自卸车后桥壳有限元应力计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com《装备制造技术)2008年第2期白卸车后桥壳有限元应力计算王翠凤(福建信息职业技术学院，福建福州350003)摘要：通过建立后桥壳有限元力学计算模型，确定了计算中的边界约束条件，并对原模型、加筋模型两种有限元模型七种工况的所有结点进行了应力分析与比较。应力计算结果为该车的改进设计和结构优化提供了理论依据。关键词：后桥壳；有限元；边界务件；应力中图分类号：U463．218．02文献标识码：A文章编号：1672—545X(2oo8)02-0007—031有限元模型的建立这两种单元都适合于模拟从CAD软件导人的复杂模型。模拟约束

2、时用到了BEAM4梁单元和LINK8杆单元。自卸车驱动后桥是汽车传动系的最后一个总成。其基本功1．3有限元网格的划分用就是在承受载荷的同时，将发动机输出的扭矩最后传递到驱划分网格是建立后桥有限元模型的一个重要环节，所划分动轮，以达到车辆行驶的目的。其性能直接影响自卸车的安全的网格形式将直接影响计算精度和计算规模。一般来讲，网格性和可靠性，是车辆中极为重要的安全件和功能件。由于驱动数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所桥壳形状复杂，故难以运用经典力学的方法对其强度进行精确以确定网格数量时应权衡这两个因数来综合考虑；在结构不同分析。过去常采用简化并结合经验

3、的方法，显然这样的分析计部位采用大小不同的网格，在计算数据变化梯度较大的部位，算是粗略的。本文运用有限元软件模拟后桥的各种受载工况，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格；当计算了静态、动态、侧翻等状态时的后桥受力情况，为自卸车后结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单桥的设计提供了理论依据。元。但在网格数量相同的情况下，由高阶单元组成的模型，计算规模大，使用时应注意计算精度和时间问题。当结构形状对称时，其网格也应划分成对称网格，以使模型表现出相应的对称性。几何模型简化以后，将上面划分的22个体，分别调人ANSYS，在ANSYS中划分网格。在AN

4、SYS中划分网格时，控制线上单元的份数，面上的单元边长。用SHELL93先给面划分网格，然后用SOLID95划分体的网格，在所有的体网格都划完之后，把所有四面体型SOLID95单元转化成SOLID92号单元，这图1简化后后桥壳几何模型图图2后桥有限元模型图样做的好处是节约计算时间，结果文件小。整个后桥共有1．1几何模型的简化46122个单元，84321个结点。图2为有限元模型图。在Pro／E中建立三维实体几何模型。有限元实体模型，要1．4边界约束条件的处理能反映危险部位具体结构对后桥壳应力的影响，因此有限元模在有限元计算中，为消除刚体的移动和转动，只有把刚体型要尽量保留

5、原实体结构的细节。但为减少有限元模型节点数3个移动和3个转动自由度约束住，否则，在有限元求解时会量、节约机时、避免不必要的浪费，要对非危险部位的细节进行形成奇异刚度矩阵。在进行实际工况下的强度计算时，处理位结构简化。例如略去不必要的圆角、以倒斜角取代倒圆角、简化移边界条件主要考虑整个后桥壳的支承受力情况。计算中，桥不重要区的小孔及小尺寸细节结构等。几何模型简化以后，把壳须保持受力平衡，因此，对后桥的位移边界条件可处理为：在后桥壳、半轴套管、主减速器壳、A型架切分成22个体，见图1A型架与车架的铰接中心线上加UX、uy、UZ；在计算侧滑、侧简化后的后桥壳几何模型。翻工况时

6、，用球坐标系作为局部坐标系，原点在A型架的球铰1．2单元体的选择中心，把对应的结点的坐标系转换到该球坐标系下，只约束X此后桥由桥壳和半轴套管构成，二者皆由铸造件加工而方向即可；在满载静止、启动、制动工况，为了消除刚体位移，在成，需利用三维实体单元模拟其力学特性。本次分析选用了20A型架与车架的铰接中心选择2点，加UZ约束；侧滑、侧翻工结点等参单元SOLID95和10结点等参单元SOLID92号单元，况：为了真实再现横拉杆的作用，用梁单元模拟销轴，在销轴的收稿日期：2007一Il一14作者简介：王翠凤(1969一)，女，辽宁阜新人，高级工程师，硕士，模具设计与制造专业主任

7、，主要从事计算机辅助设计与制造方面的教学与研究。7维普资讯http://www.cqvip.comEquipmentManufactringTechnologyNo．2，2008中点上加UZ约束。处，这是由于在此工况下，后桥承受弯矩，焊缝处存在应力集1．5后桥壳受力分析与计算载荷的处理中的缘故。后桥壳所受的载荷包括自重、“A”型架铰点来自车辆垂直(2)最大启动工况的对比向下的力、油气弹簧处沿油气弹簧轴线向下的力、地面垂直向原模型：此工况按发动机的最大输出扭矩计算。半轴套管上的支反力、地面向前的水平推力、半轴套管来自行星轮的扭部分最大应力为