PAGE1CAD/CAE技術(shù)在車(chē)輛典型零部件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用——驅(qū)動(dòng)橋殼的CAD三維設(shè)計(jì)摘要本文研究的對(duì)象是某型號(hào)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋橋殼，在分析驅(qū)動(dòng)橋整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件UGNX8.0進(jìn)行三維建模，并對(duì)橋殼的三維模型進(jìn)行有限元靜態(tài)分析，在過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行分析和計(jì)算，得出橋殼的應(yīng)力和應(yīng)變的相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論，為后期的橋殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有力的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：驅(qū)動(dòng)橋殼；三維模型；UG；有限元分析；ABSTRACTTheresearchobjectofthisthesisisthedriveaxlehousingofacertaintypeofcar,basedonitsstructurecharacteristics,usingthree-dimensionaldesignsoftwareUGNX8.0forthree-dimensionalmodelingofthedriveaxlehousing,andthebridgeshellfiniteelementstaticanalysisof3dmodel,carriesontheanalysisandcalculation,intheprocessofstressandstrainofthebridgeshellandrelateddataandconclusion,thestructureofbridgehousingforlatestrongtheoreticalbasisforoptimizingdesign.Keywords:Driveaxle；Three-dimensional；UG；Thefiniteelementanalysis；目錄目錄 III前言 11緒論 21.1汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋概述 21.1.1汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的作用和組成 21.1.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的分類(lèi) 31.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)要求 41.3本章小結(jié) 42軟件的應(yīng)用情況及UGNX8.0軟件建模模塊簡(jiǎn)介 52.1CAD/CAE技術(shù)在車(chē)輛中的應(yīng)用情況 52.1.1概述 52.1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用狀況 52.2UGNX8.0概述 62.3UGNX8.0軟件簡(jiǎn)介 62.3.1CAD模塊 62.3.2CAE模塊 72.4本章小結(jié) 73驅(qū)動(dòng)橋殼的三維建模 83.1三維建模前準(zhǔn)備 83.2三維模型的建模過(guò)程 83.3本章小結(jié) 164驅(qū)動(dòng)橋殼的靜態(tài)分析 174.1驅(qū)動(dòng)橋殼靜態(tài)分析前準(zhǔn)備 174.2有限元分析法 174.3CAE分析過(guò)程 184.4本章小結(jié) 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文前言汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋是傳動(dòng)系中最后一個(gè)總成，其功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩按需傳給驅(qū)動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)降速增矩、改變扭矩方向。在橋殼的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常用類(lèi)比方法，考慮安全因素，一會(huì)造成生產(chǎn)周期增長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加，并且伴隨著產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)大等問(wèn)題。