duì)應(yīng)的固有頻率為零。 自由模態(tài)分析自由模態(tài)分析在有限元網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上，不添加任何約束和載荷力進(jìn)行分析。： 約束模態(tài)頻率柱狀圖： 約束模態(tài)分析綜合信息表模態(tài)階數(shù)123456頻率值（Hz）最大位移（m）最小位移（m）000000約束模態(tài)分析各階所對(duì)應(yīng)的振型圖如下所示： 約束模態(tài)第一階繞X軸前后擺動(dòng)振型圖 約束模態(tài)第二階垂直Z軸U形彎曲振型圖 約束模態(tài)第三階垂直Y軸彎扭組合振型圖 約束模態(tài)第四階垂直Z軸S形扭轉(zhuǎn)振型圖 約束模態(tài)第五階垂直Y軸兩端異向擺動(dòng)振型圖 約束模態(tài)第六階垂直Z軸W形彎曲振型圖根據(jù)上面的靜力分析情況，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的四種典型工況作了如下兩種不同位置的約束：一種是約束鋼板彈簧座；另一種是約束驅(qū)動(dòng)橋殼兩端半軸套管。 約束鋼板彈簧座模態(tài)分析頻率值模態(tài)階數(shù)頻率值（Hz）123456 約束半軸套管模態(tài)分析頻率值模態(tài)階數(shù)頻率值（Hz）123456兩種不同位置約束所對(duì)應(yīng)的前三階振型比較如下： 約束鋼板彈簧座模態(tài)第一階振型圖 約束半軸套管模態(tài)第一階振型圖 約束鋼板彈簧座模態(tài)第二階振型圖 約束半軸套管模態(tài)第二階振型圖 約束鋼板彈簧座模態(tài)第三階振型圖 約束半軸套管模態(tài)第三階振型圖從上面幾組振型比較來(lái)看，約束位置的不同，會(huì)影響其對(duì)應(yīng)的振動(dòng)頻率以及振動(dòng)類型。所以第七階模態(tài)頻率對(duì)應(yīng)的模態(tài)為實(shí)際的第一階模態(tài)，后面的依此類推。通常，路面不平度汽車振動(dòng)的基本輸入，～25Hz[18]。對(duì)于實(shí)際約束模態(tài)，不同位置的約束會(huì)使同階模態(tài)分析對(duì)應(yīng)的頻率值及其振型有所改變。但是從上面的分析結(jié)果可以看出，第一階模態(tài)都遠(yuǎn)離激振頻率范圍。分析上面各種情況的模態(tài)振型，無(wú)論是自由模態(tài)還是約束模態(tài)，以及約束的位置如何，在大多數(shù)模態(tài)頻率下，橋殼中段的主減速器安裝區(qū)域變形都比較大，這是因?yàn)榇颂巹偠茸畈?，也最容易遭受破壞? 課題總結(jié)與展望 課題總結(jié)本課題選取的研究對(duì)象輕型載貨汽車QX1060直接來(lái)源于生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。通過(guò)這樣一個(gè)比較長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)與探索過(guò)程，體會(huì)了很多，也學(xué)會(huì)了很多。對(duì)于工程實(shí)際問(wèn)題，在建模階段應(yīng)該適當(dāng)?shù)乜紤]模型的簡(jiǎn)化問(wèn)題。比如驅(qū)動(dòng)橋殼的裝配孔，圓角，次要的軸肩等。在模型簡(jiǎn)化過(guò)程中，涉及到一些工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，只有作適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，才能保證分析結(jié)果的可靠性，并且簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。2）熟悉了UG軟件與ANSYS軟件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換機(jī)制。還有另外兩種：其一是從UG中導(dǎo)出“*.igs”文件，在ANSYS中“input”即可；也可以從UG中輸出“*.x_t”文件，使用“parasolid”接口。ANSYS Workbench 和UG是一個(gè)內(nèi)核技術(shù)，本身就是一個(gè)很好的CAD模型導(dǎo)入平臺(tái)，并且由于模型的合理簡(jiǎn)化處理，使得后期的模型修復(fù)工作不多。3）在ANSYS Workbench中對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的四種典型工況，即沖擊載荷工況、最大驅(qū)動(dòng)力工況、最大制動(dòng)力工況和最大側(cè)向力工況，進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析。通過(guò)靜力分析的情況來(lái)看，可以了解到驅(qū)動(dòng)橋殼的危險(xiǎn)區(qū)域在鋼板彈簧座附近偏外側(cè)半軸套管的殼體部分以及中間牙包開(kāi)口處，這也與實(shí)際中橋殼的損壞情況相似。除了個(gè)別地方因?yàn)槟Ｐ图饨羌安牧虾穸茸兓鸬膽?yīng)力集中情況外，整個(gè)橋殼的應(yīng)力分布和變形結(jié)果是滿足要求的。通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的自由模態(tài)和約束模態(tài)分析，得出驅(qū)動(dòng)橋殼的各階振動(dòng)頻率均在汽車激振頻率范圍之外，即一般情況下不會(huì)發(fā)生共振的情況。