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轻型货车驱动桥壳结构分析及轻量化设计
| 论文题名： | 轻型货车驱动桥壳结构分析及轻量化设计 |
| 关键词： | 轻型货车;驱动桥壳;有限元;模态分析;轻量化设计;冲击载荷 |
| 摘要： | 驱动桥壳(后桥壳)乃载货汽车重要的承载件和传力件,与从动桥壳(前桥壳)一起支撑车架本身和之上各总成的质量。本文所研究的整体式驱动桥桥壳在载货汽车设计制造领域应用广泛,其不仅支承汽车自身和货物总重量,将载荷传递给车轮,还承受由驱动车轮传递的牵引力、制动力、侧向力、垂向力的反力以及反力矩,并经悬架传给车架或车身。在车辆行驶过程中,由于道路条件差异巨大,驱动桥壳受到车轮与地面间产生的冲击载荷之影响,可能引起桥壳变形或折断。故而驱动桥壳应具有足够的强度、刚度和较好的动态特性,技术人员对驱动桥壳进行合理地设计显得十分重要。 本文以有限元的静动态分析及轻量化设计理论为基础,综合应用三维建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS,完成了从驱动桥壳三维建模到有限元分析的全过程,得出了驱动桥壳在四种典型工况下的应力分布、变形结果及自由状态下的模态参数。通过有限元计算和实验验证,得出桥壳应力满足要求,可以认为它在各种行驶条件下是可靠的,并且不会引起共振。在此基础上,应用ANSYS优化设计模块对桥壳进行轻量化设计,并对优化后的桥壳进行有限元计算。最终的优化结果表明,桥壳质量在一定程度上有所减少,达到了最初的优化设计目标,最大等效应力接近许用应力,较大地提高了桥壳材料的利用率,且应力分布更加合理,从而使设计更加合理,在性质不变的情况下为企业节约了生产材料、降低了生产成本。 轻量化设计在整个汽车设计领域所带来的低成本、低消耗、低排放符合最优化设计理念,但传统的经验设计模式和滞后的评价手段使轻量化设计的改进余地微乎其微。本文所采用的有限元方法在很大程度上缓解了设计者对设计经验的依赖和对方案可行性的茫然。本文通过融合传统力学计算、实验验证分析和模拟对比手段所提出的完整且合理的基于FEM的轻量化设计方法,合理地解决了驱动桥壳的轻量化设计问题,为其它汽车零部件的轻量化设计也提供了一定借鉴。 本课题为山东大学可持续制造研究中心与山东五征汽车集团合作的校企合作项目。 |
| 作者： | 吴春虎 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 李剑峰;李方义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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