在本文研究的汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)中，從概念設(shè)計(jì)到制造再到工程分析的整個(gè)過(guò)程，選用UG軟件進(jìn)行三維參數(shù)化設(shè)計(jì),完成CAD/CAE一體化。本文的研究對(duì)象是是在某進(jìn)口鏟運(yùn)汽車(chē)（LDCY—0.75型）橋殼，在建立橋殼的三維模型基礎(chǔ)上，對(duì)橋殼實(shí)際工作中的受載情況進(jìn)行模擬，有效的對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題完成了改進(jìn)和優(yōu)化。那么，在模型靜態(tài)分析最終完成后，可正式投入生產(chǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)效率、縮短開(kāi)發(fā)周期、節(jié)約成本具有重要意義。

1緒論1.1汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的概述1.1.作用與組成汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)傳出的扭矩按需要傳給驅(qū)動(dòng)輪。主要組成：主減速器、差速器、半軸和橋殼。1.主減速器它的作用是降速增矩，同時(shí)改變方向。主減速器的主要類(lèi)型見(jiàn)下表表1主減速的類(lèi)型分類(lèi)依據(jù)主減速的類(lèi)型名稱(chēng)按減速齒輪副的級(jí)數(shù)級(jí)主減速器、雙級(jí)主減速器按主減速器速比擋數(shù)單速主減速器、雙速主減速器按主減速器分布的位置不同中央主減速器、輪邊主減速器2.差速器汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，由于內(nèi)外驅(qū)動(dòng)輪移動(dòng)距離不等，使得兩側(cè)車(chē)輪出現(xiàn)邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛，遇到在不平路面時(shí)，兩側(cè)車(chē)輪也會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，這將造成輪胎磨損加劇，汽車(chē)動(dòng)力消耗增加，使轉(zhuǎn)向和制動(dòng)性能惡化。那么，為避免以上缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上將剛性的驅(qū)動(dòng)軸分成兩個(gè)半軸，分別與兩驅(qū)動(dòng)輪相連，在半軸中間加裝差速器，從而使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)，達(dá)到車(chē)輪的純滾動(dòng)。因而，差速器作用是把主減速傳來(lái)的動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，同時(shí)，依據(jù)不同的行駛條件，調(diào)整左右驅(qū)動(dòng)車(chē)輪以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，從而保證了車(chē)輪純滾動(dòng)狀態(tài)?，F(xiàn)代汽車(chē)上差速器有普通錐齒輪式和防滑差速器兩種。3.半軸半軸是實(shí)心軸，用于傳遞差速器和驅(qū)動(dòng)輪之間的動(dòng)力。內(nèi)端與半軸齒輪相連，外端與輪轂相連。根據(jù)其受力情況不同，分為全浮式半軸支承和半浮式半軸支承兩種。1.1.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的分類(lèi)1.整體式整體式驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)如下圖（如圖1.1），橋殼是一剛性空心梁，主減速器、差速器和半軸等所有傳動(dòng)件都裝在其中。簧下質(zhì)量比較大，汽車(chē)行駛平順性和降低動(dòng)載荷能力差，但是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，工作比較可靠，主要用于各種商務(wù)車(chē)和部分乘務(wù)車(chē)中。圖1.1整體式驅(qū)動(dòng)橋殼2.斷開(kāi)式斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)如下圖（如圖1.2），結(jié)構(gòu)上沒(méi)有剛性整體式外殼或者梁，主減速器、差速器及其殼體安裝在車(chē)架或車(chē)身上。簧下質(zhì)量小，可以改善汽車(chē)的行駛平順性。兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪與車(chē)身作彈性連接，可以獨(dú)立地相對(duì)于車(chē)架（或車(chē)身）上下擺動(dòng)，從而有效的改善汽車(chē)行駛平順性和操縱穩(wěn)定性。在轎車(chē)上應(yīng)用較多。