《貨車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)與仿真研究》13000字

PAGE1PAGE貨車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)與仿真研究目錄TOC\o"1-2"\h\u1118貨車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)與仿真研究 18835第1章引言 2102731.1課題研究的背景和意義 2254241.2驅(qū)動(dòng)前橋種類及特點(diǎn) 3187161.3驅(qū)動(dòng)前橋研究現(xiàn)狀 48034第2章驅(qū)動(dòng)前橋構(gòu)造及總體方案 5236842.1結(jié)構(gòu)形式 583042.2構(gòu)造形式及工作條件 6289682.3商用車總質(zhì)量 6159262.4總體布置計(jì)算 669972.5方案論證 6290072.5本章小結(jié) 814546第3章驅(qū)動(dòng)前橋設(shè)計(jì)計(jì)算 945233.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 9179273.2主減速器的設(shè)計(jì) 109193.3弧齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 1650713.4主減速器軸承的計(jì)算 1912379軸承A計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 23151803.5差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24246243.6半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2810767半軸的花鍵的擠壓應(yīng)力 31178543.7驅(qū)動(dòng)前橋殼設(shè)計(jì) 313535第4章利用有限元分析法檢驗(yàn)橋殼強(qiáng)度 3395704.1有限元軟件的介紹 33305834.2轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析 35197044.3本章小結(jié) 3926277結(jié)論 404804參考文獻(xiàn) 40[摘要]首先對(duì)課題和橋殼設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀做了一定的介紹，并對(duì)接下來(lái)的將要使用的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了論述，初步介紹論文的大體框架。接著又對(duì)課題的介紹和對(duì)整體方案的大致介紹，其中設(shè)計(jì)了車橋中的傳動(dòng)部件等的計(jì)算設(shè)計(jì)，如主減速器、差速器等的參數(shù)設(shè)計(jì)，為后面的橋殼設(shè)計(jì)提供合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中還涉及齒輪設(shè)計(jì)，零件剛度和強(qiáng)度檢驗(yàn)，最重要的部分是橋殼的有限元分析，重點(diǎn)論述了理論計(jì)算和SOLIDWORKSsimulation插件的使用，對(duì)橋殼4種工況進(jìn)行了分別分析研究論述。最后對(duì)總的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)歸納。[關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋；主減速器；差速器；半軸；橋殼；有限元分析第1章引言1.1課題研究的背景和意義隨著環(huán)境保護(hù)力度加強(qiáng),資源緊張問(wèn)題日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)燃料載貨汽車產(chǎn)業(yè)收到巨大沖擊，急需新的研究進(jìn)展，打破眼前的尷尬局面。由于當(dāng)今世界已經(jīng)步入了快速時(shí)代，物流行業(yè)飛速擴(kuò)展，故載貨汽車市場(chǎng)被打開(kāi)。由于市場(chǎng)需求載貨汽車也需要能夠高速行駛，且要操作便利，且要求能夠適應(yīng)在各種惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行，且污染小的特點(diǎn)，目前，貨運(yùn)商用車設(shè)計(jì)要求愈發(fā)嚴(yán)格，市場(chǎng)前景一片大好。而本次的課題是利用有限元設(shè)計(jì)一款重型載貨汽車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋橋殼。在設(shè)計(jì)之前做好資料收集，再通過(guò)現(xiàn)有的書(shū)籍資料，初步了解載貨汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、操作方式等進(jìn)行初步學(xué)習(xí)，做好知識(shí)補(bǔ)充。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋作為驅(qū)動(dòng)部分，是載貨汽車的動(dòng)力傳輸單元,在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)中必須滿足結(jié)構(gòu)合理可靠，工作穩(wěn)定耐用的要求。