客车驱动桥壳的特性分析及轻量化设计

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文客车驱动桥壳的特性分析及轻量化设计摘要市内公交客车是城市市民日常出行的重要交通工具之一，每天在市内各主要交通道路上往返行驶。公交客车作为一个城市的形象，其性能的好坏直接反映到城市的环境建设水平和现代化建设水平等各个方面。作为车辆上的主要承载构件之一，驱动桥壳的作用主要是支撑并保护主减速器、差速器和半轴等，固定左右驱动车轮的轴向相对位置。由于公交客车使用工况较好，公交客车驱动桥壳的强度、刚度、桥壳质量往往偏大，材料冗余严重。本文以EQ6100KR型客车底盘驱动桥壳为研究对象，应用有限元分析软件HyperMesh和nCodeDesignLife，对驱动

2、桥壳静动态特征、疲劳特征进行分析，应用尺寸优化技术对该驱动桥壳进行轻量化设计，主要完成了以下工作：1）应用有限元分析软件HyperMesh建立有限元模型，通过对比理论模态分析和试验模态分析的结果验证有限元模型的合理性，为后续的静动态分析提供合理模型。2）对驱动桥壳进行典型工况下的静强度分析，分析结果表明该驱动桥壳的强度和刚度远远超出使用标准，证明其结构质量冗余严重，为后面的结构优化提供理论依据。I太原理工大学硕士研究生学位论文3）对驱动桥壳进行了约束两端半轴套管与轮毂轴承结合区域的模态分析，求得模型前四阶的固有频率和振型，结果表明该驱动桥壳不会与外界产生的激励产生共振现象。4）

3、基于疲劳分析软件nCodeDesignLife，根据驱动桥壳所受载荷、疲劳类型以及桥壳材料参数，选用名义应力法和Miner线性累积损伤法则对该驱动桥壳进行了疲劳寿命分析。5）最后对该驱动桥壳进行了尺寸优化设计，优化后总质量比优化前的小了约18.2kg，将优化后的驱动桥壳再次静态分析和疲劳寿命分析，验证了优化后驱动桥壳的静动态性能和疲劳可靠性。关键词：驱动桥壳，模态试验，静态分析，疲劳分析，轻量化II太原理工大学硕士研究生学位论文CHARACTERISTICANALYSISANDLIGHTWEIGHTDESIGNONABUSDRIVEAXLEHOUSINGABSTRACTThec

4、itybusisoneoftheimportanttraffictoolsforcityresidents’dailytravel,andeverydayinthecity,themaintrafficroaddrivingbackandforth.Astheimageofacity,Buses’performancedirectlyreflectedinallaspectsofenvironmentconstructionlevelandmodernizationlevelofacity.Asoneofthemainbearingcomponentsonthevehicle,

5、themainroleofdriveaxlehousingistosupportandprotectthemainreducer,differentialandaxleshaft,etc.,andtofixaxiallyrelativepositionoftheleftandrightwheels.Duetotheuseofbusesingoodworkingcondition,thedriveaxlehousingstrength,stiffness,andthequalityoftheaxlehousingisoftentoolarge,thematerialredunda

6、ncyserious.BasedontheEQ6100KRbuschassisdriveaxlehousingastheresearchobject,usingthefiniteelementanalysissoftwareHyperMeshandnCodeDesignLife,analyzethestaticanddynamiccharacteristicsofthedriveaxlehousing,fatiguecharacteristics.Applicationsizeoptimizationtechniquesforthedriveaxlehousinglightwe

7、ightdesign.Themainworkisasfollows:1)TheapplicationoffiniteelementanalysissoftwareHyperMeshtoestablishthefiniteelementmodel,therationalityofthefiniteelementmodelbycomparingtheresultsoftheoreticalmodalanalysisandexperimentalmodalanalysisisverified,pr