汽车驱动桥壳疲劳寿命分析及结构优化

后桥总成是整车的重要组成部分,对其进行失效分析对提高整车安全性有着重要的意义.文中对一款新设计后桥进行CAE分析,发现桥壳减震器支架周围有断裂风险,因此对其进行疲劳试验验证,试验结果确定在此位置易过早疲劳断裂.通过实验结果分析其失效原因,并对这些因素进行排查.最后通过改变减震器支架形式及焊接方法等优化手段,使得后桥桥壳疲劳寿命提高至国家标准,并为以后的后桥设计提供一定的依据.     

基于随机变幅动载及虚拟台架驱动桥壳的有限元分析

为了解决运输车辆驱动后桥桥壳运转过程中疲劳失效及现有有限元分析与实际差异大等问题,建立了一种基于桥壳随机变幅动载试验数据和虚拟台架试验的桥壳应力变形及寿命分析的系统,研究了桥壳在试验环境下的各项性能指标的变化规律,并以自卸车驱动后桥桥壳进行实际验证。分析结果表明,随机变幅动载试验中,桥壳两侧载荷幅值变化区间为150~300kN,随着车速的增加桥壳的应力变形将会增加,安全系数将会下降,低平均应力和低应力幅对自卸车驱动后桥寿命具有重要影响。     

微型汽车驱动桥壳强度及疲劳寿命分析

对微型汽车桥壳进行理论上的受力分析,计算出其在极限工况下的应力分布,同时对桥壳进行静强度分析,结合理论计算结果验证有限元模型的准确性.在此基础上进行疲劳寿命分析,得出桥壳潜在的危险位置,进行疲劳台架试验验证疲劳分析的准确性,仿真与试验结果一致,说明仿真分析能够在桥壳的设计和试验阶段提供一定的参考,缩减产品开发周期,减少试验次数.     

汽车驱动桥壳疲劳寿命分析

对于有焊接的构件来说,焊缝处的疲劳强度往往是分析的焦点,也是较容易失效的地方。运用基于有限元的疲劳寿命分析方法,并特别考虑了焊缝对疲劳寿命的影响,对汽车后桥壳疲劳寿命进行预测。模拟汽车驱动桥壳试验条件下的疲劳载荷,借助疲劳寿命分析软件(ANSYS、FE—SAFE)、参考BS5400标准,估算出桥壳各部分的疲劳损伤情况,并与桥壳台架试验数据进行对比,验证该方法的正确性。     

基于典型工况的汽车后桥壳结构轻量化优化设计

基于典型工况下的后桥连接点载荷,运用惯性释放的方法对搭配多连杆悬架的后桥壳进行了轻量化设计。分析可知：单侧过深坑工况下的后桥壳应力最大;套管厚度和桥包厚度对最大应力有影响,而且随着两者厚度的变化,最大应力位置也会转移。优化后的桥壳比原桥壳减重11.6%,经过疲劳试验和耐久性路试验证,未出现耐久性问题,满足设计要求。     

基于OptiStruct的驱动桥壳轻量化设计

驱动桥壳作为汽车的重要承载部件,必须满足刚度和强度的要求,传统的设计理念为了保证性能需求,一般采用冗余设计。通过CAD/CAE的一体化建模技术,采用三维数学模型与有限元模型之间的联合设计,基于OptiStruct的尺寸优化算法实现驱动桥壳的轻量化设计。利用CATIA创建驱动桥壳三维数学模型,导入HYPERMESH力学、动力学分析、疲劳分析验证驱动桥壳满足使用标准,再在OptiStruct求解器做优化分析,经过多次迭代计算,得到分析结果。优化后的桥壳成质量为152. 042 kg,减少了50. 075 kg,减重达到24. 78%,然后对优化后驱动桥壳进行分析,最后对试制的优化后桥壳进行疲劳台架试验,分析和试验结果表明,优化后桥壳满足试验标准,对同类型的轻量化设计有一定的参考价值。     

轻型客车驱动桥振动噪声源分析与改进

对某轻型客车后驱动桥进行传动系台架试验并分析其振动噪声异常的原因,通过逆向工程方法建立后桥的三维数字化模型和有限元模型并做有限元模态分析,通过模态试验对有限元模型进行了验证。针对双曲面齿轮对冲击过大、桥壳整体弯曲共振和桥壳后盖局部共振等问题提出改进措施并通过台架试验加以验证。试验结果表明,振动噪声降低明显,改进措施切实有效。     

某系列后桥气室支架更改分析

某系列后桥壳总成在焊接时发现桥壳本体上的钢托总成与垫板位置距离较近,在钢托焊接完成后,焊枪很难伸进钢托与垫板之间的间隙去焊接垫板。由于钢托总成和气室的位置不易更改[1],因此通过更改垫板与气室支架的连接结构来优化此间隙,并运用材料力学和有限元分析对此更改进行计算分析,最后应用台架试验验证其可行性。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