目前現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)前橋的種類繁多，但都有著共同特點(diǎn),都需要通過(guò)齒輪傳動(dòng)來(lái)進(jìn)行動(dòng)力傳輸。哪怕是整體式驅(qū)動(dòng)前橋，在尺寸要求的條件下,也離不開(kāi)通過(guò)齒輪減速，再將動(dòng)力傳輸?shù)杰囕?。很大一部分的?qū)動(dòng)前橋的演變都離不開(kāi)整體式，在整體式的基礎(chǔ)上升級(jí)換代。所以在設(shè)計(jì)前研究最普遍的整體式車橋,對(duì)于加深了解推導(dǎo)驅(qū)動(dòng)前橋的結(jié)構(gòu)、車橋布置、動(dòng)力傳遞方法、設(shè)計(jì)形式等都具有一定的意義。而且此次的設(shè)計(jì)需要全方位利用到大學(xué)所學(xué)知識(shí)，將有效加強(qiáng)個(gè)人能力，同時(shí)還能提高CAD繪圖能力和加強(qiáng)3D繪圖的學(xué)習(xí)和有限元分析的應(yīng)用。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋是貨車的核心部件和總成。它關(guān)乎著整個(gè)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)和載重能力。同時(shí),車橋還需要經(jīng)受的住由于工作環(huán)境不同而產(chǎn)生的復(fù)雜的受力。所以,在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的過(guò)程中需要考慮讓車輛在大多環(huán)境下都能夠滿足車輛動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性和通過(guò)性[[][]余志生主編.汽車?yán)碚摚ǖ谖灏妫?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.03.1.2驅(qū)動(dòng)前橋種類及特點(diǎn)汽汽車工業(yè)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)有了一套完整且固定體系,其中轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋主要分為整體式和非整體式等。目前各種轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。目前，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)前橋?yàn)閱渭?jí)主減速驅(qū)動(dòng)前橋和兩級(jí)主減速驅(qū)動(dòng)前橋。接下來(lái)要介紹的是驅(qū)動(dòng)前橋的主要特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。車橋的結(jié)構(gòu)形式和種類繁多，根據(jù)功能的種類,可以分為帶有驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向兩個(gè)功能的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋和只能轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向車橋等。本次課題要求設(shè)計(jì)的車橋橋殼為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的橋殼。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋因功能問(wèn)題導(dǎo)致結(jié)構(gòu)繁雜，其中不只有轉(zhuǎn)向功能還擁有著一套動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該車橋中含有主減速器、差速器、半軸、等速萬(wàn)向節(jié)以及承載這些零件的驅(qū)動(dòng)前橋橋殼。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋不僅要能夠完成轉(zhuǎn)向還需將動(dòng)力傳輸?shù)杰囕啞＾D(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的差速器是直接安裝在驅(qū)動(dòng)前橋橋殼上，其傳動(dòng)鏈較短,結(jié)構(gòu)較為緊湊。卡車通用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的結(jié)構(gòu)形式如圖1-1所示。圖1-1常用驅(qū)動(dòng)前橋其中獨(dú)立式驅(qū)動(dòng)前橋無(wú)需整體外殼來(lái)承載傳動(dòng)零件，而那些傳動(dòng)零件，如主減速器等的布置位置都是直接布置在車身上或車架上，從而減少了汽車簧上質(zhì)量，從而更好的提高車輛性能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。而非獨(dú)立式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的構(gòu)造單一，經(jīng)濟(jì)性好，在各式車輛中應(yīng)用的更加廣泛，但重量也更重，對(duì)車輛的性能影響較大。為了提高車輛性能一般在采用非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋，多采用多橋驅(qū)動(dòng)。