基于ABAQUS的某型驱动轴支架轻量化设计.pdf

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1、Focus技术聚焦摘要：汽车轻量化设计需要从减少每个零部件的质量着手。以某车型右前驱动轴支架为例，通过ABAQus对该支架摩擦因数降低至0_2时进行CAE分析，结果满足强度要求。采用0．2的摩擦因数后，使该支架的臂厚可以减少4mm，实现减重约78g。并对该支架装机后的实车进行耐久试验验证。结果表明，该支架无失效现象发生，说明此CAE分析方法有效，从而实现了汽车轻量化设计，对降低整车成本具有明显的指导意义。关键词：驱动轴支架；强度；摩擦因数；轻量化DesignofLightweightfbraDriVeShaftBracketBasedonABAQUS术

2、Abstract：Automotive1ightweightdesignneedstoI℃ducetheweightofeachcarparts．Takingarightandf￥ontdriveshaftbmcketasanexample，thedriveshaftbracketisanalyzedwithCAEwhenthefhctioncoemcientofthebracketreduceto2．0usingABAQUS，theresultsmeetthestren昏hrequirement．Thethicknessofbracketamcanr

3、educe4mm，realizingtheweightreductionof78gusingthe衔ctioncoemcientof0．2．Thedurabilitytestforanactualvehicleisvalidafedwhenthedriveshaftbracketisinstalledintheactualvehicle．TheresuItssho·wthatnofailureoccursforthedriveshaftbmcket_ilIustratesCAEanalysismeIhodiseⅡ宅ctive，realizingthel

4、ightweightdesign，thismet}lodwiUpmvidetheguidelinefbrIeducingthecompletevehiclecost．Keywords：Driveshaftbracket；Strength；Frictioncoemcient；Lightweigh左轴短右轴长型驱动轴在运转时，其支架将承受反作用力矩，因此须进行强度校核；同时为了保证NVH性能，须进行模态校核。大多数情况下，都会对其进行强度和模态校核，目前各汽车零部件开发公司都只是通过常规经验，对其进行保守设计，即选择较大的摩擦因数(0．3)。因该支架故障率

5、较低，故从未引起人们对其轻量化设计的注意。文章着眼于降低该支架CAE分析时的摩擦因数，再减薄该支架臂厚，以实现减重降成本，填补了该支架轻量化的空白，对于改变其材料来提升

6、生能方法不做相关阐述。1驱动轴支架设计1．1材料机械性能Ⅲ驱动轴支架采用zLlll材料，其抗拉强度为315MPa，伸长率为2％，布氏硬度为100HBs。考虑到材料力学性能和载荷的波动性，取屈服强度进行比较，具有较大的安全系数。底盘部件为重要部件，为了保险起见，可采用屈服强度分析。根据行业经验，铸铝材料屈服强度一般选取抗拉强度的50％～60％∞，即：157．5～189MPa，此处屈服强度

7、取160MPa。1．2工况分析驱动轴运转时，驱动轴输出最大扭矩，现在行业上采用的保守滑动轴承摩擦因数为0_3，则1挡驱动轴输出的最大扭矩(朐，N·m)：肚兀91如卢式中：卜发动机最大扭矩，取210N·m；i。l——变速器l挡速比，取3．933；i厂主减速比，取4．5；，c——摩擦因数，取0．3。％基金项目：国家“八六三”项目重大专项资助项目(2012AAlll202)；河北省重大技术创新项目(12213906z)一18—第7期因驱动轴输出的最大扭矩与驱动轴支架承受力矩相等，故支架承受力矩：M=210N·m×3．933×4．5×0．3=l115．0lN·

8、mFOCUS为满足强度要求，根据铸件技术要求⋯，对该支架的侧臂与底座连接处加筋并增大倒角，加筋和倒角位置及尺寸，如图4所示。加载力矩，其边界条件模型图，如图2所示。。I，工^▲誓i1．3结果分析因支架的高应力区域在螺栓孑L附近，只将力矩改变正反方向，应力数值不发生变化。因此前进／倒挡应力值相同，只需研究一种状态即可验证该支架强度。经加载力矩后得到强度结果．如图3所示。图3驱动轴支架设计状态应力云图(p=0．3)经分析，最大应力值为165MPa(图3中支架侧臂红色区域数值)，略高于屈服强度160MPa，所以支架存在失效风险，即支架侧臂最大力臂处拉断，底座

9、力臂最短处压溃。其中该支架螺栓安装孑L处，即螺栓法兰面与支架搭建处也存在应力集中现象，可通过修