驱动桥桥壳优化分析

驱动桥桥壳优化分析 本文利用HyperMesh建立驱动桥有限元模型，运用RADIOSS求解器对该后桥进行有限元分析，得到该后桥的位移云图及应力值，通过位移云图寻找影响刚度的关键位置，使用OPTISTRUCT对关键位置形状进行优化，缩短了产品开发周期，进一步提升了产品质量。

乘用车驱动桥是整车的关键零部件，其性能直接影响整车的安全性、可靠性。驱动桥总成是否满足产品的设计需要，对于整车的性能至关重要。

本文提及的驱动桥采用半浮式结构，载荷经半轴通过轴承传递给桥壳，所以对于半浮式驱动桥，驱动桥的载荷主要由桥壳和半轴共同承担。桥壳是驱动桥总成上一个单独的部件，它具有支撑汽车载荷的作用，在同等载荷条件下，如果桥壳刚度过弱，相应的半轴会承担更多的载荷，使半轴产生更大的弯曲变形。由于半轴是通过轴承与后桥连接，那么就会形成轴承内外圈夹角，夹角的产生会影响轴承的寿命，然后影响整个驱动桥的寿命。若汽车后桥的强度及刚度不能达到要求，则会失效，可能会造成后桥断裂或永久变形，出现前期轴承异常磨损、半轴断裂等失效，不能再继续使用。因此在设计上，为了达到安全要求，我们对驱动桥的刚度有一定要求，只有在设计上满足要求，方能在后期保证后桥的正常使用。本文丽江癫痫医院中的驱动桥桥壳主要用于微型货车，它是由中段的钢板冲焊件分别与两端的无缝钢管焊接而成。

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有限元模型的建立及分析

后桥主要结构如图1所示。后桥总成包括：桥壳焊接总成、主减总成和半轴总成，它们之间通过螺栓和轴承传递力。因此，在进行有限元模型建立时，我们按照以往分析经验对一些连接和零件进行简化。最后通过HYPERMESH建立的模型如图2所示。

驱动桥桥壳有限元分析模型建立

根据汽车相关设计要求及试验标准，本文利用有限元软件HyperMesh建立有限元模型，使用有限元求解器RADIOSS对驱动桥进行力学性能分析。当汽车高速行驶于不平路面上时，驱动桥除承受在静止状态下的那部分载荷外，还承受附加的冲击载荷，这种工况下最为危险，此时后桥桥壳的位移分布情况如图3所示。

图4淮南哪家公立医院治癫痫? 中段的位移云图?

驱动桥桥壳优化目标建立

由图3可知，该后桥的刚度为1.17N/m，不能满足企业后桥刚度为1的标准，后桥最大位移在中段，将桥壳中段单独提取出来，我们查看中段的位移云图（见图4），我们可以看出，红色区域是影响刚度的关键位置。因此我们需要对红色区域截面进行优化。根据产品结构和现有的加工工艺，我们选取形状优化方法（Shape Optimization）。

根据优化设计方法，我们需要寻找设计区域。在本后桥中，最大影响区域在中段，优化区域为后桥中段，其中中段与主减总成和后盖连接的区域为中段非优化区域，图5为设计区域与非设计区域，图6为设计区域SHAPE设计变形情况。

从优化目标可知，优化的目标是满足后桥刚度为1N/m的要求，那么我们将后桥的最大位移作为我们的约束，即定义后桥中段非设计区域的最大位移节点的位移小于1.43mm作为约束。

结论分析

优化后的中段最大位移为1.45mm，满足后桥刚度。通过HyperMesh将优化后的网格进行几何重建，再将几何导入到冲压软件Dynaform，利用冲压软件Dynaform对优化前与优化后的结构进行板料展开，然后计算材料最优的利用率，通过计算优化前结构材料利用率不到60%，优化后为61.3%，但板料下料尺寸不变，减少了废料排出。

从材料利用率上可以看出，优化后的结构提高了材料利用率，刚度显著提高。刚度提高后，后桥安全系数提高，后桥产生的弯曲变形很小，这样半轴与桥壳之间的轴承内外圈夹角也很小，解决了影响后桥轴承长期异常的磨损问题，可以节省后期更换轴承所需的大笔费用儿童癫痫病的症状。

通过该有限元优化分析，可以更好地把握产品设计的动向，并缩短开发周期，可进一步提升产品的质量。本文使用HyperMesh软件作为有限元分析的前处理工具，能够实现快速有限元网格划分，并且满足分析所需要的网格质量，使用Optistruct作为优化求解器，得到了很好的优化结果；而利用冲压软件Dynaform进行板料展开，寻找板料最佳下料位置，提高了材料利用率，起到了降低各项费用的目的。