1、驅(qū)動(dòng)橋殼有限元結(jié)構(gòu)分析驅(qū)動(dòng)橋殼有限元結(jié)構(gòu)分析驅(qū)動(dòng)橋殼有限元結(jié)構(gòu)分析黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章緒論驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車的主要零件之一，作為主減速器、差速器和半軸的裝置基體，它是汽車的主要承載件和傳力件，支撐著汽車的荷重，并將載荷傳給車輪。在實(shí)質(zhì)履行中，作用在驅(qū)動(dòng)車輪上的牽引力、制動(dòng)力、橫向力，也是經(jīng)過橋殼傳到懸掛及車架或者車廂上的。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋殼的使用壽命直接影響汽車的有效使用壽命。所以，合理地設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼，使其擁有足夠的強(qiáng)度、剛度和優(yōu)秀的動(dòng)向特征，減少橋殼的質(zhì)量，有益于降低動(dòng)載荷，提升汽車行駛平順性和酣暢性。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀過去工程師在對(duì)簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，都要進(jìn)行一系列的簡化與假定

2、，再采用資料力學(xué)、彈性力學(xué)或塑性力學(xué)的理論進(jìn)行分析。跟著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，有越來越多的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包含復(fù)雜的幾何形狀、復(fù)雜的受力狀態(tài)等問題需要去分析研究，1而在工程實(shí)質(zhì)中，這些復(fù)雜的問題常常不可以求出它們的分析解。要解決這些問題通常有兩種門路：一是試驗(yàn)法，經(jīng)過提出必定假定，回避一些難點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行簡化，使之成為能夠辦理的問題2?？墒?，因?yàn)樘嗟暮喕图俣ǎ匠?huì)以致極禁止確甚至錯(cuò)誤的解答。所以，另一種卓有見效的門路就是盡可能保存問題的實(shí)質(zhì)狀況，追求近似的數(shù)值解。而在眾多的數(shù)值方法中，有限元分析法因其突出的長處而被寬泛地應(yīng)用。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的實(shí)踐，有限元法已從彈性力學(xué)平面問題擴(kuò)展到空間問題、

3、板殼問題；從靜力問題擴(kuò)展到動(dòng)力問題、穩(wěn)固問題和顛簸問題；從線性問題擴(kuò)展到非線性問題；從固體力學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁學(xué)等其余連續(xù)介質(zhì)領(lǐng)域；從單4一物理場計(jì)算擴(kuò)展到多物理場的耦共計(jì)算。它經(jīng)歷了從初級(jí)到高級(jí)、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，目前已成為工程計(jì)算最有效的方法之一。2001年，重慶大學(xué)的褚志剛等學(xué)者對(duì)某后橋殼進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析計(jì)算，結(jié)果表示該后橋殼靜態(tài)分析的應(yīng)力分布合理，在實(shí)質(zhì)損壞地區(qū)內(nèi)的靜態(tài)應(yīng)力很小，但分析結(jié)果與該車在實(shí)質(zhì)道路試驗(yàn)中的損壞不相符合。經(jīng)過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，其前九階頻次與路面1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)譜頻次范圍重合，模態(tài)振型尤此后背蓋與上下殼體的焊接處、半軸套管內(nèi)端直徑漸變

4、處、上殼體倒圓處的變形較大；當(dāng)橋殼和彈簧系統(tǒng)在垂直激勵(lì)作用下時(shí)，即經(jīng)過動(dòng)向響應(yīng)分析法，找出橋殼上的動(dòng)應(yīng)力集中區(qū)，確認(rèn)損壞的確切地點(diǎn)，與實(shí)質(zhì)狀況相符合。5他們經(jīng)過合理的靜力分析和動(dòng)力分析，追求驅(qū)動(dòng)橋橋殼結(jié)構(gòu)分析的合理思路和方法，為改良驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)找到了打破口7。2004年東南大學(xué)的鄭燕萍等對(duì)某輕型載貨汽車的驅(qū)動(dòng)橋橋殼的三種典型工況進(jìn)行了系統(tǒng)的有限元分析，獲取了理想的應(yīng)力與變形分布。他們還將有限元分析的結(jié)果與用傳統(tǒng)方法計(jì)算的結(jié)果對(duì)比較，二者除了在滿載經(jīng)過不平路面的工況下稍有偏差外，其余兩種工況都符合得特別好8進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)橋橋殼的動(dòng)力學(xué)分析，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋橋殼有限元模型在自由狀態(tài)下的模態(tài)分析，獲取了驅(qū)

5、動(dòng)橋橋殼低階模態(tài)固有頻次和振型，且計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值符合較好10過對(duì)有限元模型的瞬態(tài)分析，獲取了橋殼上全部點(diǎn)在瞬態(tài)沖擊過程中隨意時(shí)刻的應(yīng)力值和變形大小，找出車橋在隨意時(shí)刻的應(yīng)力分布和變形規(guī)律。他們還對(duì)驅(qū)動(dòng)橋橋殼臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行了有限元模擬，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直曲折剛性試驗(yàn)的模擬，獲取橋殼各節(jié)點(diǎn)的位移量，經(jīng)過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋橋殼垂直曲折靜強(qiáng)度試驗(yàn)的11模擬，考證了該驅(qū)動(dòng)橋的強(qiáng)度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求2003年，山東大學(xué)的徐揚(yáng)等學(xué)者依據(jù)半軸結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱性，建立了半軸法蘭盤與桿部連結(jié)結(jié)構(gòu)的二維軸對(duì)稱有限元模型，經(jīng)過改變其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，并將分析結(jié)果繪制成圖表，獲取了半軸結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)過渡處應(yīng)力集中系數(shù)的影響規(guī)律。1

6、.2立題意義及研究內(nèi)容1.2.1立題意義此刻汽車制造業(yè)面對(duì)的主要挑戰(zhàn)是買方市場的形成和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的日趨加快。汽車產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)主要手段就是變型設(shè)計(jì)，即以現(xiàn)有產(chǎn)品為基礎(chǔ)，保持基本結(jié)構(gòu)和功能不變，對(duì)其局部結(jié)構(gòu)、尺寸或配置進(jìn)行必定范圍內(nèi)的改動(dòng)和調(diào)整，以此快速形成適應(yīng)市場需求的新產(chǎn)品。驅(qū)動(dòng)橋是汽車中的重要零件，它承受著來自路面和懸架之間的全部力和力矩，是汽車中工作條件最惡劣的總成之一，假如設(shè)計(jì)不妥會(huì)造成嚴(yán)重的結(jié)果。為保證驅(qū)動(dòng)橋殼變型設(shè)計(jì)的可行性和工作的靠譜性，在變型設(shè)計(jì)過程中一定對(duì)其應(yīng)力分布、變形、要點(diǎn)部位的動(dòng)應(yīng)力等進(jìn)行計(jì)算和校核。變型設(shè)計(jì)是一個(gè)頻頻更正和調(diào)整的過程，每次更正設(shè)計(jì)都需要從頭建立分

7、析模型，而這是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)勁的工作。假如能夠在對(duì)汽車2黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋模型深人研究的基礎(chǔ)上，建立汽車驅(qū)動(dòng)橋有限元模型，并利用主模型技術(shù)建立幾何模型與有限元分析模型的關(guān)系性，使有限元模型能夠自動(dòng)更新，就能夠防范重復(fù)建模帶來的麻煩。本文的主要研究內(nèi)容利用UG建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型，為建立驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元模型確定基礎(chǔ)。分析使用ANSYS對(duì)幾何模型進(jìn)行檢查與更正，在對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型更正的基礎(chǔ)上，建立驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元模型。經(jīng)過ANSYS對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行靜態(tài)分析，分析所獲取的結(jié)果，經(jīng)過比較考證建立的有限元模型的合理性，得出擁有工程參照價(jià)值的結(jié)論。3黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第2章有限元理

