某微型客車驅(qū)動橋殼靜動態(tài)特性分析及疲勞預(yù)測.pdf

1、驅(qū)動橋殼作為汽車的重要零部件之一，它不但承受來自地面的沖擊載荷，還要承受車身和所載貨物的作用力，橋殼的剛度和強(qiáng)度對于保證差速器和減速器正常工作具有重要意義。在實(shí)際汽車的行駛的過程中，驅(qū)動橋殼處于長期的動態(tài)隨機(jī)載荷作用下，造成損傷的長期積累，導(dǎo)致驅(qū)動橋殼的疲勞失效，因此必須對驅(qū)動橋殼進(jìn)行靜動態(tài)剛度、強(qiáng)度分析和疲勞壽命分析。
　　本文結(jié)合某車輛技術(shù)研發(fā)有限公司微型客車驅(qū)動橋殼的開發(fā)項(xiàng)目，通過CAE有限元仿真分析技術(shù)完成了對微型客車驅(qū)動

2、橋殼的三維模型建立，結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析、多體動力學(xué)仿真分析、動態(tài)特性分析以及疲勞壽命分析，具體研究過程如下所示:
　　根據(jù)供應(yīng)商提供的驅(qū)動橋殼的二維圖紙，使用CATIA軟件建立驅(qū)動橋殼的幾何模型。利用Hypermesh有限元分析前處理軟件對驅(qū)動橋殼的幾何模型進(jìn)行幾何清理，并且對驅(qū)動橋殼模型劃分網(wǎng)格和建立有限元模型。使用有限元分析軟件MSC.Nastran對驅(qū)動橋殼進(jìn)行四種典型工況下的靜力學(xué)分析:最大垂向力工況、最大牽引力工況、最大制動

3、力工況和最大側(cè)向力工況，從而得到驅(qū)動橋殼在四種典型工況下的應(yīng)力云圖和應(yīng)變云圖，結(jié)果顯示驅(qū)動橋殼的最大應(yīng)力和最大變形都發(fā)生在最大垂向力工況，其最大應(yīng)力為233.1 MPa，最大變形量為2.1mm，其強(qiáng)度和剛度都滿足企業(yè)的設(shè)計(jì)要求。
　　根據(jù)整車3D實(shí)體模型數(shù)據(jù)，運(yùn)用ADAMS軟件建立相應(yīng)的整車動力學(xué)仿真模型。使用MATLAB/SIMULINK軟件模塊，基于白噪聲數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)值仿真，獲得車速為17m/s、28m/s下的B級和D級四種不

4、平路面激勵(lì)曲線，然后導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行整車（滿載）動力學(xué)仿真分析，得出整車在B級和D級不平路面行駛時(shí)橋殼主要受力點(diǎn)的載荷—時(shí)間歷程曲線，為橋殼的動態(tài)特性分析和疲勞預(yù)測提供了動態(tài)載荷。
　　在驅(qū)動橋殼進(jìn)行模態(tài)分析的基礎(chǔ)上完成了諧波響應(yīng)分析和瞬態(tài)響應(yīng)分析，確定了可能發(fā)生共振危險(xiǎn)的頻率為低頻58Hz和高頻227Hz左右。由于都大于不平路面激勵(lì)所一起的振動頻率范圍0(-)50Hz，不會發(fā)生共振現(xiàn)象。瞬態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果顯示橋殼最大動應(yīng)力和

5、最大位移發(fā)生在D級路面以28m/s速度行駛時(shí)，其最大應(yīng)力為356MPa，小于材料的最大許用應(yīng)力值390MPa，最大位移為5.64mm都符合設(shè)計(jì)要求，因此橋殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。
　　根據(jù)驅(qū)動橋殼的四種工況的載荷—時(shí)間歷程曲線，使用MSC.Fatigue軟件對驅(qū)動橋殼進(jìn)行疲勞壽命分析。分析結(jié)果表明B級路面兩種工況橋殼壽命為93.7萬次、75.9萬次，壽命較長，安全系數(shù)高，但D級路面兩種工況下的橋殼壽命為46.7萬次和35.5萬次，接近或低