单级驱动桥后桥CAE分析

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1、安安安凯凯凯车车车桥桥桥桥桥桥壳壳壳结结结构构构分分分析析析报报报告告告之之之七七七安凯BJ4248SMFJB型驱动桥桥壳有限元分析合肥工业大学驱动桥桥壳结构分析项目组2007年8月安凯BJ4248SMFJB型驱动桥桥壳有限元分析一、概述驱动桥是汽车中的重要部件，应具有足够的强度和刚度，按照安凯车桥公司“车桥桥壳CAE分析任务书”的要求，对安凯BJ4248SMFJB型驱动桥中桥桥壳进行有限元分析。按照“精确建模、准确约束、正确加载”的思想，经过认真讨论，仔细分析，确定了建模原则和受力约束等关键问

2、题，根据不同车型所采用的桥壳结构分别建立有限元模型。按照所提供的AUTOCAD图纸，构建简化的车桥结构力学模型，在UG中首先建立桥壳几何模型，然后在HyperMesh软件中进行网格划分，最后将其导入到ANSYS有限元分析软件中加载和约束，完成有限元计算分析。二、驱动桥有限元模型UG中所建的桥壳几何模型见图2.1，划分完网格的有限元模型见图2.2，另外用加厚的局部板结构来模拟推力杆支架。建模和计算采用通常的车辆坐标系，即X轴平行于地面指向前方，Z轴垂直向上，Y轴由右手法则判定。图2.1驱动桥几何模

3、型-1-图2.2驱动桥有限元模型三、驱动桥受力分析和荷载计算驱动桥承受有车轮传来的路面反力和力矩，并经悬架传给车架。路面对驱动轮的作用力主要有垂直反力、切向反力和侧向反力三种，使驱动桥在纵横两个平面内承受弯矩。按照驱动桥受力状况，其主要典型载荷工况有三种：1.垂向载荷工况：按最大轴荷计算，另外考虑汽车通过不平路面的动载系数；①、汽车满载工况：满载时后驱动桥的受力分析如图1-1，图中b表示为轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离；B表示后驱动车轮轮距。此时，后桥内、外车轮所承受的垂向负荷F、ZiF分别

4、为：ZoG215F=F==18350×9.8×=0.90×10NZiZo22式中G为汽车满载静止于水平路面时后驱动桥的最大载荷。2-2-图3.1满载时受力分析简图②、冲击载荷作用工况当汽车在不平路面上高速行驶时，后桥壳除承受静止状态下那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷。此时，后桥壳垂向负荷通常取为满载静止时所承载荷的2.5倍，即G215F=F=×2.5=18350×9.8××2.5=2.25×10NZiZo222.纵向载荷工况：按牵引力或制动力最大计算；①、最大牵引力行驶工况汽车以最大牵引力行驶

5、时,后驱动桥壳的受力分析如图1-2。为使计算简化，不考虑侧向力，仅按汽车作直线行驶的情况进行计算，另从安全系数方面作适当考虑。FFnrrFxFziFxFFxFBzozo图3.2最大牵引时受力分析简图此时,后桥内、外车轮所承受的垂向负荷F、F分别为：ZiZoG2m215F=F==18350×9.8××1.2=1.08×10NZiZo22式中：G——汽车满载静止于水平路面时后驱动桥的载荷；2m——行驶时的桥负荷转移系数，通常取为1.2；2地面对外驱动车轮的最大切向反作用力F为x-3-TEi1i0η1

6、000×12.11×5.286×0.94F===5.24×10Nx2r0.55×2r式中：T——发动机最大转矩，N⋅m；Ei——变速器一挡速比；1i——主减速器速比；0r——轮胎滚动半径，m；rη——传动系效率（由发动机至轮边）；②、紧急制动工况汽车紧急制动时，可不考虑侧向力。图1-3为紧急制动时后驱动桥壳的受力分析简图。图中后桥内、外车轮所承受的垂向负荷F、F分别为：ZiZoG2m′15F=F==18350×9.8××0.6=0.54×10NZiZo22式中：G——汽车满载静止于水平路面时后驱

7、动桥的载荷；2m′——汽车紧急制动时的质量转移系数，通常取为0.6；另外，水平方向的纵向力F为xG218350×9.84F=m′ϕ=×0.6×0.8=4.32×10Nx22式中：ϕ——轮胎与地面的纵向附着系数，计算时取ϕ=0.8；1FFnFxFxrrFFxFziBFzozo图3.3制动时受力分析简图3.侧向载荷工况：按侧向力最大计算；当汽车所承受的侧向力达到地面给轮胎的侧向反作用力的最大值（即附着力）时，汽-4-车处于侧滑的临界状态，侧向力一旦超过侧向附着力，汽车则侧滑。汽车向右侧滑时的受力分析

8、如图1-4。图中，F、F分别表示地面对后驱动桥内、外驱动车轮的侧向反作用yiyo力；F、F分别表示侧滑时内、外驱动车轮的支承反力。ZiZoqyiFqyoFFyiFyoFziBFzo图3.4侧滑时受力示意图当汽车处于侧滑状态时，汽车向右侧滑时的受力分析如图1-4，此时，地面给后桥内、外驱动车轮所承受的垂向力F、F分别为ZiZo11hg5F=G−G=18350×9.8×0.1=0.18×10Nzi2222B11hg5F=G+G=18350×9.8×0.9=1.62×10Nzo2222B式中：h——汽