汽车驱动桥壳有限元分析与轻量化设计

以某重型卡车后驱动桥壳为例,基于Solid Works建立了桥壳的三维参数化模型,运用Workbench对其进行了静力强度、振动模态和疲劳寿命的有限元分析,得出桥壳的应力分布、前5阶固有频率和振型以及疲劳寿命图。有限元分析结果表明:桥壳在刚度和强度上存在较大的裕度。在此基础上,采用目标驱动优化方法,建立了以桥壳质量最小为设计目标,以强度和变形量为约束条件的优化模型,进行了轻量化设计。优化结果显示:桥壳质量减轻了18.03kg,减轻约7.6%,轻量化效果明显。最后对轻量化后的桥壳进行了振动模态、疲劳寿命的有限元验证,以及桥壳的台架试验验证,验证结果共同表明桥壳的轻量化设计是可行的。     

基于Hypermesh的汽车驱动桥壳有限元分析与疲劳寿命预测

驱动桥壳是汽车中的重要部件,应具有足够的强度、刚度以及疲劳寿命。基于CAD/CAE一体化技术,首先利用CATIA软件建立了某轻型汽车驱动桥壳的三维实体模型,虚拟装配后,导入Hy-permesh中建立以3D实体单元为基本单元的有限元模型,并以MSC.Nastran为求解器,通过模拟相关行业标准规定的台架试验及典型工况,得出驱动桥壳强度与刚度满足要求;最后,通过建立驱动桥壳S-N曲线,将有限元结果导入MSC.Fatigue进行模拟台架疲劳试验,得到桥壳整体的疲劳寿命分布,结果表明驱动桥壳疲劳寿命满足要求,验证了设计的合理性。     

随机载荷下矿用自卸车后桥壳疲劳寿命分析

矿用自卸车行驶路况非常恶劣,为研究国产首台SF33900型矿用自卸车后桥壳的疲劳寿命,建立后桥壳有限元分析模型,将载荷峰值作用下的仿真应力结果与试验结果进行对比分析,得出两者数值比较接近,从而验证了该模型具有一定的准确性。将动力学分析结果作为后桥壳疲劳寿命分析的随机载荷谱,得出水平路面普通工况下的疲劳寿命分布云图,其最小寿命满足工程要求。为研究载荷变化对后桥壳疲劳寿命的灵敏性,对比分析三处载荷变化对后桥壳疲劳寿命的影响程度,得出后横拉杆和悬架下支点位置受力变化对后桥壳疲劳寿命影响较大。另外,还考虑载荷频率变化对后桥壳疲劳寿命的影响,结果表明,载荷频率变化比幅值变化更能影响疲劳寿命。     

基于ANSYS的驱动桥壳瞬态动力学和疲劳寿命分析

以有限元法为基础,在建立驱动桥桥壳的有限元力学模型的基础上,先借助有限元软件ANSYS的瞬态动力学分析找出桥壳上的危险点,再通过ANSYS-Fatigue疲劳分析模块对桥壳进行疲劳寿命分析,得到桥壳整体的疲劳寿命分布。桥壳的危险部位主要分布于圆弧过渡区域,与台架实验结果基本一致。从而验证了有限元软件对驱动桥壳理论分析的正确性,为驱动桥壳的设计和相关性能的分析提供了一种方法。     

某豪华客车驱动桥壳环焊缝真空电子束焊接工艺研究

本文对某豪华客车驱动桥壳本体与半轴套管环焊缝的焊接工艺进行研究,分析焊缝工艺性能,制定真空电子柬焊焊接工艺参数,通过桥壳总成垂直弯曲疲劳台架试验对工艺参数进行验证,结果表明,焊接接头的各项性能符合国家相关标准,满足豪华客车驱动桥壳的设计要求。     

基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计

驱动桥壳是重载车辆的最要承载结构,直接影响到整车的承载和使用寿命。针对某重载车辆驱动桥壳进行分析,采用分离体法,对驱动桥壳各单元进行受力分析;基于有限单元法对驱动桥壳的静力学、动力学特性进行分析,并对谐响应特性进行分析。驱动桥壳本体和半轴套管的部分应力远小于材料的许用应力;安装块与半轴套管间的焊接处出现了局部应力过大的情况;低阶固有频率和振型以及引起大幅共振的危险频率。通过材料优化和螺栓联接代替焊接等,对驱动桥壳进行结构优化设计。采用试验台对改进后驱动桥壳各部分应力情况和疲劳寿命进行分析,结果可知:改进后的桥壳质量减轻11%,并且有良好的动态特性;螺栓联接代替焊接方案,可有效改善两种材料焊接易引发的焊接缺陷,螺栓强度满足要求,桥壳的疲劳寿命达到69.7万次,满足使用要求。分析方法和分析结果为同类设计提供参考。     

随机道路谱作用下的汽车响应特性

针对驱动桥壳在随机道路谱作用下的响应特性问题,建立了汽车振动的7自由度动力学方程,应用随机振动理论求解出了汽车在路面不平度下的频率响应(FR),利用Matlab得到了不同速度下的后桥垂向振动加速度功率谱密度(PSD)。研究结果表明该随机道路谱作用下的汽车响应特性研究对驱动桥的动态设计具有一定的参考和应用价值。