动态载荷下的汽车驱动桥壳有限元分析

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1、万方数据第26卷第3期2009年3月机电工程Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineV01．26No．3Mar．2009动态载荷下的汽车驱动桥壳有限元分析木楼益强，赵文礼，孟庆华(杭州电子科技大学机械工程学院，浙江杭州310018)摘要：为研究驱动桥壳在动态载荷下的应力状况，建立了汽车垂向振动的4自由度动力学方程。应用机械振动理论求解出了汽车在路面不平度下的动态载荷；以汽车驱动桥为例，利用有限元方法，得到了动栽作用下桥壳各点的应力分布及最大应力点的位置，并进行了驱动桥

2、壳的变形计算。仿真结果表明，该研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。关键词：动力学模型；动态载荷；驱动桥壳；有限元方法中图分类号：TP391．17文献标识码：A文章编号：1001—4551(2009)03—006l—05FiniteeIementanalysisfbrdriveaxIehousingbasedondynamicIoadLOUYi—qiang，ZHAOWen-li，MENGQing-hua(co肌E扩旷肼e以口n幻口ZE增i，聊“啊，日口，郴^D“D施肼iun知ers酊，舶呼^DⅡ3

3、10018，∞i加)Abstract：Forthestudyoftlle8tateofdriveaxlehousingstressunderthedyn锄icload，theve币calv．b阳tionofthecar4degreesoffreedomdynamicequationw船built明ddynamicloadw鹊solvedbythemachineryvibmtiontheory．A8thedrive缸lehousingforex锄ple，thefiniteelementmethodwasapp

4、liedtosolvethedynamicstressoftheweakpartsofthe“vea】【lehousing．The8tren舻handdefomationanalysisofthedriveaxlehousingwasmade．Theresult8showthatthestudyh鹳referenceandapplicationvalueforthedriveaxlehousingde8ign．Keywords：dynamicmodel；dynamicload；d—veaxlehousing

5、；finiteelementmethod(FEM)0引言目前在汽车驱动桥壳设计方法中，常把车辆作用于驱动桥的载荷视为静载荷或乘以动荷系数的准静态载荷，这种方法在传统的设计中发挥了重要作用，而且也更适合于车辆低速运动的情况。随着车辆运行速度的提高和载荷的不断增加，研究模拟路面不平度对车辆振动的影响以及动载应力响应的变化⋯，已经成为新型车辆设计中不可缺少的组成部分。基于此，本研究在建立的车辆动力学模型基础上求解假设为周期性路面不平度下的动态载荷，并进行驱动桥壳的有限元计算与分析。l动态载荷1．1车辆动力学模型的

6、建立引起汽车振动的原因很多，为考虑在垂向载荷作用时的主要矛盾和研究的方便，本研究将对车辆作如下的简化和假设：(1)车辆等速直线行驶，轮胎与地面始终保持接触，无跳起。(2)左右车轮受到的路面不平度激励相同，前、后轮受到的激励不相同；车身为刚体且左右对称，前、后桥为集中质量。(3)轮胎和悬架简化为线性系统，考虑阻尼和刚度。(4)车身只有垂直振动和俯仰振动。基于以上假设，车辆模型就可以简化为4个自由度的平面模型，4个自由度分别为车身的垂直振动、俯仰振动和前后车轮的垂向振动。车辆振动模型如图1所示。根据图l模型，利

7、用拉格朗日方程可建立如下动力学方程：收疆日期：2008一lO一20基金项目：浙江省科技计划资助项目(2007C21081)作者简介：楼益强(1983一)，男，浙江义鸟人，主要从事反求工程与快速原形技术方面的研究．Louyi9@gmail．com通信联系人：赵文礼，男，教授，博士生导师．E—mail：zhaowlcn@y8hoo．c∞．cn万方数据·62·机电工程第26卷图l车辆动力学模型肘。．，．】l，d一前、后桥簧下质量；肘。一悬挂质量；J-一车身的转动惯量；Z。，Z：一前、后桥到质心的距离；＆。％。一前

8、、后悬架刚度系数；☆n，＆d一前、后轮胎刚度系数；C¨C。：一前、后轮胎悬架阻尼系数；C¨Cn一前、后轮胎阻尼系数；善I(1)，善2(1)一前、后轴簧下质量垂向位移；g(t)一车身质量垂向位移；卜车身俯仰摆角；q。(t)，g：(I)一前、后轮路面不平度激励。肘。蕾+(C。l+C。2)竞+(C。2Z2一C。1fI)p—C。l克I—C二竞2+(五。l+蠡吐)戈+(后以Z2一后。lZI)口一后。I茹I一后以戈2=0-，