8、論基礎(chǔ)1有限元分析的理論基礎(chǔ)2.1.1有限元分析法概括有限元法(FiniteElementMethod-FEM)是依據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)物理問題的一種數(shù)值計(jì)算方法，它是工程科學(xué)的重要工具。在應(yīng)用領(lǐng)域，有限元法理論已經(jīng)從結(jié)構(gòu)理論逐漸改良和推行到連續(xù)力學(xué)的場問題中，比方熱、流體、場等領(lǐng)域中，即使在其發(fā)源的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論的自己范圍內(nèi)，有限元方法也由靜力分析到動(dòng)力分析問題、穩(wěn)固問題和顛簸問題，并且由線彈性發(fā)展到非線彈性和塑性領(lǐng)域。從單元的種類而言，有限元法已經(jīng)從一維的桿單元、二維的平面單元發(fā)展到三維的空間單元、板殼單元、管單元等;從常應(yīng)變單元發(fā)展到高次單元。同時(shí)計(jì)算精度獲取了較大提升，并可合用于各樣復(fù)雜的

9、幾何形狀和界限條件。在有限元法程序編制方面，因?yàn)閿?shù)值方法和計(jì)算機(jī)軟硬件科學(xué)的發(fā)展，有關(guān)有限元分析的計(jì)算機(jī)程序獲取了極大的飛快發(fā)展。鑒于有限元法的通用性，有限元分析已經(jīng)成為解決大型通用問題的強(qiáng)有力和靈巧的通用工具。11有限元法的長處是，能夠?qū)θ魏螐?fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;當(dāng)有限元單元足夠多和足夠小，其求解的結(jié)果能夠達(dá)到令人十分滿意的程度;有限元法在求解時(shí)更簡單引進(jìn)界限條件，施加載荷，定義資料種類;可用于求解非均質(zhì)連續(xù)介詰責(zé)題;因?yàn)橛邢拊ǖ那蠼獠杉{矩陣的表達(dá)形式，使有限元法更利于編程和應(yīng)用計(jì)算機(jī)運(yùn)算;計(jì)算機(jī)運(yùn)算擁有前后置辦理功能，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的自動(dòng)區(qū)分，使分析更為簡化和便利;求解的結(jié)果能夠用數(shù)據(jù)、圖形圖像

10、和表格等多種方式輸出?？墒怯邢拊ㄒ灿杀囟ǖ南拗菩裕M管分析模型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格區(qū)分與準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)的工作在某種程度上能夠自動(dòng)化，可是還不可以完好靠計(jì)算機(jī)來是實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谑⒒^程中，還一定依據(jù)不一樣的精度要求來決議。并且在數(shù)據(jù)的輸入過程中，假如有差錯(cuò)未被發(fā)現(xiàn)，勢必會(huì)以致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，并且較難被發(fā)現(xiàn)。有時(shí)數(shù)據(jù)輸出的整理與判斷也是很費(fèi)時(shí)間和精力的。4黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2.1.2有限元分析軟件因?yàn)橛邢拊ǖ挠?jì)算量特別大，所以很多國家的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)開發(fā)了大批的有限元分析軟件。比較出名的有:美國ANSYS公司的大型分析軟件ANSYS;美國麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系研發(fā)的自動(dòng)動(dòng)力增量非線性有限元分析程

11、序ADINA;德國斯圖加特大學(xué)宇航結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)研究所開發(fā)的自動(dòng)動(dòng)力分析系統(tǒng)ASKA;美國貝克萊加利福尼亞大學(xué)開發(fā)的結(jié)構(gòu)分析程序SAP;美國國家航空航天局NASA研制開發(fā)的NASTEAN，以及隸屬于美國國家航空航天局的MSC公司的一系列有限元分析軟件:PATRAN,Marc,Fatigue,SuerForge等。2.1.3有限元法簡介有限元法簡介：有限元法就是把一個(gè)彈性連續(xù)體區(qū)分為有限大小的、相互只在有限個(gè)點(diǎn)連結(jié)的有限單元組合體來研究的方法，它是跟著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種依據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)物理問題的數(shù)值計(jì)算方法。有限元法的基本思想可概括以下：第一將表示結(jié)構(gòu)的連續(xù)體失散為若干個(gè)子域(單元)

12、，單元之間經(jīng)過其界限上的節(jié)點(diǎn)相連結(jié)成組合體，而后用每個(gè)單元內(nèi)所假定的近似函數(shù)分片地表示全求解域內(nèi)待求的未知場變量，每個(gè)單元內(nèi)的近似函數(shù)用未知場變量函數(shù)在單元各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值和與其對(duì)應(yīng)的插值函數(shù)表示。因?yàn)樵谶B結(jié)相鄰單元的節(jié)點(diǎn)上，場變量函數(shù)擁有同樣的數(shù)值，因此將它們用作數(shù)值求解的基本未知量，并且將求解原函數(shù)的無量多自由度問題轉(zhuǎn)變成求解場變量函數(shù)節(jié)點(diǎn)值的有限自由度問題，最后利用和原問題數(shù)學(xué)模型等效的變分原理或加權(quán)余量法，建立場變量的代數(shù)方程組或常微分方程組，再應(yīng)用數(shù)值方法求解問題的精準(zhǔn)解。有限元法是依據(jù)變分原理求解數(shù)學(xué)物理問題的數(shù)值計(jì)算方法，是工程問題和數(shù)學(xué)方法相聯(lián)合的產(chǎn)物，能夠求解很多過去分析法沒

13、法求解的問題。對(duì)于界限條件和結(jié)構(gòu)形狀都很不規(guī)則的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，有限元法是一種特別有效的現(xiàn)代分析方法，這類方法靈巧性很大，只需改變單元的數(shù)目，就能夠使解的精準(zhǔn)度改變，獲取與真切狀況無窮湊近的解。有限元方法形態(tài)豐富，理論基礎(chǔ)完美，外國研究機(jī)構(gòu)己經(jīng)開發(fā)出一批通用有限元分析軟件，包含ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等，這些軟件能夠解決工程領(lǐng)域眾多的大型科學(xué)和計(jì)算難題。有限元計(jì)算結(jié)果己成為各種工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的靠譜依照。有限元分析過程(1)幾何模型的創(chuàng)立:利用CAD軟件進(jìn)行實(shí)體造型如PRO/Engineer、UG,Solid5黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)Works等;也可利用有關(guān)的CAE軟

