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1、·基于Workbench驅動橋殼的強度分析和優(yōu)化設計·文章編號：1002-4581（2013）03-0031-05基于Workbench驅動橋殼的強度分析和優(yōu)化設計112鄧震，姜武華，黃新林112DengZhen,JiangWuhua,HuangXinlin（1.合肥工業(yè)大學機械與汽車工程學院，安徽合肥230009；2.安徽安凱福田曙光車橋有限公司技術中心，安徽合肥230051）摘要：文中以安凱某重型牽引車后驅動橋殼為研究對象，建立以橋殼各個運動工況為基礎的力學模型，運用AnsysWorkbench有限元分析軟件討論其應
2、力和應變的分布情況；根據所得結果，以多目標驅動優(yōu)化的方式在Workbench中進行優(yōu)化設計，從而選擇最優(yōu)的解決方案，提高驅動橋殼的開發(fā)周期。關鍵詞：驅動橋殼；Workbench；有限元分析；優(yōu)化設計+中圖分類號：U463.218.5.02文獻標志碼：A北0引言京汽驅動橋殼是汽車上的主要承載件和傳力件，汽車正常行駛時，驅動橋殼將承受車輪傳來的路車面反作用力和力矩，并經懸架傳給車架。文中將針對驅動橋殼的4種典型工況進行應力和變形分析。將橋殼復雜的受力狀況簡化成2.5倍沖擊載圖1AK某重型牽引車后驅動橋殼三維模型荷、最大牽引力
3、、最大制動力和最大側向力4種該牽引車后橋采用雙橋形式，在實際的運動工況進行計算校核，校核的參數(shù)為車橋設計者的過程中，不同的運動狀態(tài)，橋殼的受力情況相差初步設計和計算提供了方便。主要以安凱某重型很大。主要對橋殼的4種工況進行分析，分別是商用車驅動橋殼為研究對象，利用UG建模功能，2.5倍沖擊載荷工況、最大牽引力工況、最大制動然后導入AnsysWorkbench中進行網格劃分，確定力工況和最大側向力工況。加載和約束等邊界條件，利用Ansys求解器進行有限元分析計算，驗證其有效性和實用性；最后1.1沖擊載荷行駛工況根據有限元分
4、析結果采用多目標驅動的方式，在汽車在不平路面上高速行駛時，后橋殼除承Workbench中進行優(yōu)化設計，從中選擇最優(yōu)的解決受靜止狀態(tài)下那部分載荷外，還承受附加的沖擊方案，提高驅動橋殼的開發(fā)周期。載荷。圖2是橋殼在沖擊載荷時受力分析簡圖，此時，后橋殼垂向載荷通常取為滿載靜止時所承1驅動橋殼受力分析受載荷的2.5倍，即G2FF==×kZiZo4圖1為某重型牽引車后驅動橋殼的三維模型，由中段和左、右半軸組成，其特點是左右屬于不式中，G2為汽車滿載靜止于水平路面時后驅動橋的最大載荷；K為動載荷系數(shù)，對載貨汽車對稱狀態(tài)?！侗本┢嚒?/p>
5、2013.No.3·31··基于Workbench驅動橋殼的強度分析和優(yōu)化設計·取2.5。G2Fm=′φx4FF式中，φ為輪胎與地面的縱向附著系數(shù)，計算時取φ=0.8。同時，由水平方向的縱向力Fx而產生一個繞橋殼中心線的力矩T，其大小為FyiFyoTFr=bBbxrFziFzo圖2沖擊載荷時受力分析簡圖FFn1.2最大牽引力行駛工況汽車以最大牽引力行駛時，后驅動橋殼的受FxFxrr力分析如圖3。FFxFziBFzozoFF圖4緊急制動時受力分析簡圖nrr1.4側向載荷行駛工況（按側向力最大計算）當汽車所承受的側向力達到地
6、面給輪胎的側北FxFziBFxFFxFzozo向反作用力的最大值（即附著力）時，汽車處于側滑的臨界狀態(tài)，側向力一旦超過側向附著力，圖3最大牽引力時受力分析簡圖京汽車則側滑。汽車向右側滑時的受力分析如圖5。此時，后橋內、外車輪所承受的垂向負荷分圖中，F(xiàn)yi、Fyo分別表示地面對后驅動橋內、外驅汽別為動車輪的側向反作用力；FZi、FZo分別表示側滑時GmFF==22內、外驅動車輪的支撐反力。ZiZo4車式中，m2為行駛時的橋負荷轉移系數(shù)，對于qyiFqyoF牽引車取1；地面對外驅動車輪的最大切向反作用力Fx為TiiηFyiF
7、yoE10Fx=4rFziBFrzo式中，TE為發(fā)動機最大轉矩，N?m；i1為變速器圖5側滑時受力示意圖Ⅰ擋速比；i0為主減速器速比；rr為輪胎滾動半徑；當汽車處于側滑狀態(tài)時，汽車向右側滑時的η為傳動系效率（由發(fā)動機至輪邊）。由最大切向反受力分析如圖6。此時，地面給后橋內、外驅動車作用力Fx產生一個繞輪胎中心線方向的轉矩T為TFr=輪所承受的垂向力FZi、FZo分別為xr1取FZi=0，則FGZo=221.3緊急制動行駛工況式中，G2為汽車滿載靜止于水平路面時后驅汽車緊急制動時，可不考慮側向力。圖4為動橋的載荷。上述地面
8、給內、外驅動車輪的側向緊急制動時后驅動橋殼的受力分析簡圖。圖中后反作用力Fyi、Fyo分別為橋內、外車輪所承受的垂向負荷FZi、FZo分別為Gm′FF==φ0N2yiZi1FF==ZiZo4FF=φ式中，m′為汽車緊急制動時的質量轉移系數(shù)，yoZo1取1.2。另外，水平方向的縱向力Fx為式中，φ1為地面的側向附著系數(shù)