圖1.2斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋殼從橋殼的靜強(qiáng)度和剛度實(shí)驗(yàn)分析，采用鑄造和鋼板沖壓焊接方式的整體式橋殼，在強(qiáng)度和剛度上比斷開(kāi)式橋殼要好。從破壞程度實(shí)驗(yàn)上分析，對(duì)于可鍛鑄鐵的整體式橋殼，在半軸套管里端附件橋殼上最容易破裂。綜合考慮，本文選用的對(duì)象是是在某進(jìn)口鏟運(yùn)汽車(chē)（LDCY—0.75型）橋殼，屬于可鍛鑄鐵的整體式驅(qū)動(dòng)橋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于實(shí)際工作工程中受力情況復(fù)雜，將其簡(jiǎn)化為滿(mǎn)載靜止、滿(mǎn)載行駛通過(guò)不平路面和汽車(chē)滿(mǎn)載并以最大牽引力行駛?cè)N工況計(jì)算。如果三種工況下橋殼的強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求，那么我們就認(rèn)為其工作可靠。1.2汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)要求一般來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求如下：1.有足夠強(qiáng)度和剛度，以確保主減速器齒輪，正常嚙合，半軸不產(chǎn)生附加載荷。2.在保證強(qiáng)度和剛度的前提下，質(zhì)量盡可能小。3.保證足夠的離地間隙。4.結(jié)構(gòu)工藝性好，成本低。5.保護(hù)其上的傳動(dòng)系統(tǒng)部件，防止泥水侵入。6.拆裝、調(diào)整、維修方便等。1.3本章小結(jié)本章在引言部分就提出了研究本課題的目的與意義，然后對(duì)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的基本組成、功能、分類(lèi)以及汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了闡述，并且從類(lèi)型、材料、受力情況等方面進(jìn)行綜合經(jīng)對(duì)比分析，確定了本文具體研究對(duì)象，為某進(jìn)口鏟運(yùn)汽車(chē)（LDCY—0.75型）橋殼。

2軟件的應(yīng)用情況及UGNX8.0軟件建模模塊簡(jiǎn)介2.1CAD/CAE技術(shù)在車(chē)輛中的應(yīng)用情況2.1.1概述CAD通常指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備，輔助設(shè)計(jì)人員完成設(shè)計(jì)工作。在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里能存放各種設(shè)計(jì)信息，包括數(shù)字、文字或圖形等，并可以快速檢索。它還可以進(jìn)行大量的計(jì)算、分析、比較、自動(dòng)輸出等功能。CAE是利用計(jì)算機(jī)輔助求解，分析復(fù)雜工程或產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動(dòng)態(tài)分析,研究線(xiàn)性、非線(xiàn)性問(wèn)題等。2.1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展應(yīng)用狀況對(duì)于工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家來(lái)講，各種自動(dòng)化設(shè)備中，CAD/CAE系統(tǒng)是最為重要的一種工具，尤其在模具行業(yè)。在計(jì)算機(jī)造型技術(shù)應(yīng)用方面，大型汽車(chē)公司已經(jīng)建立成套的硬件、軟件系統(tǒng)，完成了三維CAD/CAE技術(shù)代替了“主圖板、主模型”為主的設(shè)計(jì)方式更新。相對(duì)來(lái)說(shuō)，在CAD技術(shù)的研發(fā)上，我國(guó)起步較晚。上世紀(jì)80年代中期，我國(guó)東風(fēng)汽車(chē)公司等開(kāi)始嘗試購(gòu)買(mǎi)并使用UG等軟件，首先從CAE開(kāi)始，并逐步向CAD發(fā)展。80年代后期引進(jìn)了以工作站為基礎(chǔ)的CAD/CAE系統(tǒng),均為通用的適用于機(jī)械行業(yè)的商品化軟件，主要用在曲面外形數(shù)學(xué)模型構(gòu)造與數(shù)控加工程序編制。進(jìn)入90年代，CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展比較快，各大汽車(chē)制造廠與專(zhuān)業(yè)模具廠都建立了比較完善的CAD/CAE系統(tǒng)。