1.3驅(qū)動(dòng)前橋研究現(xiàn)狀目前對(duì)車輛的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋研究已經(jīng)處于瓶頸期，且種類繁多,不過(guò)現(xiàn)在的研究方向基本都是往無(wú)極變速去發(fā)展，從而更好的提高車輛的性能。目前我國(guó)的驅(qū)動(dòng)前橋技術(shù)，還有待完善，與國(guó)際先進(jìn)水平依然有著不小的距離,但部分企業(yè)已經(jīng)有了自己的設(shè)計(jì)與研發(fā)。現(xiàn)在汽車行業(yè)大多數(shù)企業(yè)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)方法已經(jīng)都有了一些固定方法，這些固定方法在未來(lái)一段時(shí)間依然會(huì)被廣泛使用，在對(duì)車橋沒(méi)有更好的突破的這段時(shí)間至少不會(huì)被淘汰，比如分析模型簡(jiǎn)化法、圖解法、實(shí)驗(yàn)法等。這些方法都有一個(gè)相同原理，那就是利用固定的工況時(shí)的最大應(yīng)力來(lái)模擬實(shí)際情況來(lái)求一個(gè)安全系數(shù)，從而保證橋殼的強(qiáng)度,但這些方法都還存在著較大的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)出來(lái)成品后往往還需要大量的整改。我國(guó)目前的技術(shù)水平還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，生產(chǎn)水平落后,研究投入力度小。目前,市場(chǎng)上對(duì)于車輛的性能要求達(dá)到了一定高度，對(duì)于橋殼的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，但在橋殼CAE建模、性能分析和工藝設(shè)計(jì)上的問(wèn)題造成了現(xiàn)有對(duì)橋殼研究的瓶頸。本文利用有限元分析法去驗(yàn)證貨車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼是否符合要求。為了使車橋結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，降低布置難度和制造成本，故此次選擇非斷開(kāi)式。

第2章驅(qū)動(dòng)前橋構(gòu)造及總體方案本文以載貨汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋橋殼為研究對(duì)象。由于載貨汽車往往需要運(yùn)載大量貨物，往往在滿載時(shí)質(zhì)量較大，也導(dǎo)致了貨車車身需要很強(qiáng)的剛度和結(jié)構(gòu)，故本次對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)采用整體式車橋結(jié)構(gòu)。整體式車橋不僅布置方便、維修維護(hù)方便，可大量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性好，且在實(shí)際應(yīng)中也被更廣泛的應(yīng)用于載貨汽車等。2.1結(jié)構(gòu)形式本次設(shè)計(jì)的載貨汽車車型的主要參數(shù)如下所示：表2-1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.2構(gòu)造形式及工作條件大多數(shù)商用車驅(qū)動(dòng)的方式為中置后驅(qū)，4×2的車型，但此次設(shè)計(jì)的要求的是轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，但由于貨車的重量大多集中在后橋，如果只是靠前橋驅(qū)動(dòng)，可能會(huì)導(dǎo)致貨車無(wú)法正常行駛，為了更好的提高車輛性能，本次設(shè)計(jì)將采用全輪驅(qū)動(dòng)形式，4×4車型。2.3商用車總質(zhì)量該車型的整備質(zhì)量為4330kg，滿載質(zhì)量可以達(dá)到8015kg。2.4總體布置計(jì)算本次計(jì)算按理論力學(xué)模型來(lái)計(jì)算，即受力均勻分布于車橋上，滿載情況下，由于整車重心的位置分布大部分載荷主要作用在后橋上,故該車輛在滿載情況時(shí)前橋經(jīng)計(jì)算最大載荷為3200kg。2.5方案論證驅(qū)動(dòng)前橋的主要結(jié)構(gòu)形式如圖2.2所示，類型主要分為了斷開(kāi)式車橋（圖2.2（c））、非斷開(kāi)式車橋（圖2.2（a））和擺動(dòng)半軸結(jié)構(gòu)的車橋（圖2.2（b）），每種車橋的結(jié)構(gòu)形式有其應(yīng)用的范圍和自身優(yōu)勢(shì)。圖2.2車橋的布置簡(jiǎn)圖[[][]劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社，1987.每種車橋的結(jié)構(gòu)形式有其應(yīng)用的范圍和自身優(yōu)勢(shì)。目前比較常用的兩種驅(qū)動(dòng)前橋?yàn)榉菙嚅_(kāi)式（非獨(dú)立式）轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋和斷開(kāi)式（獨(dú)立式）轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋。