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重型汽车驱动桥壳联合仿真及轻量化研究
| 论文题名： | 重型汽车驱动桥壳联合仿真及轻量化研究 |
| 关键词： | 重型汽车;驱动桥壳;钢板弹簧座;参数化模型 |
| 摘要： | 汽车轻量化长期以来都是一个热门的研究课题，轻量化的意义关系到汽车的燃油经济性、汽车行驶过程中燃料的燃烧所排放的二氧化碳对全球温室效应的影响以及与汽车重量密切相关的制动安全性。目前汽车轻量化研究的主要零部件有发动机、白车身、货车货箱等。重型汽车承载量大，工作环境恶劣，而驱动桥壳是其主要承载件，因此在对驱动桥壳的设计时通常设计过余，造成其性能过剩，从而导致其重量增加，严重降低了汽车的经济性。针对这一现状，本文依托重庆市科委“121”项目，基于CAD/CAE一体化技术搭建联合仿真分析平台实现了驱动桥壳的轻量化。 本文首先根据驱动桥壳的CAD图纸利用Creo软件建立三维实体模型，并做出合理特征简化以减少计算量并保证较高的计算精度。以驱动桥壳本体和钢板弹簧座两处的四个尺寸作为参数变量，建立相应的参数关系实现几何模型的参数化。基于软件的接口技术，将ANSYS Workbench嵌入到Creo中，实现了CAD和CAE的联合仿真。分析四个典型工况下驱动桥壳的受力情况，在Workbench中针对各个典型工况分别建立相应的分析项目、施加相应载荷和约束进行分析计算。同时建立修正的S-N曲线分析桥壳的疲劳特性，参考驱动桥壳台架试验标准来评价仿真计算结果。然后分析了驱动桥壳的前八阶模态振型和共振频率，以及其简谐受迫振动的响应，根据一阶弯曲和一阶扭转共振频率验证了其在工作环境中不会发生共振。其次介绍了驱动桥壳的V法铸造新工艺的应用并检测验证了其生产样品的力学性能。接着基于Creo/ANSYSWorkbench联合仿真平台和驱动桥壳的参数化模型，以驱动桥壳质量、最大等效应力为目标进行目标驱动优化设计，研究分析四个参数变量的响应曲线，在保证驱动桥壳力学特性的前提下实现了桥壳减重19.6％。最后应用Trucksim软件建立整车模型和不平路面的道路模型来获取汽车在不平路面行驶时的冲击载荷值，得出该工况下经验设计中冲击载荷值为2.5倍静态载荷的规定存在一定的设计保守性，证明驱动桥壳还存在进一步轻量化的空间。 本文的创新点是建立了参数化几何模型以及Creo/ANSYS Workbench联合仿真平台，实现CAD/CAE数据模型实时变化与共享，缩短了设计研发的时间，降低了优化设计的不确定性。其次对不平路面工况下的冲击载荷值的研究，为驱动桥壳在该工况下的载荷施加提供了较大的参考价值，提升了仿真分析的可靠性。 |
| 作者： | 肖凯锴 |
| 专业： | 机械工程；机械设计及理论 |
| 导师： | 邵毅明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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