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原文传递某微型客车驱动桥壳静动态特性分析及疲劳预测

论文题名：	某微型客车驱动桥壳静动态特性分析及疲劳预测
关键词：	驱动桥壳;白噪声路谱;静态分析;动态分析;疲劳预测
摘要：	驱动桥壳作为汽车的重要零部件之一，它不但承受来自地面的冲击载荷，还要承受车身和所载货物的作用力，桥壳的刚度和强度对于保证差速器和减速器正常工作具有重要意义。在实际汽车的行驶的过程中，驱动桥壳处于长期的动态随机载荷作用下，造成损伤的长期积累，导致驱动桥壳的疲劳失效，因此必须对驱动桥壳进行静动态刚度、强度分析和疲劳寿命分析。　　本文结合某车辆技术研发有限公司微型客车驱动桥壳的开发项目，通过CAE有限元仿真分析技术完成了对微型客车驱动桥壳的三维模型建立，结构静力学分析、多体动力学仿真分析、动态特性分析以及疲劳寿命分析，具体研究过程如下所示: 　　根据供应商提供的驱动桥壳的二维图纸，使用CATIA软件建立驱动桥壳的几何模型。利用Hypermesh有限元分析前处理软件对驱动桥壳的几何模型进行几何清理，并且对驱动桥壳模型划分网格和建立有限元模型。使用有限元分析软件MSC.Nastran对驱动桥壳进行四种典型工况下的静力学分析:最大垂向力工况、最大牵引力工况、最大制动力工况和最大侧向力工况，从而得到驱动桥壳在四种典型工况下的应力云图和应变云图，结果显示驱动桥壳的最大应力和最大变形都发生在最大垂向力工况，其最大应力为233.1 MPa，最大变形量为2.1mm，其强度和刚度都满足企业的设计要求。　　根据整车3D实体模型数据，运用ADAMS软件建立相应的整车动力学仿真模型。使用MATLAB/SIMULINK软件模块，基于白噪声数据源进行数值仿真，获得车速为17m/s、28m/s下的B级和D级四种不平路面激励曲线，然后导入到ADAMS中进行整车（满载）动力学仿真分析，得出整车在B级和D级不平路面行驶时桥壳主要受力点的载荷—时间历程曲线，为桥壳的动态特性分析和疲劳预测提供了动态载荷。　　在驱动桥壳进行模态分析的基础上完成了谐波响应分析和瞬态响应分析，确定了可能发生共振危险的频率为低频58Hz和高频227Hz左右。由于都大于不平路面激励所一起的振动频率范围0(-)50Hz，不会发生共振现象。瞬态响应分析结果显示桥壳最大动应力和最大位移发生在D级路面以28m/s速度行驶时，其最大应力为356MPa，小于材料的最大许用应力值390MPa，最大位移为5.64mm都符合设计要求，因此桥壳结构设计合理。　　根据驱动桥壳的四种工况的载荷—时间历程曲线，使用MSC.Fatigue软件对驱动桥壳进行疲劳寿命分析。分析结果表明B级路面两种工况桥壳寿命为93.7万次、75.9万次，寿命较长，安全系数高，但D级路面两种工况下的桥壳寿命为46.7万次和35.5万次，接近或低于国标40万次的规定，因此提出增加桥壳壁厚和增大桥壳凸缘段和半轴套管过渡区域的改进措施，减小应力集中的影响，提高桥壳的疲劳寿命。同时考虑该微型车的市场定位，建议尽量避免车辆在D级或较差路面高速行驶。　　本文对该微型客车驱动桥壳进行多项性能分析，并根据分析结果针对性的提出了改进意见，为桥壳设计开发提供了参考依据。
作者：	方必杰
专业：	机械工程
导师：	刘会霞
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文