驅動橋作為汽車四大總成之一,因位于動力傳動系的末端,工作時它的受載情形相當復雜:在承受減速器、差速器和半軸等零部件重量的同時,同從動橋一起支承車架及其上的各總成質量;行駛時,還要承受由車輪產(chǎn)生的牽引力、制動力、側向力、垂向力并經(jīng)懸架傳給車架。因此對驅動橋的關鍵零件橋殼設計提出了嚴格要求,即滿足強度和剛度的要求基礎上,應使其結構型式盡可能便于制造、拆裝和調整。驅動橋橋殼分為整體式橋殼、分段式橋殼、組合式橋殼B類。整體式橋殼因具有較大的強度和剛度,且便于主減速器的裝配、調整和檢修,在各類汽車上得到了廣泛使用。但是由于其形狀復雜,因此應力求解和振動分析比較困難。查閱有關汽車設計文獻,驅動橋橋殼的傳統(tǒng)設計方法有圖解法、實驗法分析模型簡化法。這些設計方法都存在一定的缺陷。
近年來,許多研究人員利用有限元分析方法對橋殼進行了設計計算及優(yōu)化。因此將以某汽車上使用的整體式橋殼為研究對象,對其進行結構強度和模態(tài)有限元分析軟件是融合結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的有限元軟件。有限元法是一種采用計算機求解結構靜、動態(tài)力學問題的數(shù)值解法。由于有限元法具有精度高、適應性較強和計算格式規(guī)范等各種優(yōu)點,故在短短幾年間已廣泛應用于機械、航空宇航、汽車、船舶、土木、核工業(yè)及海洋工程等各個領域,已成為機械產(chǎn)品設計中一種重要的分析工具。
隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展和軟、硬件環(huán)境的不斷提高,高檔計算機和工作站的逐步普及,為的推廣應用創(chuàng)造了良好的條件,并展示出更為廣闊的工程應用前景公司開發(fā)的新一代協(xié)同仿真環(huán)境,如圖所示。它能直接讀入各種軟件的零件模型,并在其統(tǒng)一環(huán)境中實現(xiàn)任模型裝配和分析。整合相同或不同軟件模型數(shù)據(jù)得到分析用的模型庫,這些模型庫保留中的設計參數(shù),并通過連接技術實現(xiàn)與的軟件之間的共享,其優(yōu)點是任何和人員對設計的改變都立即反映到對方軟件環(huán)境中,從而實現(xiàn)設計與仿真的同步協(xié)同的協(xié)同開發(fā)環(huán)境可以很好地實現(xiàn)對設計、仿真分析和試驗的協(xié)同和管理,使設計人員、分析人員以及試驗人員甚至管理人員能夠實現(xiàn)在同一個平臺上同時工作和交流協(xié)同。在同一平臺下,不僅實現(xiàn)對各軟硬件以及數(shù)據(jù)等資源的合,各部門的不同設計、分析和試驗人員實現(xiàn)協(xié)同研發(fā)、數(shù)據(jù)共享與交換,而且極大地提高了設計研發(fā)的效率和管理水平。
驅動橋橋殼工作受力情況復雜,而車輛的行駛條件,如道路情況、氣候條件及車輛的行駛狀態(tài)等又是千變?nèi)f化的,因此在設計過程中必須對橋殼的應力、變形、危險部位的應力、振動情況等進行計算和校核。有限元法已廣泛應用到驅動橋橋殼設計中,通過對驅動橋橋殼的有限元計算,既可以分析驅動橋橋殼的強度及模態(tài)等情況,也可以比較各種設計方案,在滿足強度和剛度要求的條件下,為結構的優(yōu)化設計提出可行的措施和建議。
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