這一系列的分析，為我們?cè)跇驓ぴO(shè)計(jì)時(shí)提供了理論指導(dǎo)。 研究展望隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，必將為未來(lái)的汽車行業(yè)帶來(lái)無(wú)限的活力。材料科學(xué)也在日新月異發(fā)展，高強(qiáng)度的輕量化材料也將應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)橋殼上。技術(shù)的發(fā)展是無(wú)止境的，由于本人的水平有限，很多工作還有待進(jìn)一步深化。參考文獻(xiàn)[1] 高衛(wèi)民，王宏雁．汽車結(jié)構(gòu)分析有限元法[J]．汽車研究與開(kāi)發(fā)，2000 (6)：3032．[2] 韓文濤，張文鶴，李磊．有限元方法在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]．武警工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001 (8)：3335．[3] 劉惟信．汽車設(shè)計(jì)[M]．清華大學(xué)出版社，2001．[4] 蘇恩生．汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元建模與分析：碩士學(xué)位論文[D]．吉林大學(xué)，2005．[5] 董益亮，徐宗?。嫦蜃冃卧O(shè)計(jì)的汽車后橋計(jì)算機(jī)輔助分析與評(píng)估[J]．汽車技術(shù)，2002 (9)：1316．[6] 鄭燕萍，羊玢．汽車驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn)的有限元模擬[J]．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004, 28 (4)：4750．[7] 龍慧，陳文吉．裝載機(jī)前驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析[M]．工程機(jī)械，1995 (11)：58．[8] 陳朝陽(yáng)，石琴等．驅(qū)動(dòng)橋殼多輸入/多輸出時(shí)域模態(tài)分析[J]．合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000 (8)：468～472．[9] 褚志剛，鄧兆祥，李偉等．汽車驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理分析研究[J]．汽車研究與開(kāi)發(fā)，2001 (6)：3033．[10] 劉萬(wàn)封，張維峰．汽車驅(qū)動(dòng)橋殼動(dòng)態(tài)應(yīng)變場(chǎng)的模態(tài)分析[J]．西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1998 (1)：7174．[11] 博奕創(chuàng)作室．[M]．中國(guó)水利水電出版社，2006．[12] 小颯工作室．最新經(jīng)典ANSYS及Workbench教程[M]．電子工業(yè)出版社，2004．[13] 趙波，龔勉，浦維達(dá)．UG CAD實(shí)用教程[M]．清華大學(xué)出版社，2002．[14] 宋振會(huì)．UG [M]．清華大學(xué)出版社，2006．[15] 劉鴻文．材料力學(xué)．高等教育出版社[M]，2004． [16] 汽車工程手冊(cè)編委會(huì)．汽車工程手冊(cè)－設(shè)計(jì)篇[M]．人民交通出版社，2001．[17] 邱言龍．國(guó)產(chǎn)汽車維修調(diào)整數(shù)據(jù)手冊(cè)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2001．[18] 余志生．汽車?yán)碚揫M]．機(jī)械工業(yè)出版社，2006．[19] 劉惟信．汽車車橋設(shè)計(jì)[M]．清華大學(xué)出版社，2004．[20] 李欣．重型載貨汽車驅(qū)動(dòng)橋橋殼結(jié)構(gòu)分析及輕量化研究：碩士學(xué)位論文[D]．武漢理工大學(xué)，2006．[21] Franz Miller, Lightweight construction，F(xiàn)raunhofer magazine 2003[J]， 8～12．[22] Shabana Ahmed A．Finite Element Dynamic Analysis of the Axle System [J]．SAE Paper，1999．[23] 李如忠，剛海燕．模態(tài)分析中約束方式對(duì)結(jié)果的影響[C]．ANSYS中國(guó)用戶論文集，2004．致謝本論文是在尹長(zhǎng)城老師的悉心指導(dǎo)下完成的。尹老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、忘我的工作精神，讓我深受教育。在此，謹(jǐn)對(duì)尹老師表示衷心的感謝和崇高的敬意。在此，特表示我最誠(chéng)摯的謝意。附錄Ι：電子文檔清單序號(hào)上交文件名稱頁(yè)數(shù)備注1畢業(yè)論文572開(kāi)題報(bào)告63翻譯17中英文4幻燈片題目與畢業(yè)論文相同指導(dǎo)教師（簽字）： 機(jī)房責(zé)任教師（簽字）： 53