原文传递
CA1091型载重货车驱动桥壳结构分析及轻量化研究
| 论文题名： | CA1091型载重货车驱动桥壳结构分析及轻量化研究 |
| 关键词： | 驱动桥桥壳;结构分析;疲劳寿命;轻量化设计;载重货车 |
| 摘要： | 驱动桥壳是汽车重要的承载件之一，又是主减速器、差速器和传动装置等部件的装配基体，支撑着汽车的质量，同时传递着车架与车轮之间的作用力及其力矩。在汽车行驶过程中，驱动桥壳承受着复杂的载荷，对强度、刚度和疲劳寿命都有着较高的要求。 同时，整体式驱动桥、轮毂、制动总成的总质量，大约为车辆总质量的3.5％-5％，而驱动桥壳的结构在一定程度上决定着驱动桥总成的质量，所以减轻桥壳质量是实现载重货车轻量化的重要途径之一。因此，在保证车辆疲劳耐久性和不降低车辆性能的前提下，通过对驱动桥壳进行结构分析和轻量化设计，对提高整车的性能、节能减排、减轻簧下质量和降低制造成本等都具有十分重要的意义。 本文的研究对象为CA1091型载重货车驱动桥壳，据调查该驱动桥壳在服役期间很少出现疲劳断裂的情况，因此，其结构上可能存在强度和刚度冗余现象，并使材料未能充分利用而造成浪费。本文正是在保证桥壳满足强度、刚度和疲劳寿命要求的前提条件下，对该驱动桥壳进行轻量化研究，主要研究内容如下: (1)运用UG软件建立驱动桥壳的几何模型，将其简化后导入ANSYS软件中，建立其有限元模型。运用ANSYS对桥壳进行四种典型工况下的静力分析，得知最大驱动力工况下桥壳的等效应力与应变最大，并找出板簧座处、桥壳本体过渡部位和半轴套管的变截面处等三个危险部位。 (2)运用ANSYS软件对桥壳进行自由模态和约束模态分析，得出两种情况下，桥壳的最低固有频率值都超出了路面激励0-50Hz的范围，结果表明桥壳在其低阶频率时，不会因路面激励而发生共振，说明桥壳的结构设计合理。 (3)运用ANSYS软件中的Fatigue模块，对桥壳的危险部位进行了疲劳寿命计算，该桥壳主要服役的环境是比较恶劣的矿区路况，所承受的载荷是脉动载荷。计算结果表明桥壳的最低寿命，远超过了国家中值疲劳80万次（存活率为50％）和低值疲劳50万次（存活率为99.9％）的要求。 (4)运用ANSYS软件中的优化模块对桥壳进行结构优化，优化结果表明，桥壳的体积减少了18.13％，优化后模型的应力和应变分布合理且满足要求，进而验证了此次优化设计方案的可行性。 作者运用有限元法对桥壳进行结构分析和轻量化研究，分析结果表明桥壳减重效果明显，并对优化后的模型进行校核，结果表明桥壳满足强度、刚度和疲劳寿命的要求。同时，减轻桥壳质量也就减轻了非簧载质量，从而降低了车辆自身的振动频率，提高了车轮上下跳动的频率，对改善汽车的平顺性、舒适性和操控性具有重要的意义。 |
| 作者： | 齐东东 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孙桓五 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