2.2UGNX8.0概述Unigraphics(UG)NX8.0系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過(guò)程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，從設(shè)計(jì)到加工完美的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成，優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可實(shí)現(xiàn)有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性。2.3UGNX8.0軟件的簡(jiǎn)介2.3.1CAD模塊1.UG/SolidModeling(UG實(shí)體建模)它是將特征建模（基于約束的）和幾何建模無(wú)縫的結(jié)合起來(lái)，提供了強(qiáng)大的“復(fù)合建?！惫ぞ撸山⒍S和三維線(xiàn)框模型、掃描和旋轉(zhuǎn)實(shí)體以及實(shí)現(xiàn)布爾運(yùn)算及參數(shù)化編輯。2.UG/Featuresmodeling(UG特征建模)它提供了多種標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)特征，如孔、槽、型腔、凸臺(tái)、柱體、塊體、錐體、球體和倒角等，還可挖空實(shí)體，建立薄壁件。3.UG/FreeformModeling(自由曲面建模)它用于建立復(fù)雜的曲面形狀，如機(jī)翼、進(jìn)氣道和其它工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)。4.UG/AssemblyModeling(裝配建模)它提供并行的自上而下和自下而上的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法。并且實(shí)現(xiàn)了裝配中零部件的設(shè)計(jì)和編輯。2.3.2CAM模塊1.基礎(chǔ)模塊它是連接UG所有加工模塊的基礎(chǔ)，用戶(hù)可用圖形來(lái)編輯刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中有延伸、縮短和修改刀具軌跡等編輯功能。對(duì)于鉆孔、攻螺紋等可提供點(diǎn)位加工程序。2.后置置處理模塊用戶(hù)可以利用該模塊，建立自己的加工后置處理程序。它的功能包含了銑削加工、車(chē)削加工等實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)程序。3.平面銑削模塊它提供部分軸零件的所有銑削加工功能，設(shè)計(jì)更改通過(guò)相關(guān)性而自動(dòng)處理。2.4本章小結(jié)本章主要對(duì)CAD/CAE技術(shù)在車(chē)輛中的應(yīng)用情況以及對(duì)UGNX8.0軟件的建模模塊和建模優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，使讀者對(duì)UGNX8.0有一個(gè)基本的了解和認(rèn)識(shí)。

3驅(qū)動(dòng)橋殼的三維建模3.1驅(qū)動(dòng)橋殼建模前準(zhǔn)備通過(guò)分析產(chǎn)品的用途、特性、設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，確定產(chǎn)品的工藝條件，從整體上掌握該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)過(guò)程，從而在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼的過(guò)程中做到游刃有余。在建立三維模型前，依據(jù)LDCY—0.75型橋殼的參數(shù)（主要參數(shù)見(jiàn)下表），在CAD軟件先繪制驅(qū)動(dòng)橋殼的圖紙，以此圖紙為基礎(chǔ)，建立三維模型和后續(xù)的靜態(tài)分析。表2橋殼主要技術(shù)參數(shù)額定載重量1600kg外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)5800×1250×1900mm發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速1480r/min額定功率37kw行駛速度0-8km/h最大爬坡能力20°驅(qū)動(dòng)橋主減速比6.667整機(jī)重量(包括液壓油)6.5t傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率0.842道路最大阻力系數(shù)0.3最小轉(zhuǎn)彎半徑(內(nèi)側(cè))2300mm驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑0.448m最大牽引力42000N質(zhì)心離前軸距離2380mm最小轉(zhuǎn)向角38°滿(mǎn)載質(zhì)心高度1052mm額定功率37KW空載質(zhì)心高度780mm3.2三維模型的建模具體步驟1.打開(kāi)UGNX8.0軟件，在【文件】工具條中單擊【新建】按鈕，彈出【新建部分文件】對(duì)話(huà)框。