响。
内侧 的弯矩 大小 的关键参 数 板簧 的垂 向 （ 汽车坐 标 中的 Ｚ向 ）刚度 对 于应 力分 布结 果 没 有影 响 ． 因 此 可 以将实 际 的多片 弹簧简 化为如 图 １ 示 的变截 所 面单 片簧 ．同时使 该单 片簧纵 向扭 转 刚度 与原 板簧 扭 转 刚度相 等
在 实际工作 中 ． 驱动 桥壳通 过悬 架与 车架 相连 ．
而 目前无论 是有 关桥 壳设 计 的教 材还 是公 开发 表 的 桥壳 有 限元 分析 的论 文 ．其采用 的有 限元 模 型仅包 括桥 壳 自身 ．其 边界 条件 通常是 约束 代表 板簧 座 的
一
带 动桥 壳一起 变形 。从 而使 大部分 的弯 矩得 以向板
主题词 ： 动桥 壳 驱
有 限元 分析模 型
边界 条件
中 图分 类号 ： ４ ３２ 文献 标识 码 ： 文章 编号 ：０ ０ ３ ０ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ Ｕ ６． Ａ １ ０ — ７ ３ ２ １ ）２ ０ ２ — ３
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｆＤｒｖｎ ｌ ｕ ｉ ｇ Ｆ Ａｎ ｌ ｓｓＭ ｏ ｅ ｍ ｒ ｖ ｍｅ ｔｏ ｉ ｉ ｇ Ａｘ ｅＨｏ ｓｎ Ｅ ａ ｙ ｉ ｄ ｌ
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将桥壳 结构方案潜 在的弱点加 以暴露 和改进 ． 而 Ｃ Ｅ工具 为 达 到这 一 目的提 供 了很 好 的 条件 但 Ａ
响 了弯矩载 荷 向板簧座 内侧 传递 ．仅使 得少 部分 弯
矩 通过 板簧 座上 方 的部 分桥 壳 的弹性变 形传递 到板
簧 座 内侧 ．因此按 照这 样 的模 型计 算 出来 的结 果在
座 外 侧 桥 壳 应 力 高 ， 簧 座 内侧 桥 壳 应 力 位 于低 ： 新 建 立 的边 界 条 件 计 算 ． 高 应 力 区 将 向板 簧 座 内侧 的桥 壳 扩 板 按 则 展 测得 弯 曲及 扭 转 工 况下 桥 壳 的应 力 结 果 表 明 ． 用 常用 边 界 条 件 所 得 位 于 板簧 座 内侧 的 桥 壳 应 力计 算 结 果 与 实 采 际 相 差接 近 ５ ％： 入 板 簧 元 件后 桥 壳 应 力 的 计 算 结果 则与 试 验 结 果 相 近 ０ 引
考 虑 的 是 汽车 满 载 情 况 下垂 直 载 荷 对 桥 壳 强 度 的
影响。
Ａ ａｕ 作为 求解 器 。模 型 中桥 壳 、 ｂｑ ｓ 板簧 、 簧 座 、 板 骑
马 螺 栓 采 用 ６面体 非 协 调 单 元 Ｃ Ｄ Ｉ 主 划 分 网 ３８为
格 ．桥壳 的法 兰端 盖形状 复杂则 以修 正 的四面体 单
Ｈｕ ｎ ｈ ｎ ｃ ｕ ， ｅ Ｚ ｉ ｎ Ｓ ｅ ａ ｇｉ ａ ｇ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ Ｗ ｉ ｈｌ ， ｈ ｎ Ｇｕ ｎ ｌ ｉ ｅ
（ ｕ ｎ ｘ Ｕ ｉｅｓｙ ｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ） Ｇ ａ ｇｉ ｎ ｒｉ ｆ ｅｈ ｏｏ ｙ ｖ ｔ
【 ｂｔａｔＴ ｏ ｅｔ ｅ ｃ ｏ ａｃｒｃ ａ ｓｄｂ ｏｎ ａｙｃｎ ｉｏ ｅ ｎ ｉ ｅｆ ｑ ｅｔ － ｓｄｄ ｖｎ Ａ ｓ ｃ］ｏｓｌ ｅｄ ｆ ｔ ｆｎｃｕａｙｃｕｅ ｙｂｕ ｄ ｒ ｏｄｔ ｎｄ ｆ ｉｏ ｉ ｔ ｅ ｕｎｌ ｕｅ ｒ ｉｇ ｒ ｖ ｈ ｅ ｉ ｉ ｉｔｎ ｎ ｈ ｒ ｙ ｉ