非獨(dú)立式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的強(qiáng)度高，工況穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋簧下質(zhì)量大，減震能力差,影響操縱穩(wěn)定性。故此次的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)采用非斷開(kāi)式車橋。綜合考慮下，為了符合經(jīng)濟(jì)性，此次設(shè)計(jì)的橋殼為整體式。（1）主減速結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋主減速器主要有弧齒錐齒輪、雙曲面齒輪等。本次設(shè)計(jì)的載貨車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的減速器采用弧齒錐齒輪減速器,從而實(shí)現(xiàn)變速箱到萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的動(dòng)力90度轉(zhuǎn)換。本文設(shè)計(jì)對(duì)象是貨車。故無(wú)需輪邊減速器通過(guò)條件要求計(jì)算出減速比,以單極弧齒圓錐齒輪完成這一減速要求,合理設(shè)計(jì)車橋空間，保證經(jīng)濟(jì)性。（2）差速裝置車橋的差速器是為了保證不發(fā)生過(guò)量的車胎損壞、燃油過(guò)多消耗和操作時(shí)照成轉(zhuǎn)向不便等問(wèn)題。本次在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼時(shí)差速器部分殼體空間按照普通錐齒輪差速器設(shè)計(jì)。此類差速器應(yīng)用范圍廣，足夠達(dá)到課題要求。半軸半軸根據(jù)其車輪端的支承方式不同，可分為半浮式、3／4浮式和全浮式三種形式[[][]（日）武田信之著.載貨汽車設(shè)計(jì).方永龍譯.北京：人民交通出版社，1998（4）橋殼結(jié)構(gòu)橋殼支撐整車質(zhì)量，承受來(lái)自地面的反作用力,所以橋殼的設(shè)計(jì)要承受的住在各種工況下的不同載荷，并保證能夠?qū)鲃?dòng)部件合理安裝。由于此次采用的是非獨(dú)立整體式橋殼，可以通過(guò)鑄造一體成型，降低生產(chǎn)成本，且非獨(dú)立式整體車橋橋殼強(qiáng)度和剛度都很大，哪怕是大質(zhì)量貨車都可布置這種類型，但這些優(yōu)勢(shì)也給加工帶來(lái)了麻煩，因?yàn)橘|(zhì)量大，加工難度提高，且對(duì)加工技術(shù)要求更高。綜合考慮,此次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋橋殼確定為整體式橋殼,整橋確認(rèn)為非獨(dú)立式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,既滿足產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)度，又能提高整車的各項(xiàng)性能。圖2.2驅(qū)動(dòng)前橋的結(jié)構(gòu)形式2.5本章小結(jié)本次重點(diǎn)對(duì)車型進(jìn)行分析,并對(duì)車橋的主要結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了確定,采用非獨(dú)立式車橋,車橋內(nèi)部安裝一級(jí)弧齒錐齒輪主減速結(jié)構(gòu)、配合普通錐齒輪式差速器、半浮式半軸和整體式橋殼。

第3章驅(qū)動(dòng)前橋設(shè)計(jì)計(jì)算此次動(dòng)力傳輸與傳統(tǒng)傳輸路線大致相同，但由于此次貨車為雙驅(qū)動(dòng)，故此次的傳動(dòng)軸動(dòng)力將向前驅(qū)動(dòng)橋和后驅(qū)動(dòng)橋一起傳輸。以下是該貨車的驅(qū)動(dòng)前橋圖。圖3-1非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)前橋[[][]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第3版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.3.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)內(nèi)容只需研究的貨車的傳動(dòng)系統(tǒng)的路線與傳統(tǒng)的后驅(qū)貨車有所不同，傳統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)到后橋，但此次為雙驅(qū)貨車，且研究對(duì)象為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，故只需研究從發(fā)動(dòng)機(jī)到前橋，并帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，完成車輛驅(qū)動(dòng)。車橋不僅需要完成自身作為傳動(dòng)部件的任務(wù)傳輸動(dòng)力，還需要能夠承受住來(lái)自整輛車所帶來(lái)的重量。在非獨(dú)立式車橋中從發(fā)動(dòng)機(jī)到車橋的傳動(dòng)動(dòng)力在傳輸?shù)杰囕嗊€需先經(jīng)過(guò)主減速器的減速，然后帶動(dòng)差速器旋轉(zhuǎn)再將動(dòng)力轉(zhuǎn)換到兩個(gè)半軸，從而通過(guò)半軸帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，完成載貨車的驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋的主減速器的分類特征可以根據(jù)齒輪形式、減速形式及齒輪支撐形式來(lái)進(jìn)行減速器的結(jié)構(gòu)命名和選擇。