14、件進(jìn)行。產(chǎn)生FEA模型:網(wǎng)格區(qū)分過程包含4個(gè)步驟，第一定義單元屬性;其次設(shè)置網(wǎng)格生成選項(xiàng);接著在網(wǎng)格區(qū)分前保存數(shù)據(jù)庫;最后進(jìn)行網(wǎng)格生成。網(wǎng)格分的越細(xì)，計(jì)算結(jié)果越精準(zhǔn)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長。網(wǎng)格戶區(qū)分后的模型即是FEA模型;設(shè)定資料、載荷、拘束:資料的設(shè)定即定義資料的特征，如彈性模量、柏松比等參數(shù);載荷的設(shè)定包含加載方式和載荷種類(拘束載荷、面載荷等)確定;任何實(shí)質(zhì)的結(jié)構(gòu)都要必定的拘束條件來保持其穩(wěn)固性;求解分析:整個(gè)模型定義達(dá)成以后，就進(jìn)行求解分析。進(jìn)行分析從前的步驟稱為前置辦理，包含前面的三個(gè)步驟。分析此后的步驟就是后置辦理;檢查分析辦理(后置辦理):求解分析達(dá)成后，就是查察分析結(jié)果。能夠經(jīng)過圖標(biāo)、

15、列表以及文本等方式輸出并積蓄分析結(jié)果;6黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)零件三維建模來自CAD網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)生成或人工生成顯示、更正、細(xì)化前置辦理更正輸入資料數(shù)給定載荷有限元分析有限元分析顯示、輸出后置辦理否滿意是結(jié)束圖2.1有限元法工程分析的一般流程2.2汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用的有限元法2.2.1有限元法在汽車設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義跟著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的有限元法，是一種分析計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)極為有效的數(shù)值計(jì)算方法。它先將連續(xù)的分析對(duì)象區(qū)分為由有限個(gè)單元構(gòu)成的失散組合體，運(yùn)用力學(xué)知識(shí)分析每個(gè)單元的力學(xué)特征，再組集各個(gè)單元特征，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)的7黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)控制方程組，經(jīng)過計(jì)算，獲取整體結(jié)構(gòu)的位移

16、場和應(yīng)力場等結(jié)果。有限元法的整個(gè)計(jì)算過程十分規(guī)范，主要步驟都能夠經(jīng)過計(jì)算機(jī)來達(dá)成，是一種十分有效的分析方法。有限元法能夠很好地模擬零零件的實(shí)質(zhì)形狀、結(jié)構(gòu)、受力和拘束，所以，其計(jì)算結(jié)果更精準(zhǔn)，也更湊近實(shí)質(zhì)，能夠作為設(shè)計(jì)、改良零零件的依照。同時(shí)，能夠利用有限元分析的結(jié)果進(jìn)行多方案的比較，有益于設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化和產(chǎn)品的改良。有限元法解決了過去對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)作精準(zhǔn)計(jì)算的困難，改變了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，因此逐漸獲取了應(yīng)用。把有限元法運(yùn)用在汽車設(shè)計(jì)中，對(duì)公司提升產(chǎn)質(zhì)量量、縮短開發(fā)周期、降低成本擁有踴躍的作用。依據(jù)德國汽車工業(yè)所做的研究，假定一個(gè)汽車設(shè)計(jì)存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，為更正2這個(gè)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)，能夠用下邊的結(jié)果來

17、說明:(1)假如這個(gè)缺點(diǎn)在看法設(shè)計(jì)階段被發(fā)現(xiàn)，則更正這個(gè)缺點(diǎn)的花費(fèi)是1個(gè)單位;假如這個(gè)缺點(diǎn)在詳盡設(shè)計(jì)階段被發(fā)現(xiàn)，則更正這個(gè)缺點(diǎn)的花費(fèi)將是10個(gè)單位;(3)假如是在建筑模型樣機(jī)的時(shí)候出現(xiàn)了問題，則更正這個(gè)缺點(diǎn)的花費(fèi)將是100個(gè)單位;假如缺點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中被發(fā)現(xiàn)，則更正這個(gè)缺點(diǎn)的花費(fèi)將提升到1000個(gè)單位。以上結(jié)果表示，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早中期階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺點(diǎn)，進(jìn)行更正的風(fēng)險(xiǎn)最小，惹起的損失也最低。經(jīng)過詳盡的有限元分析，能夠仿真與校驗(yàn)產(chǎn)品在使用中的狀況，以求把問題盡早表現(xiàn)出來，防范在制造及使用中發(fā)現(xiàn)問題而惹起大返工，保證產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、靠譜性、長遠(yuǎn)性和維修性。這樣，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，以較少的投資獲取

18、高質(zhì)量的產(chǎn)品。2.2.2橋殼設(shè)計(jì)中應(yīng)用的有限元法固然有限元法在驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)中獲取的應(yīng)用，可是目前使用有限元法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行分析還存在著一些問題。第一，是驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型簡化與建模的問題。如何對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行幾何簡化，去除對(duì)分析結(jié)果影響較小的部分，以及如何快速與高效地建立起驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型，是進(jìn)行驅(qū)動(dòng)橋殼有限元分析的第一步，也是最要點(diǎn)的一步，直接影響此后的有限元模型的建立以及求解過程。第二，是驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型的建模問題。建立驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型，波及到兩個(gè)8黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)重要的問題，一個(gè)問題是如何選擇適合的單元，一個(gè)問題是如何在幾何模型基礎(chǔ)上，快速與高效地生成幾何協(xié)調(diào)的有限元網(wǎng)格。第

19、三，在驅(qū)動(dòng)橋殼靜力分析時(shí)，如何確定分析的工況、外載荷施加的大小和作用方式以及橋殼拘束條件的確定，需要深入商討。該微型車驅(qū)動(dòng)橋的橋殼資料為20鋼半軸資料為40Cr,壁厚4mm資料密度彈性模量E泊松比服氣極限s強(qiáng)度極限b20鋼7.80ton/m3213GPa0.282245MPa410MPa40Cr7.87ton/m3211GPa0.277785MPa981MPa20CrMnTi7.80ton/m3212GPa0.293835MPa1080MPa9黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3章驅(qū)動(dòng)橋殼模型的建立3.1UG簡介UG在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)施、醫(yī)療器材以及其余高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模

20、具加工自動(dòng)化的市場上獲取了寬泛的應(yīng)用。多年來，UGS向來在支持美國通用汽車公司實(shí)行目前全世界最大的虛假產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)Unigraphics也是日本有名汽車零零件制造商DENSO公司的計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全世界汽車行業(yè)獲取了很大的應(yīng)用，如Navistar、底特律柴油機(jī)廠、Winnebago和RobertBoschAG等。其余，UGS公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超出10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件擁有90%以上的市場；在北美汽輪機(jī)市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也據(jù)有當(dāng)先地位，擁猶如Pratt&Whitney和GE噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)公司這樣的有名

21、客戶。航空業(yè)的其余客戶還有：B/E航空公司、波音公司、以色列飛機(jī)公司、英國航空公司、NorthropGrumman、伊爾飛機(jī)和Antonov。UG擁有豐富的曲面建模工具。包含直紋面、掃描面、經(jīng)過一組曲線的自由曲面、經(jīng)過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動(dòng)向拉動(dòng)調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁汰、編寫、點(diǎn)云生成、曲面編寫。UG的基本功能UG能夠達(dá)成特色建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、零件實(shí)體造型及裝置造型、完好工程圖產(chǎn)生等工作。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)互換格式，UG能夠輸出三維或二維圖形用于其余應(yīng)用軟件。使用UG配置的開發(fā)模塊

