商用车驱动桥壳模态分析疲劳估计.pdfVIP

蒋伍贺岩松李伟 (重庆大学机械工程学院400030重庆耐德新明和工业有限公司400054) stran 摘要：运用CATIA建立某型商用车驱动桥壳的实体模型，利用Hypermesh划分网格，采用Na 对桥壳进行结构有限元模态计算与分析。以随机路面谱为基础，通过Fatigue进行准静态疲劳仿真， 计算得到桥壳本体在随机载荷下的疲劳寿命云图，分析了桥壳疲劳危险点寿命，能为结构设计与改进 提供参考。 关键词：驱动桥壳 模态分析 强度 疲劳 0前言 驱动桥壳是汽车的主要承载件和传力件，支撑着汽车的荷重，并将载荷传递给车轮，同 时也将作用在驱动轮上的牵引力、制动力、横向力也经过桥壳传递到悬挂及车架或者车厢上 h-2]。驱动桥壳必须具有足够的强度、刚度和良好的动态特性。减少桥壳的质量，有利于降低 动载荷，提高汽车的行驶平顺性。桥壳还应具备较强的抗疲劳能力，以防止桥壳在使用过程 中因承受交变载荷而引起的疲劳破坏。 通过CAE分析技术对桥壳进行结构模态与疲劳仿真分析，可以降低生产成本和缩短生产 周期。目前桥壳CAE分析主要集中在刚度、静强度、疲劳可靠性和结构优化等方面，以桥壳 几何结构分析为研究重点眵。63。 型建立以及结构模态分析与随机载荷疲劳仿真分析，为商用车的结构设计与改进提供参考。． 1有限元模型的建立 某厂生产的重型商用车全浮式驱动桥壳，单轴额定载荷为16吨。驱动桥壳(装配半轴 建立桥壳的三维实体模型，其主要包括桥壳本体、弹簧座、主减速器壳、半轴套管、上下推 力杆支座和下推力杆垫板等，其模型如图1所示。 图1桥壳三维实体模型 桥壳结构复杂，但多数桥壳结构特征对桥壳结构力学性能影响很小，为提高有限元计算 效率，在保证有限元求解精度的前提下，对三维模型做了适当的简化，忽略了弹簧座、上下 推力杆支座、下推力杆垫板、较小的螺纹孔、倒角以及其他对分析影响较小的结构特征。 桥壳本体与主减速器壳采用螺栓连接，通过刚性单元来连接来模拟。桥壳与半轴套管为 过盈配合，通过节点重合来模拟。通过有限元前处理软件Hypermesh获得有限元模型，模型 采用实体网格划分，得到网格单元共291116个，其中六面体网格285369个、五面体网格5747 个，节点数349480个。有限元模型如图2所示。 图2桥壳有限元模型 桥壳各部分材料的力学性能参数，如表1所示。 表1桥壳零部件材料参数 2驱动桥壳结构模态分析 2．1桥壳模态分析的作用 结构模态分析是各项动力分析的前提和基础，它为振动系统的动态设计和故障诊断提供 数值依据H3。其作用表现在： ①获取结构的动态特性。汽车驱动桥桥壳承受来自地面的激励，通过模态分析，可以 了解结构的固有振动频率和振型，查看其固有频率是否与地面的激励频率相接近，以避免在 使用中由于共振的原因造成不必要的损失； ②利用固有频率和模态指导动力响应分析，指导结构设计与改进。模态分析是利用模 态叠加法进行结构的瞬态响应分析的前提。由于结构的振动特性决定了结构对各种动载荷的 响应情况，在各种动力学分析之前首先进行模态分析； ⑨利用模态分析结果可以找出结构系统的薄弱环节；同时可以指导结构的试验分析， 比如传感器的安装位置； 桥壳在工作过程中，主要承受路面不平度和轮胎不平衡所产生的激励。为考察桥壳作为 一个线性振动结构系统的动态特性，需要对桥壳进行模态分析阳～。 2．2驱动桥壳的计算模态分析 将驱动桥壳有限元模型提交求解器ldSC．Nastran进行自由模态计算，得到驱动桥壳的计 266 算模态分析结果，提取桥壳前六阶固有频率和相应振型如表2，各阶振型图如图3一图8所示。 参照振型图中的坐标系，设定XZ平面内的变形为纵向变形，XY平面内的变形为横向变形。 表2桥亮前六阶固有频率和相应的振型 篇豁一 …篙卷：销0嚣嚣怒怒