由于此次設(shè)計(jì)對(duì)象為貨車的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋，大部分載貨集中于后橋，故前橋載荷小，在對(duì)比了各式的主減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)后，經(jīng)綜合考慮此次主減速器的形式為單級(jí)、弧齒錐齒輪懸臂式減速器。本次設(shè)計(jì)可按照車輛已給的性能指數(shù)來(lái)確定相對(duì)準(zhǔn)確的減速比。而且此次的驅(qū)動(dòng)方式為雙驅(qū)動(dòng)且前驅(qū)動(dòng)橋載荷小，故通過(guò)單次的減速足夠完成減速要求，同時(shí)此次所打算設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)前橋?yàn)榉仟?dú)立式，所以本文設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)較小，整體質(zhì)量也會(huì)比較小，可同時(shí)滿足工藝性要求與經(jīng)濟(jì)性要求。差速器采用普通圓錐齒輪式，橋殼則采用整體形式的鋼板沖壓焊接轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)前橋橋殼。3.2主減速器的設(shè)計(jì)3.2.1主減速器結(jié)構(gòu)形式經(jīng)初步核算與相關(guān)資料分析的使用條件，此次主減速器的選擇為單級(jí)減速、弧齒錐齒輪、懸臂布置。圖3-3主減速器齒輪傳動(dòng)形式3.2.2主減速器主動(dòng)齒輪安裝方式下圖所示是主減速器中主動(dòng)錐齒輪的兩種放置圖樣。圖3-4主減速器錐齒輪的支撐形式此次設(shè)計(jì)的車輛為雙驅(qū)動(dòng)，故前驅(qū)動(dòng)橋的主減速器主動(dòng)軸所受的轉(zhuǎn)矩較小，故選用懸臂式的布置形式就足夠滿足設(shè)計(jì)要求。3.2.3主減速比的確定由傳動(dòng)路線圖可知在計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)需考慮各個(gè)部件間的傳動(dòng)效率，從而才能計(jì)算出主減速比，利用公式（3-1）（3-1）式中：--滾動(dòng)半徑，大小為0.487m--車速達(dá)到峰值時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，大小3000r/min--最高車速，大小為120Km/h--最高檔傳動(dòng)比，大小為1將已知參數(shù)帶入上式計(jì)算得到：＝5.323.2.4主減速器齒輪載荷計(jì)算最大扭矩330N.m，當(dāng)轉(zhuǎn)速傳輸經(jīng)過(guò)主減器后將下降5.32倍，當(dāng)對(duì)主減速器齒輪所受的最大力矩計(jì)算，需要以發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最低檔傳動(dòng)比來(lái)對(duì)主減速器齒輪的最大載荷和驅(qū)動(dòng)輪打滑來(lái)確定從動(dòng)齒輪最大轉(zhuǎn)矩（）兩者中的較小者，但在實(shí)際生活中，如果輪胎打滑小于齒輪的最大載荷承受能力，那么該車輛的性能等會(huì)出現(xiàn)大問(wèn)題，該車輛可能無(wú)法到達(dá)最高車速，故作為計(jì)算從動(dòng)齒輪最大應(yīng)力的最終扭矩可直接選取從動(dòng)齒輪的最大轉(zhuǎn)矩，兩個(gè)扭矩的計(jì)算方法如下：3.2.5主減速器計(jì)算載荷的確定1、按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和變速箱最低擋傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3.2）式中：—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，N·m；—本次課題提供的發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的最大轉(zhuǎn)矩；由課題可得n—計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，2；—分動(dòng)器傳動(dòng)比，1；—最低擋傳動(dòng)比，7.285；—主減速比，5.32；η—傳動(dòng)效率，查閱相關(guān)資料可得取η=0.9；—超載系數(shù)，由于此次設(shè)計(jì)對(duì)象是一般載貨汽車，故；代入式（3.2），有：=5755.3N·m2、按車輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3-3）式中：==28080N—輪胎與地面之間的附著系數(shù)，一般情況下大多數(shù)使用正常輪胎在公路上行駛的汽車，=0.85；--滾動(dòng)半徑，車輪輪胎的滾動(dòng)時(shí)候的半徑等于0.487m；，--分別是已經(jīng)經(jīng)過(guò)主減速器減速后再到貨車車輪之間的傳動(dòng)效率和比值，查問(wèn)資料其中可以取0.9，由于此次設(shè)計(jì)不需要輪邊減速器