過(guò)濾器選項(xiàng)中，選擇【模型】，在【文件名】輸入框中輸入名稱(chēng)“qudongqiaoke”,單擊【確定】，進(jìn)入三維建模界面。(如圖3.1)圖3.1建立驅(qū)動(dòng)橋殼三維界面的進(jìn)入圖3.2驅(qū)動(dòng)橋殼主體設(shè)計(jì)2.單擊菜單工具欄【插入】按鈕，光標(biāo)移動(dòng)到【設(shè)計(jì)特征】，會(huì)彈出一個(gè)子菜單，選擇【球】，【類(lèi)型】選擇【中心點(diǎn)和直徑】，選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為球的球心，輸入直徑值，【布爾】選擇【無(wú)】，單擊【確定】。（如圖3.2）3.單擊【插入】按鈕，點(diǎn)擊【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸要求繪制草圖。4.單擊UGNX8.0建模環(huán)境中的【回轉(zhuǎn)】按鈕，選擇上一步所創(chuàng)建草圖為【所選擇的曲線(xiàn)】，指定矢量為ZC軸，選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為指定點(diǎn)，角度開(kāi)始為0度，終止為360度，布爾選擇【求差】，選擇所創(chuàng)建球體，單擊【確定】。(如圖3.4）圖3.3草圖的設(shè)計(jì)圖3.4利用【回轉(zhuǎn)命令】對(duì)草圖進(jìn)行處理5.單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，選擇基本坐標(biāo)系，按照尺寸參數(shù)繪制草圖，單擊【完成草圖】，單擊【拉伸】按鈕，(如圖3.5a)選擇剛才所繪草圖為所要選擇的曲線(xiàn)，極限距離各為400mm，布爾選擇【求差】，選擇基本體，單擊【確定】按鈕。(如圖3.5b)圖3.5a利用【拉伸命令】對(duì)草圖進(jìn)行處理圖3.5b利用【拉伸命令】對(duì)草圖進(jìn)行處理單擊【插入】，在子菜單中選擇【偏置/縮放】命令，用鼠標(biāo)單擊【抽殼】命令，然后在對(duì)話(huà)框中【類(lèi)型】，選擇【移除面，然后抽殼】指令，選中要移除的面，輸入厚度值，單擊【確定】按鈕。（如圖3.6）圖3.6利用【抽殼命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.7利用【回轉(zhuǎn)命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理7.單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，選擇基本坐標(biāo)系，按照尺寸參數(shù)繪制草圖，單擊【完成草圖】，單擊【回轉(zhuǎn)】命令，選擇上一步所創(chuàng)建草圖為【所選擇的曲線(xiàn)】，指定矢量為ZC軸，選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為指定點(diǎn)，角度開(kāi)始為0度，終止為360度，布爾選擇【求和】，選擇所創(chuàng)建模型體，單擊【確定】。（如圖3.7）8.單擊菜單工具欄【插入】按鈕，光標(biāo)移動(dòng)到【設(shè)計(jì)特征】，會(huì)彈出一個(gè)子菜單，選擇【孔】命令，按尺寸要求完成孔的設(shè)計(jì)，再單擊菜單工具欄【插入】按鈕，光標(biāo)移動(dòng)到【關(guān)聯(lián)復(fù)制】，選擇【對(duì)特征形成圖樣】命令，特征選擇【孔】，布局為【圓形】，指定矢量為ZC軸，指定點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，數(shù)量為12，節(jié)距角度為30度，單擊【確定】按鈕。（如圖3.8）圖3.8利用【特征圖樣】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.9利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理9.單擊【基本平面】命令，類(lèi)型為【按某一距離】，選擇基本平面對(duì)象為基本坐標(biāo)平面XY平面，輸入距離長(zhǎng)度為519mm，單擊【確定】，再單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，指定矢量為-XC，結(jié)束值為【直至延伸部分】，選擇實(shí)體，布爾選擇【求和】，單擊【確定】按鈕。(如圖3.9)10.單擊【基本平面】命令，類(lèi)型為【按某一距離】，選擇基本平面對(duì)象為基本坐標(biāo)平面XZ平面，輸入距離長(zhǎng)度，單擊【確定】，再單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，（如圖3.10a）單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，指定矢量為YC，結(jié)束值為【直至延伸部分】，選擇實(shí)體，布爾選擇【求和】，單擊【確定】按鈕。