这 些故 障
１ － 边界 条件 的 改进 ２
１ 现 有 桥 壳 有 限 元 模 型 边 界 条 件 存 在 的 问
题 及 解 决 方 法
１１ 边界条 件存在 的 问题 ．
在 以钢 板弹 簧作 为悬架 弹性元 件时 ．由于板 簧
自身会 产生 弹性 变形 ．同时板 簧 吊耳与 销轴 间亦存 在 一定 的可 变形 空问 ．使得 板簧在 工作 中会 绕 轴 （ 车坐 标 系 ） 生 一定 的扭转 ． 汽 产 同时 通 过板 簧座 又
引入板 簧元 件后 ．有 限元模 型 的边 界条 件将施 加在 板簧 的 吊耳 端及 滑动 端 ．对 这些 位置 的运动 约
束将按 其 实际工 作情 况加 以确定
计 算 采 用 ｈｐＩ ｓ ｙ ｅｍｅｈ作 为 前 处 理 工 具 ．并 以 ＇
ａ 静 态 弯 曲工 况 下 桥壳 的强 度 计 算 ， 工 况 ． 该
．
设计 ． 计算 ． 研究 ．
驱 动桥 壳有 限元 分 析模 型 的 改进
黄 昶 春 韦志 林 沈 光 烈
（ 西工 学院 ） 广
【 摘要 】 针对 目前常用的驱动桥壳有限元分析模 型中由于边界 条件定 义造成结果不准确 的问题 ． 在分析模型中
引 入 了板 簧 的弹 性 特 征 ， 按 不 同 的边 界 条 件 对 桥 壳 应 力 分 布进 行 了计 算 。 果表 明 ， 照传 统 约 束 方 式 计算 ， 簧 并 结 按 板
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｄｒ ｖ ｎ ｘ ｅｈ ｕ ｉ ｇ Ｆ ｎ ｔ ｍ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｏ ｅ ， ｕ ｄ ｒ ｏ ｄ ｔｏ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｉ ｇ ａ ｌ ｏ ｓｎ ， ｉ ｉｅ ｄｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓｍ ｄ ｌ Ｂｏ ｎ ａ ｙ ｃ ｎ ｉ ｎ ｉ
桥 壳 的强 度 和 刚度直 接 影 响着 车 辆 的 可靠 性 、 安全 性 因此 ．希 望在产 品的设 计 初期 能尽可 能地
ｍａ ｅ ｔ ｔ ｓ ｉ ｒ ｕ ｉｎ ｏ ｘｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔｂ ｕ ｄ ｒ ｏ ｄｔ ｎ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｄ ｏ ｓ ｅ ｓ ｄ ｓｉ ｔ ｆ ａ ｌ ｏ ｓ ａ ｅ ｎ ｄｆ ｒ ｎ ｏ ｎ ａ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｒ ｔｂ ｏ ｎ ｆ ｙ ｉ ｓ ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ｗｉ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｒ ｓ ａｎ ， ｈ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｏ ｈ ｕ ｓｄ ｆｔ ｅ ｌａ ｐ ｎ ｅ ｔｈ ｓ ｈ【 ｔ ｓ ， ｅ ｅ ｓ ａ ｌ ａ ｃ ｌｔ ｔ ｔａ ｉ ｏ ａ ｅ ｔ ｉ ｔ ｔ ｅ ａ ｌ ｏ ｓｎ ｎ ｔ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｓ ａ ａ ｉｈ ｓｒ ｓ ｗｈ ｒ ａ ｘｅ ｏ ｈ ｉ ｒ ｉ ｇ ｅ
