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基于可靠性优化的汽车驱动桥壳设计研究
| 论文题名： | 基于可靠性优化的汽车驱动桥壳设计研究 |
| 关键词： | 驱动桥壳;可靠性优化;疲劳分析;有限元方法;受力分析 |
| 摘要： | 驱动桥壳是汽车上的关键部件之一，作为承载件与传力件，同时也是主减、差速器及半轴等装置的外壳。目前国内驱动桥壳多是基于传统方法设计的，设计的桥壳结构笨重，静强度足以满足要求，但是可靠度只能靠经验或实际使用中加以改进来保证。 基于可靠性的优化设计可减少设计成本，缩短设计时间，将其应用到工程领域中，不仅可提高设计产品的性能，而且可推动设计水平，使产品尽可能快地投入生产和使用，工业上将会有一个高效、有力的框架和实用工具来改善产品的可靠性和安全性。开展基于可靠性优化的驱动桥壳设计研发，对科技、经济和社会发展具有积极意义。 本文结合企业的实际课题，对某型基于传统方法设计而成的驱动桥壳展开了可靠性优化设计，主要研究内容及成果有： (1)各种工况下对原桥壳进行理论、有限元受力分析，得出其应力分布状态，发现大部分区域应力低，材料没有得到充分利用；在0-50Hz范围内对原桥壳进行模态分析，研究其动态特性；最后对桥壳进行了疲劳分析，结果是桥壳的寿命在部分区域不能满足标准中的要求。 (2)以桥壳的危险截面的面积为目标函数，分别建立了应力-强度干涉模型和分布化的极限应力图，建立了基于疲劳强度的可靠度模型，对桥壳进行高可靠度的优化设计，结果发现在桥壳的关键部位，在厚度降到10mm的情况下，仍然能够满足可靠性的要求。 (3)对桥壳进行拓扑优化，希望能够通过优化整体减薄桥壳主体的壁厚，结果是在满足整个桥壳使用寿命的前提下，桥壳的厚度反而比原来增加；然后又对桥壳主体进行自由尺寸优化，希望能够降低桥壳的整体壁厚而对局部的高应力区进行补强。最后根据可靠性优化及拓扑优化与尺寸优化的结果制定了桥壳改进的设计方案。 (4)对改进后的桥壳重新进行有限元分析，发现在满足可靠性、强度要求的前提下，各阶固有频率均得到了提高，疲劳寿命也满足了指标的要求，说明改进措施是合理的可行的。 |
| 作者： | 孙忠云 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王显会 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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