(如圖3.10b)圖3.10a利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.10b利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理11.單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，(如圖3.11a)指定矢量為YC，布爾選擇【求差】，結(jié)束距離為43mm,選擇基本體，單擊【確定】按鈕。(如圖3.11b)12.單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，(如圖3.12a)單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，指定矢量為YC，布爾選擇【求差】，結(jié)束距離為100mm,選擇基本體，單擊【確定】按鈕。（如圖3.12b）圖3.11a利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.11b利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.12a利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.12b利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理13.單擊【插入】，選擇【關(guān)聯(lián)復(fù)制】子菜單下的【鏡像特性】，特征類(lèi)型選擇【孔】，基準(zhǔn)平面選擇XY平面，單擊【確定】。(如圖3.13)14.單擊【基本平面】命令，類(lèi)型為【按某一距離】，選擇基本平面對(duì)象為基本坐標(biāo)平面YZ平面，輸入距離長(zhǎng)度為284mm，單擊【確定】，再單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，指定矢量為XC，拉伸距離為15mm，選擇實(shí)體，布爾為【求和】，單擊【確定】按鈕。（如圖3.14）圖3.13利用【鏡像命令】對(duì)孔進(jìn)行鏡像圖3.14利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理15.利用同樣的方法可以將圖形處理為（如圖3.15）所示：16.利用【拉伸】命令，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行打孔，布爾選擇【求差】，單擊【確定】。（如圖3.16）圖3.15利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.16利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理17.單擊【基本平面】命令，類(lèi)型為【按某一距離】，選擇基本平面對(duì)象為基本坐標(biāo)平面XZ平面，輸入距離長(zhǎng)度為-178.5mm，單擊【確定】，再單擊【插入】，選擇【任務(wù)環(huán)境中的草圖】，按照尺寸繪制圖樣，單擊【拉伸】命令，選擇剛剛所做草圖為曲線(xiàn)，指定矢量為YC，(如圖3.17a)開(kāi)始距離為0，結(jié)束距離為【直至下一個(gè)】，選擇實(shí)體，布爾為【求和】，單擊【確定】按鈕。(如圖3.17b)圖3.17a利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.17b利用【拉伸命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理18.單擊【面/邊倒圓】命令，對(duì)實(shí)體所需要倒圓角的面進(jìn)行倒圓角。按照尺寸要求輸入所需要的圓角半徑值，單擊【確定】按鈕。（如圖3.18）圖3.18利用【面/邊倒圓】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理圖3.19利用【鏡像命令】對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理19.單擊【插入】命令，選擇子菜單【關(guān)聯(lián)復(fù)制】中【鏡像體】命令，基準(zhǔn)平面為YZ平面，單擊【確定】按鈕。（如圖3.19）20.將所創(chuàng)建的實(shí)體，全部選中，對(duì)實(shí)體進(jìn)行布爾【求和】。（如圖3.20a.b）21.單擊UGNX8.0界面【文件】按鈕，將文件另存為【桌面】，完成對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼三維模型的創(chuàng)建。圖3.20a橋殼的三維模型圖3.20b橋殼的三維模型3.2本章小結(jié)本章主要講述驅(qū)動(dòng)橋殼的三維建模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟，我們先參考驅(qū)動(dòng)橋的主要參數(shù)和CAD零件圖信息，以此為基礎(chǔ)，完成了驅(qū)動(dòng)橋殼三維模型建立，并詳細(xì)介紹了三維實(shí)體的創(chuàng)建過(guò)程，為下一節(jié)靜態(tài)分析做好了基礎(chǔ)。