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T380重型牵引车驱动桥壳性能研究与厚度优化设计
| 论文题名： | T380重型牵引车驱动桥壳性能研究与厚度优化设计 |
| 关键词： | 重型牵引车;驱动桥壳;交变载荷;厚度优化设计;模态分析;疲劳寿命 |
| 摘要： | 驱动桥壳是重型牵引车上最重要的零部件之一，它是主减速器、差速器和半轴等零部件的安装支承。重型牵引车的动力一般由发动机产生，经过离合器、变速器、传动轴传递到驱动桥内的主减速器、差速器、半轴，最后传递到车轮，驱动重型牵引车行驶。重型牵引车的驱动桥壳的受力情况复杂，不仅承受重型牵引车的质量，还要承受由路面传给车轮的反作用力和反作用力矩，并将这些反作用力和反作用力矩通过钢板弹簧传递给车架。由于经常处在由路面引起的交变载荷的作用下，驱动桥壳容易产生疲劳损坏。 本文以T380重型牵引车的驱动桥壳为研究对象，对驱动桥壳的几种典型承载工况进行静力学分析。首先，根据驱动桥壳的结构参数和行驶工况，对驱动桥壳的几种典型承载工况进行解析分析，得到驱动桥壳在几种典型承载工况下的受力情况、最大应力部位及最大应力的大小；然后，对驱动桥壳的几种典型承载工况进行数值分析，得到驱动桥壳的应力分布和位移分布，并将两者结果进行比较、相互验证，发现两者之间结果非常接近、在误差允许的范围内，并且根据数值分析结果，发现在几种典型承载工况下驱动桥壳的最大应力和最大位移均小于材料的许用应力和许用变形，驱动桥壳满足不同承载工况的行驶要求，并且可以对驱动桥壳进行厚度优化设计，提高材料的利用率。 在有限元分析软件ANSYS中，利用APDL编程语言建立驱动桥壳的参数化几何模型，在最大制动力工况下对驱动桥壳进行厚度优化设计。经过优化后，在满足强度和刚度的前提下，驱动桥壳的半轴套管和桥壳本体的厚度均减小了3mm，驱动桥壳的质量减轻了13.57％。 在有限元分析软件ANSYS中，对驱动桥壳经厚度优化圆整后的有限元模型进行自由模态分析，得到驱动桥壳的前18阶振型和固有频率，从有限元分析结果可知，驱动桥壳的前6阶固有频率为0Hz，为刚体模态，从第7阶开始，固有频率随着阶数的增大而增大，最小固有频率在100Hz以上，远大于由路面不平度引起的0～50 Hz的振动频率。因此，重型牵引车在路面行驶时驱动桥壳不会产生共振。 在疲劳寿命分析软件FE-SAFE中，根据驱动桥壳垂直弯曲疲劳试验条件，对驱动桥壳进行疲劳寿命分析，从疲劳寿命分析结果可知，驱动桥壳的疲劳寿命远高于标准中80万次的要求。 结合有限元分析软件ANSYS和疲劳寿命分析软件FE-SAFE，研究板簧中心距对驱动桥壳的静力学性能、模态性能和疲劳寿命的影响，得到驱动桥壳的最大应力、最大位移、第7到第12阶固有频率和疲劳寿命随板簧中心距变化的曲线，为板簧座的布置提供理论依据和技术支撑。 |
| 作者： | 徐杨坤 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 华林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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