万方数据
・汽车驱动桥壳的结构有限元分析・
建立桥壳的有限元模型时，先对驱动桥壳实体做必要的简化（如图１所示），在此基础上对桥壳性能进行分析。

图１桥壳三维几何模型
２驱动桥壳有限元模型的建立
２．１’导入驱动桥壳几何模型到ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ中导人ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ的桥壳几何模型如图２所示。

经过ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ统计，共导入１９６个曲面，从图中可以看出，有一些大的区域被分割成很多小的曲面。

图２导入的几何模型
２．２驱动桥壳有限元网格的划分
在一项工程分析中，经常要花费很多时间生成有限元网格。

为减少有限元网格的生成时间，ＭＳＣ．ＰＡＴＲＡＮ提供了多种网格生成器用来自动生成有限元网格。

经过网格划分，最后的有限元网格如图３所示，共有２７０２７个四边形单元、２７０５２个节点。

图３网格生成图
该驱动桥壳的本体材料为８ｍｍ厚的０９ＳｉＶＬ钢板，从材料手册中查出其弹性模量Ｅ＝５ＭＰａ，泊松比斗＝０．３，材料密度为７８５０。

计算桥壳的垂直静弯曲刚度和静强度的方法是：将后桥两端固定，在弹簧座处施加载荷，将桥壳两端车轮中心线处全部约束，然后在弹簧座处施加规
・６．定载荷。

２．３桥壳载荷的施加
根据车桥实际承载情况，车桥所受载荷包括下列两类：
（１）簧载质量。

该微型车在满载时的后悬簧载质量为９４０ｋｇ，车桥每一侧为４７０ｋｇ。

根据悬架与车桥的连接方式，本文取车桥每一侧的静载荷沿弹簧支座均匀分布，并施加在相应的节点上，作用形式为均匀分布的载荷密度。

（２）纵向推力杆的反作用力。

汽车驱动力通过车轮、车桥、纵向推力杆传到车身，推动车身前行，因此驱动桥壳体还受到纵向推力杆的反作用力的作用。

反作用力在桥壳上的作用形式也是均匀分布的。

３桥壳结构有限元分析
在有限元模型中，驱动桥壳在２．５倍满载轴荷工况下，应力及应变云图分别如图４、图５所示，最大位移为０．４６９Ｅ－０３ｍ，最大应力为２１８５ＭＰａ，出现在半轴套管约束处。

在不考虑由于约束影响造成的局部过大应力的情况下，应力较大值分布在钢板弹簧座的两侧，约为２４０ＭＰａ，远小于材料的许用应力＝５１０ＭＰａ～６１０ＭＰａ。

所以，该桥壳是符合结构强度要求的。

图４桥壳应力分布云图
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・汽车驱动桥壳的结构有限元分析・
图５桥壳应变分布云图
４桥壳结构的改进设计
方案一：加厚桥壳厚度，桥壳受力位置不变。

这种改进方案将对桥壳生产工艺做较大改动，原材料供应将改变，并且该方案使桥壳的应力降幅有限。

方案二：桥壳厚度不变，改变桥壳受力位置。

这种方案将考虑在桥壳厚度不变的情况下改变弹簧支座或纵向推力杆支座的位置，以达到改变桥壳受力状态的目的，并且支座本身结构参数不变。

为了使悬架弹簧上端支座以及纵向推力杆前端支座位置不变，考虑分别将桥壳上的弹簧支座和推力杆支座位置靠近，即弹簧支座向外移动１０ｍｍ，纵向推力杆支座向内移动１０ｒａｍ，这样桥壳上两支座中心之间的距离从４２．５ｍｍ缩短到２２．５ｍｍ。

将动载荷施加到新位置，利用桥壳有限元模型进行重新计算，可以发现，桥壳上的最大应力已降低到１１２ＭＰａ，降幅近５０％，由此可以看出，方案二对优化驱动桥的受力形态是非常有益的。

参考文献
［１］龚培康．汽车拖拉机有限元法基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９５．
［２］杨波，罗金桥．基于ＡＮＳＹＳ的汽车驱动桥壳的有限元分析［Ｊ］．武汉：数字化设计，２００４．
［３］唐志祥，邓四二．装载机驱动桥壳有限元分析［Ｊ］．上海：工程机械，２００６（３）．
［４］李玉河，梁醒培．汽车后桥壳弹塑性有限元分析［Ｊ］．沈阳：机械设计与制造，２００４（３）．
收稿日期：２００７—０５—１６
・７・万方数据。