4驅(qū)動(dòng)橋橋殼的靜態(tài)分析4.1靜態(tài)分析前的準(zhǔn)備汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的主要作用是承受載荷，并傳遞車(chē)輪與懸架（或車(chē)架）之間各個(gè)方向的作用力，其中部又是主減速器與差速器的殼體。我們通過(guò)對(duì)實(shí)際工況的分析，將以滿(mǎn)載靜止、在不平路面沖擊載荷作用下以及受最大牽引力行駛時(shí)所受到的載荷來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。本文研究對(duì)象是可鍛鑄鐵的整體式橋殼，橋殼的許用彎曲應(yīng)力=300MPa，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=150MPa，在半軸套管里端附件橋殼上容易破裂。根據(jù)表1橋殼主要技術(shù)參數(shù)，利用傳統(tǒng)的計(jì)算方法得出，三種工況下車(chē)輪和橋殼受力情況，具體如下表表3不同工況下的傳統(tǒng)計(jì)算方法結(jié)果工況車(chē)輪承受最大反力橋殼最大彎曲應(yīng)力滿(mǎn)載靜止20250N36.48MPa滿(mǎn)載通過(guò)不平路面承受沖擊荷載50625N91.20MPa滿(mǎn)載并以最大牽引力行駛24300N44.09MPa上述可知橋殼在各工況下強(qiáng)度足夠，且有一定的設(shè)計(jì)余量。但是要計(jì)算出橋殼上某一點(diǎn)(應(yīng)力集中點(diǎn))的真實(shí)應(yīng)力值，需要運(yùn)用UG的有限元法，完成結(jié)構(gòu)靜力分析和強(qiáng)度計(jì)算。分析時(shí)，我們將計(jì)算模型簡(jiǎn)化得當(dāng)，受力約束處理合理，便能得到詳細(xì)的應(yīng)力與變形分布圖。4.2有限元分析方法有限元方法的基本思想是將結(jié)構(gòu)離散化，用有限個(gè)容易分析的單元來(lái)表示復(fù)雜的對(duì)象，單元之間通過(guò)有限個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，然后根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件綜合求解。通常由預(yù)處理、分析和分析早期三個(gè)主要步驟組成。4.3CAE分析過(guò)程本次我使用的是軟件UGNX8.0版本。打開(kāi)UG軟件，點(diǎn)擊【打開(kāi)】按鈕，打開(kāi)三維橋殼橋殼圖，點(diǎn)擊【開(kāi)始】按鈕，選擇【高級(jí)仿真】，再打開(kāi)【仿真導(dǎo)航器】，得出下圖4-1。圖4-1仿真導(dǎo)航器然后，用鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊文件名【zuihong.prt】，新建FEM文件，得圖4-2。圖4-2新建仿真文件在對(duì)話(huà)框中，選擇第一項(xiàng)，選擇所要放置的文件夾，單擊【確定】，跳出如下對(duì)話(huà)框，如下圖4-3。圖4-3新建仿真文件對(duì)話(huà)框勾選【創(chuàng)建理想化部件】項(xiàng)，余下的選項(xiàng)選擇默認(rèn)狀態(tài)，得下圖4-4圖4-4新建仿真完成對(duì)話(huà)框接著進(jìn)行給圖形賦予材料操作：?jiǎn)螕簟局概刹牧稀堪粹o，選擇指派材料選項(xiàng)，彈出如下圖4-5對(duì)話(huà)框，圖4-5指派材料選擇【Steel】材料，框選圖形，點(diǎn)擊【確定】按鈕，賦予材料過(guò)程完成。接著進(jìn)行【物理屬性】設(shè)置，鼠標(biāo)左鍵單擊【物理屬性】按鈕，得下圖4-6。圖4-6物理屬性在彈出的對(duì)話(huà)框里，單擊【創(chuàng)建】按鈕，得出如下對(duì)話(huà)框，如下圖4-7。圖4-7新建物理屬性1在彈出對(duì)話(huà)框里，【屬性】欄，點(diǎn)擊【材料】，選擇【Steel】項(xiàng)，剩余的全部選擇默認(rèn)狀態(tài)，點(diǎn)擊【確定】按鈕，得下圖4-8。圖4-8新建物理屬性2點(diǎn)擊【關(guān)閉】按鈕。接著進(jìn)行網(wǎng)格收集器操作，單擊【網(wǎng)格收集器】，彈出以下對(duì)話(huà)框，得下圖4-9。圖4-9網(wǎng)格收集器1在對(duì)話(huà)框的屬性欄，點(diǎn)擊【類(lèi)型】右邊的倒三角符號(hào)，選擇【PSOLID1】項(xiàng)，得下圖4-10。圖4-10網(wǎng)格收集器2單擊【確定】，自此網(wǎng)格收集器分析完成，得出下圖4-11。圖4-11網(wǎng)格收集器完成圖單擊工具欄右邊的【3D四面體網(wǎng)格】按鈕，得下圖4-12。