22、或利用C語言，用戶也能夠擴(kuò)展與加強(qiáng)UG的功能。UG的基本功能是:特色建模在UG中，特色是構(gòu)成模型的基本單位，如:凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等特色。模型創(chuàng)立過程就是依照必定次序以“搭積木”的方式增加各種特色的過程，經(jīng)過建立不一樣的特色建立幾何模型。參數(shù)化設(shè)計(jì)10黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)者只需抓住圖形的某一個(gè)典型特色繪出圖形的大概形狀，通過向圖形增加適合的拘束條件規(guī)范其形狀，最后更正圖形的尺寸數(shù)值，經(jīng)過系統(tǒng)再生即可獲取需要的圖形。支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)UG支持大型、復(fù)雜組合件的結(jié)構(gòu)和管理，能夠利用一些直觀的命令，如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等，將基本零件裝置起來，形成組合件

23、。整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)完好有關(guān)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程，UG各個(gè)模塊共享模型的數(shù)據(jù)庫文件，在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處數(shù)據(jù)更正了，整個(gè)設(shè)計(jì)中的全部有關(guān)數(shù)據(jù)也隨之自動(dòng)更正。3.1.2UG特色:、建模的靈巧性復(fù)合建模：無需草圖,需要時(shí)可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì),無需定義和參數(shù)化新曲線可直接利用實(shí)體邊沿。幾何特色：擁有凸墊、鍵槽、凸臺(tái)、斜角、挖殼等特色、用戶自定義特色、引用模式。光順倒圓:業(yè)界最好的倒圓技術(shù)，可自適應(yīng)于切口、峻峭邊沿及兩非毗鄰面等幾何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。2、共同化妝配建模可供給自頂向下自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計(jì)/編寫，高級(jí)的裝置導(dǎo)航工具,可圖示裝置樹結(jié)構(gòu),可方便快速的

24、確定零件地點(diǎn),對(duì)裝置件的簡化表達(dá)，隱蔽或關(guān)掉特定組件。局部著色,強(qiáng)盛的零件間的有關(guān)性,配對(duì)條件,零件間的表達(dá)式（關(guān)系），共同化團(tuán)隊(duì)工作,可方便的替代產(chǎn)品中任一零零件，刷新零件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊(duì)成員可并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品中各子裝置或零件.3、直觀的二維畫圖對(duì)制圖員來講,簡單并富于邏輯性,剖視圖自動(dòng)相對(duì)于模型和剖切線地點(diǎn),正交視圖的計(jì)算和定位可簡單的由一次鼠標(biāo)操作達(dá)成,自動(dòng)隱蔽線除去，自動(dòng)尺寸擺列不需要認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)企圖,自動(dòng)工程圖草圖尺寸注明.4、被業(yè)界證明的數(shù)控加工2-5軸銑,車加工,線切割,鈑金件制造,刀軌仿真和考證,刀具庫/標(biāo)準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫功能。11黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)5、當(dāng)先的鈑金件制造

25、可在成型或睜開的狀況下設(shè)計(jì)或更正產(chǎn)品結(jié)構(gòu),折彎工序可仿真工藝成型過程,鈑料睜開幾何自動(dòng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān),可在一幅工程圖中直接展現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和鈑料睜開幾何。6、集成的數(shù)字分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,硬干涉檢查和軟干涉檢查,運(yùn)動(dòng)仿真和分析,動(dòng)畫過程中的動(dòng)向干涉檢查。7、寬泛的用戶開發(fā)工具用戶命令宏,高級(jí)編程語言,可自定義裁剪的用戶界面8、內(nèi)嵌的工程電子表格可與其余表格軟件互換數(shù)據(jù),可簡單定義零件系列,可方便更正表達(dá)式,可生成扇形圖、直方圖和曲線圖等.9、照片真切成效襯著利用鑒于數(shù)字的設(shè)計(jì)審察,加速產(chǎn)品上市時(shí)間,快速成型.10、可分階段實(shí)行的數(shù)據(jù)管理業(yè)界最密切的CAD/CAM/CAE與PDM集成,可管理CAD數(shù)

26、據(jù)以及整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期中全部有關(guān)數(shù)據(jù)。3.2UG幾何建模的注意事項(xiàng)為了達(dá)到事半功倍的目的，使用UG建立幾何模型，特別應(yīng)當(dāng)注意建模步驟與技巧。使用UG，第一應(yīng)從繪制平面草圖下手，因?yàn)閷?shí)體特色都是由平面草圖經(jīng)過各種命令，如旋轉(zhuǎn)、拉伸等生成的。繪制平面草圖時(shí)，要注意應(yīng)用尺寸后原理。開始作圖時(shí)，只需要大概的輪廓尺寸，不需要精準(zhǔn)控制草圖的每一個(gè)尺寸;更正草圖時(shí)，再輸入要求的控制尺寸，系統(tǒng)就能夠經(jīng)過再生建立正確的圖形。應(yīng)用尺寸后原理繪制草圖，既方便，也節(jié)儉時(shí)間，提升設(shè)計(jì)效率。建立幾何模型從前，要觀察結(jié)構(gòu)的主要特色是什么，確定從哪里開始建模。一般先做出主要特色，再做出局部的特色，也就是從整體到局部的建模思路

27、?；鶞?zhǔn)是達(dá)成特色的第一步?；鶞?zhǔn)包含基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)曲線、基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)坐標(biāo)系，其主要用途是為三維造型設(shè)計(jì)供給建模參照，也能夠作為草畫圖和注明的參照。實(shí)體建模，第一需要考慮是采納系統(tǒng)默認(rèn)的基準(zhǔn)，還是采納自定義的基準(zhǔn)，很多不規(guī)則的實(shí)體特色都是在自定義的參照基準(zhǔn)上生成的。12黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)UG是鑒于特色建模的，所以，父子特色的關(guān)系就顯得十分重要。平常創(chuàng)立一個(gè)新特色的時(shí)候，不行防范要參照已有的特色，如采納已有的表面作為畫圖平面或參考面，采納已有的特色邊線為參照線等，此時(shí)便形成特色之間的父子關(guān)系。父特色修改直接影響到子特色，刪除或隱蔽父特色，子特色也會(huì)一同被刪除或隱蔽。UG供給的是一種全

28、參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法，最大長處就是能夠?qū)δＰ偷某叽鐓?shù)進(jìn)行更正，并從頭自動(dòng)生成模型。更正時(shí)，假如對(duì)某個(gè)父特色從頭定義，就有可能以致子特色自動(dòng)生成失敗。發(fā)生這類狀況，要經(jīng)過從頭排序或從頭規(guī)劃特色的方式更正父特色或子特色，以使二者對(duì)應(yīng)，但一般應(yīng)盡量防范發(fā)生這類狀況。在一些訂交界限上設(shè)置倒圓角時(shí)，幾個(gè)圓角可能在某處訂交。因?yàn)榻豢棌?fù)雜，需要注意調(diào)整圓角建立的先后次序，或許使用高級(jí)圓角命令。高級(jí)圓角命令的最大特色，是能控制多個(gè)圓角在訂交處的訂交狀況。幾何建模時(shí)，應(yīng)盡可能用較少的特色達(dá)成模型創(chuàng)立，能夠考慮的幾種方法是:創(chuàng)立相對(duì)較為復(fù)雜的草畫圖形，將多個(gè)特色的草繪截面歸并為一個(gè)復(fù)雜截面，從而減少創(chuàng)立特色的操作過