ａ ｌ ｏ ｓｎ ｉ ｉ ｌｍｅ ｔｍｏ ｅ ， ｌｓｉ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｆｌａ ｐ ｎ ｓ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｔ ｎ ｌ ｓ ｄ ｌ ｎ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｉ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｆ ｔ ｅ ｅ ｎ ｄ ｌ ｅ ａ ｔ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔｃ ｏ ｆｓ ｒ ｇ ｉ ｎ ｒ ｕ ｅ ｏ ａ ａｙ ｉ ｍｏ ｅ，ａ ｄ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｉ ｅ ｉ ｏ ｓ ｏ
并 将板 簧元 件作 为分 析模 型 （ １ 的一部 分 。由于 图 ）
板 簧座 内侧 的桥壳 主要 承受 的载荷 为弯矩 ．因此模 型 中板 簧元件 的纵 向扭转 刚度 是影 响传递 到板 簧座
表 面 与 其 用 “ ｏｐｉｇ 约 束 相 连 ． 后 以 这 ２个 ｃｕ ｌ ” ｎ 然
节 点 定 义 铰 接 单 元 Ｃ Ｎ ３ ２ 图 ‘） 实 际 上 这 ２ Ｏ ＮＤ （ ３ 。 个 节 点 几 何 位 置 几乎 重 叠 ． 为 了作 图 观 察 方 便 ， 将 其 位 置 错 开 了 一 个 距 离 ．这 样 做 对 计 算 无 影
定导 致 板簧 座截 面 处 的桥 壳 无法 进 行整 体 变 形 ． 影
２１ ０ ２年 第 ２期
２ — ７
・
设计 ・ 计算 ・ 究 ・ 研 在 板 簧 模 型 中 ． 别 定 义 吊 耳 的 中 点 及 销 的 分 中 点 为 节 点 Ａ、 以节 点 Ａ 作 为 参 考 点 ， 吊 耳 Ｂ。 将
ｈ ｕ ｉｇ ｓｒ ｓ ｎ ｉ ｅ ｔｅ ｌ ａ ｐ ｎ ｅ ｔｗｉ ｃｕ ｌａ ｌ ｏ ｓｎ ｔ ｓ ；ｗｉ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｅｅ ｎｓ ｈ ａｃ ｌ ｔ ｎ ｏ ｓｎ ｔ ｓ ｉｓｄ ｈ ｅ ｆｓ ｒ ｇ ｓ ａ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｈ ｕ ｉ ｇ ｓｒ ｓ ｅ ｉ ｈ ｘ ｅ ｔ ｔ ｅ ｌ ａ ｐ ｉ ｌｍｅ ｔ，ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｈ ｎ ｏ ｒ ｓ ｌ ｆａ ｌ ｏ ｓ ｇ ｓ ｅ ｓｉ ｓ ｌｒｔ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ： ｅ ｕｔ ｏ ｘ ｅ ｈ ｕ ｉ ｔ ｓ ｉ ａ ｏ ｔｓ ｅ ｕ ｔ ｓ ｎ ｒ ｓ ｍｉ ｓ
簧 座 内侧传递 由于原有 的桥 壳有 限元模 型 中没有 体现板 簧 的 上 述工 作特 点 ， 其力 学模 型 与实 际情 况不 符 。为此 ． 在新 建 立 的有 限元 模 型 中考 虑 了板 簧 的 弹性 特征 ．
一
系列节 点 的 ６个 自由度 约束 ３ 由于这 些节 点 固 ］