圖4-123D四面體網(wǎng)格對(duì)話(huà)框然后再對(duì)話(huà)框中，從【單元屬性】里選【CTETRA10】，【網(wǎng)格參數(shù)】單擊【自動(dòng)單元大小】按鈕，其他的都選擇默認(rèn)狀態(tài)，單擊【確定】按鈕，開(kāi)始等待網(wǎng)格劃分完成，如下圖4-13，有限元分析完成。圖4-13網(wǎng)格分析完成圖開(kāi)始做約束和載荷分析：打開(kāi)【仿真導(dǎo)航器】，鼠標(biāo)右鍵單擊【文件名】，選擇【新建仿真】，在彈出的對(duì)話(huà)框中，全部選項(xiàng)都選擇默認(rèn)狀態(tài)，不進(jìn)行任何更改，單擊【確定】按鈕，彈出下圖4-14這個(gè)對(duì)話(huà)框。圖4-14新建仿真在這個(gè)對(duì)話(huà)框中，不進(jìn)行任何操作，全部選擇默認(rèn)狀態(tài)。單擊【確定】按鈕，彈出如下圖4-15對(duì)話(huà)框。圖4-15解算方案彈出的對(duì)話(huà)框中，從【解算方案類(lèi)型】選項(xiàng)里，選101—單約束，從【常規(guī)】框中，選擇【單元迭代求解器】，其他的選項(xiàng)進(jìn)行默認(rèn)狀態(tài)即可，點(diǎn)擊【確定】，得下圖4-16.圖4-16解算方案完成圖開(kāi)始進(jìn)行約束操作，點(diǎn)擊【約束載荷】，在彈出的對(duì)話(huà)框里，選擇【固定約束】，選擇如圖的兩個(gè)平面為固定面，得下圖4-17圖4-17固定約束然后開(kāi)始施加載荷操作，對(duì)于上圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊【載荷類(lèi)型】，在對(duì)話(huà)框中，選【軸承】，彈出如下圖4-18載荷約束對(duì)話(huà)框。圖4-18載荷約束進(jìn)行三個(gè)典型工況受力分析，在仿真導(dǎo)航器里，點(diǎn)擊【求解】，得到解算的結(jié)果。利用有限元法分析,得到在不同載荷工況下橋殼的變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置，具體如下圖所示：圖4-19工況1橋殼的變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置圖圖4-20工況2橋殼的變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置圖4-21工況3橋殼的變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置圖通過(guò)以上3種工況(滿(mǎn)載靜止工況、在不平路面沖擊載荷作用工況、受最大牽引力行駛工況)下橋殼的Mises應(yīng)力云圖可知，高應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)在輪轂與軸承相聯(lián)的軸根部以及橋殼安裝塊根部圓弧過(guò)渡處，其計(jì)算結(jié)果如表2所示。表4不同工況下的有限元法計(jì)算結(jié)果工況最大應(yīng)力結(jié)論滿(mǎn)載靜止時(shí)40.49MPa強(qiáng)度足夠在不平路面沖擊載荷作用下101.2MPa受最大牽引力行駛時(shí)71.41MPa通過(guò)上述分析可知，此橋殼在三種工況下的最大應(yīng)力值均小于材料的屈服極限（=300MPa），強(qiáng)度滿(mǎn)足，且有一定的設(shè)計(jì)余量，達(dá)到合理的結(jié)構(gòu)和合格的性能要求。并且表明，危險(xiǎn)截面位于與軸承配合的階梯軸根部和安裝塊根部截面突變處，與實(shí)際是相符。4.3本章小結(jié)本章主要是講解了驅(qū)動(dòng)橋橋殼的靜態(tài)分析方法，和幾個(gè)主要的操作步驟。接著開(kāi)始展開(kāi)進(jìn)行靜態(tài)分析的工作：首先給三維橋殼建立高級(jí)仿真，選好了存放的目錄，接著分別給予橋殼指派材料、選擇物理屬性、網(wǎng)格收集，完成這些后開(kāi)始給圖形進(jìn)行3D四面體網(wǎng)格劃分，等圖形網(wǎng)格劃分完成，自此表示限元分析建好。再開(kāi)始給圖形固定約束，計(jì)算得出三種不同工況下變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置，這就是所做的工作一整個(gè)大概的思路。最后，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析得，在各工況下的最大應(yīng)力值均小于材料的屈服極限（橋殼的許用彎曲應(yīng)力=300MPa），強(qiáng)度滿(mǎn)足，與軸承配合的階梯軸根部和安裝塊根部截面突變位置為危險(xiǎn)截面。

結(jié)論在分析汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件UGNX8.0完成了驅(qū)動(dòng)橋殼三維模型的創(chuàng)建，并完成后續(xù)驅(qū)動(dòng)橋橋殼靜態(tài)分析，運(yùn)用有限元分析法，計(jì)算得出三種不同工況下變形規(guī)律、應(yīng)力分布規(guī)律、最大應(yīng)力及位置分布，分析可知，在三種工況