29、程。17在同一種特色創(chuàng)立過程中，采納不一樣的特色創(chuàng)立方法也可能會(huì)減少特色的數(shù)量。使用復(fù)制、陣列和鏡像幾何形狀等方法創(chuàng)立特色。在UG里建模畫圖，要么在剛開始在要首選項(xiàng)工具欄-建模里設(shè)置好你所要繪的產(chǎn)品的密度值，再一個(gè)就是你把產(chǎn)品繪好了，在編寫工具欄-特色-實(shí)體密度里編著好產(chǎn)品密度，再選上你所繪的產(chǎn)品確認(rèn)，這樣你計(jì)算的重量就不會(huì)錯(cuò)。但常常我們畫圖是都不會(huì)去先設(shè)置好產(chǎn)品密度再繪產(chǎn)品,而繪好產(chǎn)品在去首選項(xiàng)工具欄建模里設(shè)置好你所要繪的產(chǎn)品的密度值.就這樣去計(jì)算產(chǎn)品重量，這樣就錯(cuò)了，而這時(shí)你去編寫工具欄-特色-實(shí)體密度里一看,是你所要的密度，這時(shí)對(duì)于剛學(xué)者來說就摸不著腦筋了。而這時(shí)你要在編寫工具欄-特色-

30、實(shí)體密度再確認(rèn)一次你所繪的產(chǎn)品，就不會(huì)犯錯(cuò)了。3.3驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析過程有限元分析是產(chǎn)品變型設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它接受上游設(shè)計(jì)供給的設(shè)計(jì)結(jié)果和需求(幾何尺寸、性能等)進(jìn)行有限元建模。主要分為以下幾步:(1)幾何模型簡化:在保持力學(xué)性能不變的前提下對(duì)幾何模型作適合的簡化，以利13黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)于有限元模型的建立;幾何模型變換:將簡化了的幾何模型經(jīng)過專用或通用數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)入有限元分析軟件中進(jìn)行前辦理;前辦理:包含單元種類選擇、網(wǎng)格尺寸確定、網(wǎng)格區(qū)分、單元屬性定義、界限條件辦理、載荷辦理等;試運(yùn)算:將建立的有限元分析模型提交給求解器進(jìn)行試運(yùn)算，經(jīng)過試運(yùn)算能夠發(fā)現(xiàn)模型中的部分問題。模

31、型檢驗(yàn):為了保證有限元模型的正確性，對(duì)付模型進(jìn)行大批的理論、工程實(shí)踐和試驗(yàn)檢驗(yàn)，經(jīng)過檢驗(yàn)，找出有限元模型中存在的問題，以便修正模型，保證分析結(jié)果的靠譜性，經(jīng)過檢驗(yàn)的有限元模型可作為公司的資源存入數(shù)據(jù)庫，為知識(shí)重用供給強(qiáng)有力支持;計(jì)算:將經(jīng)過檢驗(yàn)的有限元模型提交求解器計(jì)算，主假如選擇求解器。求解過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行，一般不需要人工干涉;后辦理:將求解結(jié)果用云圖、曲線、表格等形式顯示出來，以便于求解結(jié)果的分析和議論;依據(jù)計(jì)算的結(jié)果，議論設(shè)計(jì)，假如滿足設(shè)計(jì)需求，輸出設(shè)計(jì)結(jié)果，不然更正設(shè)計(jì)，從頭進(jìn)行分析計(jì)算，直到滿足設(shè)計(jì)需求為止。有限元分析模型的建立包含以上的(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，是

32、有限元分析花銷時(shí)間最多，最為要點(diǎn)的一步，直接影響到整個(gè)有限元分析的成敗。由以上分析可知，有限元建模過程從整體上分為幾何信息辦理和非幾何信息辦理。幾何信息的辦理主要包含驅(qū)動(dòng)橋裝置模型的建立和幾何模型的簡化。驅(qū)動(dòng)橋有限元模型建立過程的非幾何信息辦理包含:單元種類選擇、定義單元尺寸、網(wǎng)格區(qū)分、單元屬性定義、界限條件辦理、載荷辦理等。3.4模型簡化方法建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型時(shí)，依據(jù)驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)和工作特色，在保持其力學(xué)性能不變的條件下，對(duì)橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化:將橋殼結(jié)構(gòu)中的圓角簡化成直角，既有益于簡化建模，也有益于有限元模型建立過程中提取中截面，便于采納板殼單元進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分;忽視掉加油口、放油口、固定油

33、管和導(dǎo)線的金屬卡、橋殼中部的張口槽、板簧座處的中心孔等幾何特色.14黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)假定半軸套管和驅(qū)動(dòng)橋殼是一體的，不是裝置的;簡化了受力小而又惹起截面突變的部分，如忽視了半軸套管的臺(tái)階，將半軸套管視為等直徑的套管，忽視掉橋殼兩頭軸承座處的臺(tái)階;將一些不等厚的結(jié)構(gòu)假定成等厚度的，以便于中截面的定位。因?yàn)榻５尿?qū)動(dòng)橋殼是近似對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以整體的建模思路是建立模型的左半部分，而后經(jīng)過對(duì)稱建立完好的幾何模型，最后達(dá)成公共的局部特色。因?yàn)槭窃隍?qū)動(dòng)橋殼幾何模型的基礎(chǔ)上建立有限元模型，并且，是采納板殼單元生成驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型，所以，建立幾何模型時(shí)，直接采納中曲面建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型，而不是

34、采納實(shí)體建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型。經(jīng)過中曲面建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型，既使驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型的建立獲取簡化，也省去了在有限元前后辦理軟件文件的菜單中提取中曲面的辦理步驟，節(jié)儉時(shí)間，提升工作效率。依據(jù)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)和工作特色，在保持其力學(xué)性能不變的條件下進(jìn)行了幾何模型簡化，去掉了加油口、放油口、固定油管和導(dǎo)線用的金屬卡、橋殼兩頭的凸臺(tái)、橋殼中部的張口槽、全部的螺栓孔等幾何特色。而后分別取各零零件中面，形成簡化的零零件幾何模型和三維裝置模型。將拉桿座、減振器座、彈簧座與橋殼的交線設(shè)置為硬線，網(wǎng)格區(qū)分時(shí)在交線處產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)，以便零零件網(wǎng)格能夠自動(dòng)連結(jié)在一同。因?yàn)楹喕昂蟮牧懔慵Ｐ秃脱b置模型保持著幾何上的關(guān)系性

35、，更正此中任何一個(gè)的模型，其余的模型能夠自動(dòng)更新，即它們之間保持著主模型聯(lián)系。3.5驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型的建立一、翻開UG，新建文件，取名houqiao，二、進(jìn)入U(xiǎn)G建模環(huán)境，繪制草圖如圖一15黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.1三、退出草圖，拉伸，選擇圖一中的曲線，如圖2所示圖3.2四、變半徑倒圓，選擇圖形一邊，詳盡操作、參數(shù)如圖3所示，16黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.3圖3.417黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.5圖3.6確定，如圖7所示圖3.7同理挨次倒圓其余3邊，結(jié)果如圖8所示圖3.8五、抽殼選擇兩圓柱端面為沖孔的面，如圖9所示18黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.9結(jié)果如圖10

36、所示圖3.10六、繪制草圖，如圖11所示19黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖3.11七、退出草圖，拉伸此曲線，拉伸長度10，布爾運(yùn)算為差。結(jié)果如圖12所示圖3.1220黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)八、連續(xù)拉伸此曲線，參數(shù)如圖13所示圖3.13九、結(jié)束建模，最后成效如圖14所示圖3.14建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型時(shí)，依據(jù)驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)和工作特色，在保持其力學(xué)性能不變的條件下，對(duì)橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化:將橋殼結(jié)構(gòu)中的圓角簡化成直角，既有益于簡化建模，也有益于有限元模型建立過程中提取中截面，便于采納板殼單元進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分;忽視掉加油口、放油口、固定油管和導(dǎo)線的金屬卡、橋殼中部的張口槽、板21黑龍江工程學(xué)院本科生

37、畢業(yè)設(shè)計(jì)簧座處的中心孔等幾何特色.假定半軸套管和驅(qū)動(dòng)橋殼是一體的，不是裝置的;簡化了受力小而又惹起截面突變的部分，如忽視了半軸套管的臺(tái)階，將半軸套管視為等直徑的套管，忽視掉橋殼兩頭軸承座處的臺(tái)階;將一些不等厚的結(jié)構(gòu)假定成等厚度的，以便于中截面的定位。因?yàn)榻５尿?qū)動(dòng)橋殼是近似對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以整體的建模思路是建立模型的左半部分，而后經(jīng)過對(duì)稱建立完好的幾何模型，最后達(dá)成公共的局部特色。因?yàn)槭窃隍?qū)動(dòng)橋殼幾何模型的基礎(chǔ)上建立有限元模型，并且，是采納板殼單元生成驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型，所以，建立幾何模型時(shí)，直接采納中曲面建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型，而不是采納實(shí)體建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模型。經(jīng)過中曲面建立驅(qū)動(dòng)橋殼的幾何模

38、型，既使驅(qū)動(dòng)橋殼幾何模型的建立獲取簡化，也省去了在有限元前后辦理軟件中提取中曲面的辦理步驟，節(jié)儉時(shí)間，提升工作效率。本章小節(jié)模型的簡化一定能夠反應(yīng)驅(qū)動(dòng)橋殼的主要?jiǎng)犹卣?，?duì)一些次要零件和非功能件能夠忽視和簡化。對(duì)簡化后的模型要再次參如實(shí)物的特色，對(duì)不足要進(jìn)行及時(shí)更正，免得耽擱下邊的導(dǎo)入分析工作。經(jīng)過對(duì)事物的丈量和觀察，建立出實(shí)體模型。22黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4章鑒于ANSYS汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析聯(lián)合ANSYS軟件,能高效正確地建立分析構(gòu)件的三維實(shí)體模型,自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格,建立相應(yīng)的拘束及載荷工況,并自動(dòng)進(jìn)行有限元求解,對(duì)模態(tài)分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖形顯示和結(jié)果輸出,對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)向特征作出

39、議論。它包含結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析、磁場分析、熱分析和多物理場分析等眾多功能模塊。汽車驅(qū)動(dòng)橋殼是汽車上的主要承載構(gòu)件之一,作用是支承并保護(hù)主減速器,差速器和半軸等,使左右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)地點(diǎn)固定;同從動(dòng)橋一同支承車架及其上的各總成質(zhì)量;汽車行駛時(shí),承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩并經(jīng)懸架傳給車架。驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度且質(zhì)量小,且便于主減速器的拆裝和調(diào)整。因橋殼的尺寸和質(zhì)量比較大,制造較困難,故其結(jié)構(gòu)型式在滿足使用要求的前提下應(yīng)盡可能便于制造。殼,分段式橋殼和組式依據(jù)汽車設(shè)計(jì)理論,驅(qū)動(dòng)橋殼的常例設(shè)計(jì)方法將橋殼看作一簡支梁并校核幾種典型計(jì)算工況下某些特定斷面的最大應(yīng)力值,再考慮一個(gè)安全系數(shù)

40、來確定許用的工作應(yīng)力。這類設(shè)計(jì)方法有很多限制性,所以最近幾年來,很多研究人員利用有限元方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行了計(jì)算和分析。研究的對(duì)象是松花江微型汽車使用的橋殼。4.1驅(qū)動(dòng)橋殼傳統(tǒng)強(qiáng)度分析計(jì)算橋殼可視為一空心橫梁,兩頭經(jīng)輪轂軸承支撐于車輪上,在鋼板彈簧座處橋殼承受汽車的簧上載荷,而沿左右輪胎中心線,地面給輪胎以反力(雙胎時(shí)則沿雙胎之中心),橋殼承受此力與車輪重力之差,受力如圖4.1所示圖4.1橋殼受力簡圖荷計(jì)算工況下橋殼的強(qiáng)度獲取保證,就以為該橋殼在汽車行駛條件下是靠譜的。23黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)Mv為地面對(duì)車輪垂直反力在橋殼板簧座處斷面惹起的垂直平面的彎矩,Mv=m2G2b/2;(b為輪胎

41、中心平面到板簧座之間的橫向距離),Mh為牽引力或制動(dòng)力Fx2(一側(cè)車輪上的)在水平面內(nèi)惹起的彎矩,Mh=Fx2b;TT為牽引或制動(dòng)時(shí),上述危險(xiǎn)斷面所受轉(zhuǎn)矩,TT=Fx2rr;Wv、Wh、WT分別為危險(xiǎn)斷面垂直平面和水平面曲折的抗彎截面系數(shù)及抗扭截面系數(shù),見表1。表1橋殼在鋼板彈簧座周邊的斷面形狀及界面形狀系數(shù)斷面形狀垂直及水平曲折截面系數(shù)扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)WrWv、Wk3434DdDd1132D416D4Wv1BH3bh36HWk1HB3hb3H16H21B橋殼的許用曲折應(yīng)力為300500MPa,許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為150400MPa。可鍛鑄鐵橋殼取較小值,鋼板沖壓焊接橋殼取較大值。上述橋殼強(qiáng)度的傳統(tǒng)計(jì)

42、算方法,只好算出某一斷面的應(yīng)力均勻值,而不可以完好反應(yīng)橋殼上應(yīng)力及分布的真切狀況。所以,它僅用于對(duì)橋殼強(qiáng)度的驗(yàn)算,或與其余車型的橋殼強(qiáng)度進(jìn)行比較,而不可以用于計(jì)算橋殼上某點(diǎn)(比方應(yīng)力集中點(diǎn))的真切應(yīng)力值,使用有限元法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行強(qiáng)度分析,只需計(jì)算模型簡化適合,受力拘束辦理合理,就能得到比較詳盡的應(yīng)力與變形分布狀況,這些是上述傳統(tǒng)計(jì)算方法難以辦到的。24黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4.2有限元分析的實(shí)現(xiàn)方法平常,在整個(gè)有限元求解過程中最重要的環(huán)節(jié)是有限元前辦理模型的建立。一般包含幾何建模、定義資料屬性和實(shí)常數(shù)(要依據(jù)單元的幾何特征來設(shè)置,有些單元沒有實(shí)常數(shù))、定義單元種類,網(wǎng)格區(qū)分、增加拘束與

43、載荷等。因汽車零零件結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜,包含很多復(fù)雜曲面,而一般有限元軟件所供給的幾何建模工具功能相當(dāng)有限,難以快速方便地對(duì)其建模。所以,針對(duì)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu),采納三維CAD軟件如UG中建立幾何模型。而后在有限元分析軟件ANSYS中經(jīng)過輸入接口讀入實(shí)體模型。最后,在ANSYS中達(dá)成其余分析過程。圖4.2(a)模型圖而后將模型導(dǎo)入到ANSYS中見圖4.2（b）,網(wǎng)格化成效圖見4.2(c)25黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)入圖4.2（b）圖4.2(c)橋殼網(wǎng)格化26黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4.2.1網(wǎng)格區(qū)分的基本源則網(wǎng)格區(qū)分是有限元分析的重要環(huán)節(jié)，區(qū)分網(wǎng)格應(yīng)試慮以下原則。網(wǎng)格數(shù)目:網(wǎng)格數(shù)目的多少將影

44、響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)目增加，計(jì)算精度會(huì)有所提升，但同時(shí)計(jì)算規(guī)模也會(huì)增加，所以在確定網(wǎng)格數(shù)目時(shí)應(yīng)衡量兩個(gè)因數(shù)綜合考慮。網(wǎng)格較少時(shí)增加網(wǎng)格數(shù)目能夠使計(jì)算精度明顯提升，而計(jì)算時(shí)間不會(huì)有大的增加。當(dāng)網(wǎng)格數(shù)目增加到必定程度后，再連續(xù)增加網(wǎng)格時(shí)精度提升甚微，而網(wǎng)格區(qū)分的時(shí)間以及有限元分析計(jì)算時(shí)間卻有大幅度增加。應(yīng)比較兩種網(wǎng)格區(qū)分的計(jì)算結(jié)果，假如計(jì)算結(jié)果相差較大，能夠連續(xù)增加網(wǎng)格，相反則停止計(jì)算。在決定網(wǎng)格數(shù)目時(shí)應(yīng)試慮分析數(shù)據(jù)的種類。靜力分析時(shí)，假如不過考慮變形，網(wǎng)格數(shù)目能夠少一些。假如計(jì)算應(yīng)力，應(yīng)取相對(duì)許多的網(wǎng)格。本章主要計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋殼的靜力特征，所以采納較少的網(wǎng)格數(shù)目，采納均

45、勻的網(wǎng)格密度。網(wǎng)格疏密:指在結(jié)構(gòu)不一樣部位采納大小不一樣的網(wǎng)格。在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位(如應(yīng)力集中處)，需要采納比較密集的網(wǎng)格。而在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，則應(yīng)區(qū)分相對(duì)稀少的網(wǎng)格。應(yīng)使網(wǎng)格數(shù)目增加到要點(diǎn)部位，既能夠保持計(jì)算精度，又可減少網(wǎng)格數(shù)目。在次要部位增加網(wǎng)格的不用要的，也是不經(jīng)濟(jì)的。疏密不一樣的網(wǎng)格對(duì)于應(yīng)力分析特別重要。單元階次:單元擁有線性、二次和三次等形式，高階單元的曲線或曲面界限能夠更好地迫近結(jié)構(gòu)的曲線和曲面界限，當(dāng)結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則、應(yīng)力分布或變形很復(fù)雜時(shí)能夠采納高階單元。高階單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)許多，同樣網(wǎng)格數(shù)目，高階單元模型規(guī)模大得多，所以在使用時(shí)應(yīng)衡量考慮計(jì)算精度和實(shí)間。網(wǎng)格

46、質(zhì)量:指網(wǎng)格幾何形狀的合理性。質(zhì)量利害將影響計(jì)算精度。質(zhì)量太差的網(wǎng)格甚至?xí)袛嘤?jì)算。區(qū)分網(wǎng)格時(shí)網(wǎng)格質(zhì)量要達(dá)到某些指標(biāo)要求。在結(jié)構(gòu)要點(diǎn)部位，應(yīng)保證區(qū)分高質(zhì)量網(wǎng)格，個(gè)別質(zhì)量很差的網(wǎng)格也會(huì)惹起很大的局部偏差。當(dāng)模型中存在質(zhì)量很差的網(wǎng)格(稱為畸形網(wǎng)格)時(shí)，計(jì)算過程將沒法進(jìn)行。區(qū)分后需要檢查網(wǎng)格，防范不良網(wǎng)格造成運(yùn)算終端、程序犯錯(cuò)等現(xiàn)象。網(wǎng)格布局:當(dāng)結(jié)構(gòu)形狀對(duì)稱時(shí)，其網(wǎng)格也應(yīng)區(qū)分對(duì)稱網(wǎng)格，以使模型表現(xiàn)出相應(yīng)的對(duì)稱特征，不對(duì)稱布局會(huì)惹起必定偏差。網(wǎng)格化以后是各樣分析前的準(zhǔn)備工作比方定義各樣分析條件。如：載荷條件的定義，接觸界限條件的定義，資料力學(xué)性能定義等。單元種類的選擇在這里選擇的是實(shí)27黑龍江工程學(xué)院

47、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)體單元SOLID95.圖4.3（a）接觸界限條件定義圖4.3（b）接觸界限條件定義28黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.4資料力學(xué)性能定義4.3分析結(jié)果經(jīng)過加載載荷最直觀的發(fā)現(xiàn)是橋殼發(fā)生了垂向變形。見圖4.5和圖4.6圖4.5垂直變形29黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.6垂直變形加載過程中表現(xiàn)出的等效應(yīng)力分布和軸向應(yīng)力分布如圖4.7、圖4.8。局部軸向應(yīng)力分布和局部最大應(yīng)力分布見圖4.9和圖4.10圖4.7等效應(yīng)力分布30黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.8軸向應(yīng)力分布圖4.9局部軸向應(yīng)力分31黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.10局部最大主應(yīng)力分布在不考慮由拘束影響造成局部過

48、大應(yīng)力的狀況下,能夠看出橋殼收靜載荷的變形程度不算很大，在合理的范圍內(nèi)，說明靜載荷強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。從加載垂直變形圖能夠發(fā)現(xiàn)受靜載荷強(qiáng)度最大的地方時(shí)整個(gè)橋殼中間主減速器殼的地點(diǎn)，應(yīng)力從中間向雙側(cè)逐漸遞減。從應(yīng)力分布圖中能夠看出來集中在雙側(cè)的加載點(diǎn)，查閱有關(guān)資料，驅(qū)動(dòng)橋橋殼的后備系數(shù)應(yīng)選為4-10。所以,該橋殼是符合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的。改良思路載荷一準(zhǔn)時(shí)，彎矩的大小取決于車輪中心面到同側(cè)板簧支座之間的距離。由公式可知二者成正比，所以試試將板簧支座向外偏移，經(jīng)過計(jì)算可知當(dāng)板簧支座向外偏移，最大應(yīng)力降落了，最大變形降落了，可見若輪距不變而簧距增加，可減小驅(qū)動(dòng)橋的應(yīng)力和變形，從而延伸其疲憊壽命。本章小節(jié)經(jīng)過導(dǎo)

49、入汽車驅(qū)動(dòng)橋,結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的有限元計(jì)算模型,或利用UG等CAD軟件建立3D參數(shù)化模型進(jìn)行轉(zhuǎn)變,在有限元等CAE軟件中進(jìn)行仿真分析和計(jì)算,可降低設(shè)計(jì)開發(fā)成本,減少試驗(yàn)次數(shù),縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期,提升產(chǎn)質(zhì)量量,使得汽車在輕量化、酣暢性和操控穩(wěn)固性方面獲取改良和提升,擁有特別重要的實(shí)質(zhì)意義。32黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)論本文對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型的建立、載荷的辦理、有限元模型的自動(dòng)生成等方面進(jìn)行了研究，經(jīng)過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的靜力分析和動(dòng)力分析，找到了驅(qū)動(dòng)橋殼應(yīng)力最大，簡單惹起斷裂的部位。最后，利用研究成就對(duì)某微型車驅(qū)動(dòng)橋殼作了部分分析議論，提出了改良措施，并解決了平臺(tái)改型過程中存在的驅(qū)動(dòng)橋殼斷裂問題。經(jīng)

50、過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析獲取以下結(jié)論:經(jīng)過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋后殼進(jìn)行有限元建模，提升認(rèn)識(shí)析和計(jì)算的速度和正確度。在對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行有限元建模的過程中，對(duì)橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，忽視一些次要部位，節(jié)儉了時(shí)間，提升了工作效率。在對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行靜力分析時(shí)，為了計(jì)算方便，采納2.5倍滿載荷重，保證了計(jì)算結(jié)果的靠譜性。本文經(jīng)過簡化結(jié)構(gòu)、有限元建模到靜態(tài)分析，在某種程度上解決了產(chǎn)品開發(fā)過程中驅(qū)動(dòng)橋殼靜動(dòng)向的計(jì)算機(jī)仿真問題。實(shí)行這一方法，可提升開發(fā)的設(shè)計(jì)可信度，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低成本，推進(jìn)公司的發(fā)展。經(jīng)過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的靜力分析和動(dòng)力分析所找到的簡單惹起斷裂的部位與實(shí)質(zhì)車型驅(qū)動(dòng)橋殼的斷裂地點(diǎn)一致?？甲C了論文結(jié)論的正確性。33

51、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)參照文件張令彌.動(dòng)向測試技術(shù)的發(fā)展系列講座J.振動(dòng)與沖擊，3,1998劉明卓，張磊CAE技術(shù)的發(fā)展和遠(yuǎn)景展望J技術(shù)前沿，20068：699，傅志方.振動(dòng)模態(tài)分析與參數(shù)鑒識(shí)M.北京:機(jī)械工業(yè)第一版社，1990于亞婷，杜安全，王振偉。有限元法的應(yīng)用現(xiàn)狀研究J機(jī)械設(shè)計(jì)，20053：69饒壽期.有限元法和界限元法基礎(chǔ)M.北京航空航天大學(xué)第一版社，1990.孫菊芳，榮王伍.有限元法及其應(yīng)用M.北京航空航天大學(xué)第一版社，1990.褚志剛，李偉等汽車驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)損壞機(jī)理分析研究J汽車研究與開發(fā)，20016：3033羊玢，孫慶鴻，王睿，鄭燕萍鑒于參數(shù)化的車輛驅(qū)動(dòng)橋殼動(dòng)向優(yōu)化設(shè)計(jì)J汽

52、車技術(shù)，20055：2325曹樹謙，張文德，蕭龍翔.振動(dòng)結(jié)構(gòu)模態(tài)分析M.天津大學(xué)第一版社，2001.3鄭燕萍汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元?jiǎng)酉蚍治鯦林業(yè)機(jī)械與木匠設(shè)施，200411：3034鄭燕萍，羊玢汽車驅(qū)動(dòng)橋殼臺(tái)架試驗(yàn)的有限元模擬J南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，20047：475012J.H.Witkinson.ThealgebraicEigenvalueProblenm,OxfordUniversityPress,Inc.,London,199513B.Noble,AppliedLinearAlgebra,Prentice-Ha11,Inc.,EnglewoodCliffs,N.J.,l999K.J.巴斯.工

53、程分析中的有限元法M.機(jī)械工業(yè)第一版社，1991.何天明，許向農(nóng)等，半承載式客車車身的強(qiáng)度分析J.武漢汽車工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，Vol.18NO.11996.4何志剛.大客車車身骨架結(jié)構(gòu)分析江蘇理工大學(xué)碩士論文J，2001.617尹明顯，連遠(yuǎn)強(qiáng).UG軟件在客車設(shè)計(jì)開發(fā)研究中的應(yīng)用機(jī)械J2000.(27)18高衛(wèi)明，王宏雁.UG軟件在白車身CAD建模中的應(yīng)用J.設(shè)計(jì)與計(jì)算，2001.134黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)致謝設(shè)計(jì)是在王王瑛璞老師的指導(dǎo)下達(dá)成的，老師的工作作風(fēng)慎重，不勝其煩的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的高尚風(fēng)采，樸素?zé)o華、平易可親的人品魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不但使我建立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基

54、本的研究方法，還使我理解了很多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到達(dá)成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下達(dá)成的，傾注了導(dǎo)師大批的心血。在此，謹(jǐn)導(dǎo)游師表示高尚的敬意和由衷的感謝！感謝老師賞賜我很多的方便和指導(dǎo)，給了我自由發(fā)揮的空間，使我能夠選擇自己感興趣的課題。同時(shí)也感謝院系各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我的關(guān)懷，為我供給了酣暢的學(xué)習(xí)環(huán)境。本設(shè)計(jì)的順利達(dá)成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)懷和幫助。感謝實(shí)驗(yàn)室的全部老師的指導(dǎo)和幫助；在四年的學(xué)習(xí)時(shí)期，獲取了同臥室兄弟和同班同學(xué)的關(guān)懷和幫助，在此表示深深的感謝。沒有他們的幫助和支持是沒有方法達(dá)成我的論文的，同窗之間的友情永久長存。在此時(shí)期除了按學(xué)校要求準(zhǔn)時(shí)達(dá)成設(shè)計(jì)外，更懂得

55、了勤勞，求實(shí)的難得，這將使我平生得益，所以我再次由衷地感謝老師和我的同學(xué)們，感謝你們了。35黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)附錄Withthedevelopmentofcomputertechnologydevelopedfiniteelementmethodisacomputationalcomplexityanalysisofthestructureofaveryeffectivenumericalmethod.Firstanalysisofitstargetclientsforafinitenumberofunitsonthegroundsofdiscretecombinations,usi

56、ngthemechanicalexpertisetoanalyzethemechanicalpropertiesofeachunit,andthenseteachunitgroupcharacteristics,theoverallstructureofacontrolequations,bycalculating,betheoverallstructureofthedisplacementfieldandstressfield,suchastheresults.Finiteelementmethodcalculationofthewholeprocessisstandardized,them

57、ainstepscanbedonebycomputer,isaveryeffectivemethod.Finiteelementmethodcansimulateverywelltheactualshapeofcomponents,structure,subjecttoandbound,soitsresultsmoreaccurateandmoreclosetoreality,canbeusedasthedesign,toimprovethebasisforpartsandcomponents.Atthesametime,canusetheresultsoffiniteelementanaly

58、sisofmulti-programcomparison,isconducivetooptimizingthedesignandproductimprovements.Finiteelementmethodtosolvethecomplexstructureofthepastforaccuratecalculationofthedifficulties,theexperiencehaschangedthetraditionaldesignmethod,whichhasbeenappliedgradually.Thefiniteelementmethodusedincardesign,foren

59、terprisestoimproveproductquality,shortenthedevelopmentcycle,reducecostswithanactiverole.Driveaxleisanimportantcomponentofthevehicle,notonlytotransmittheenginetorqueoutputtodrivethewheelsmovingcartopassundertheroadframeaswellasavarietyofpowerandtorque,sotheremustbesufficientdriveaxlestrength,stiffnes

60、sandfatiguelife.OfAutomotiveEngineersiscurrentlywidelyusedempiricalformuladesignedtodrivethebridge,resultinginthedriveaxleincertainconditionsthestrengthandstiffnesscannotbeusedtomeettherequirementsofhighstressinthelocalareavulnerabletofatiguedamage,andlowstresspartofthematerialsusedandsurplus.Theuse