，所以此時(shí)取1.0；--負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)取1.2；代入式（3.3），有：=152753、按車輛每天正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)矩確定從動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩此次的設(shè)計(jì)對(duì)象載貨汽車為普通公路汽車，工作環(huán)境穩(wěn)定，所以其正常持續(xù)的轉(zhuǎn)矩可以用日常平均牽引力的大小來(lái)計(jì)算得出：（3.4）式中：--滿載重量，78547N；--牽引掛車滿載總重量，由于無(wú)牽引掛車故取0；--道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，在此取0.016；--車輛正常工作時(shí)平均爬坡能力系數(shù)，查閱資料后可取0.06；--汽車的性能系數(shù)在此取0；--主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的效率；取為0.9；--主減速器從動(dòng)齒輪到車輪之間的傳動(dòng)比；--驅(qū)動(dòng)橋數(shù)。所以3.2.5主減速器齒輪基本參數(shù)的選擇（1）主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)的選擇為保證主減速器齒輪間磨合均勻、強(qiáng)度、齒面重合度和行駛穩(wěn)定性，減少噪音污染從而更好的保證司機(jī)能夠有更好的駕駛感，保證離地間隙，主、從動(dòng)齒輪的輪齒數(shù)目、齒輪大小都至關(guān)重要。根據(jù)有關(guān)的齒輪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)和經(jīng)驗(yàn)參考相關(guān)資料，從而確定本次驅(qū)動(dòng)前橋的主從動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為，。（2）從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑及端面模數(shù)的選擇從動(dòng)齒輪不能過(guò)大，否則的話會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)橋殼的離地間隙過(guò)小而不滿足整車要求，但太小又會(huì)對(duì)主動(dòng)齒輪的安裝布置空間位置和差速器的安裝布置照成麻煩?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選，即（3.5）式中：--直徑系數(shù)，值的大小可從13.0～16.0中選??；--從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，。所以故選取，則，（3）.弧齒錐齒輪齒寬F的選擇從動(dòng)錐齒輪齒面寬b應(yīng)滿足b≤10m，對(duì)于本次所使用的齒輪形式將選用以下數(shù)值：=41.23mm，為滿足齒輪強(qiáng)度要求在此取60mm，（4）螺旋角β的選擇一般情況下在普通汽車主減速器齒輪中的平均螺旋角為35°～40°，貨車屬于商用車，一般情況下商用車為保證零件壽命,在選取螺旋角時(shí)會(huì)選取較小的β值以防止軸向力過(guò)大照成零件過(guò)度損壞，通常情況大多數(shù)汽車選取35°，故此次螺旋角度選擇35°（5）法面壓力角α的選擇本貨車采用20°。（6）弧齒錐齒輪參數(shù)的計(jì)算。通過(guò)以上計(jì)算分析，得出主減速齒輪的主要尺寸參數(shù)大小如表3-1所示。表3-1主減速器圓弧錐齒輪的幾何尺寸計(jì)算用表3.3弧齒錐齒輪的強(qiáng)度計(jì)算齒輪材料為20GrMnTi[[][]吳克堅(jiān),于曉紅,錢瑞明.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2003.（1）單位齒上的圓周力為驗(yàn)證出此次設(shè)計(jì)的齒輪擁有足夠的耐磨性，將選用單位齒長(zhǎng)的圓周力來(lái)估算驗(yàn)證，即：式中：P－－齒輪所受的圓周力，N；F－－從動(dòng)齒輪的齒面寬，。按照發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算：（3-6）式中：主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，；變速器的傳動(dòng)比。按最大轉(zhuǎn)矩：按最大附著力：=1636.24＜1429×1.25=1789.25表3-2單位齒長(zhǎng)上的圓周力隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)、加工工藝的逐漸進(jìn)步，一般實(shí)際情況下得到的許用單位齒長(zhǎng)上的圓周力通常都會(huì)允許高出表中的數(shù)據(jù)。（2）輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算彎曲強(qiáng)度應(yīng)力為：N/（3-7）式中：該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，單位；而在計(jì)算從動(dòng)齒輪的彎曲強(qiáng)度應(yīng)力時(shí)，按中的較小者和計(jì)算；超載系數(shù)，經(jīng)相關(guān)資料選取為1；尺寸系數(shù)，當(dāng)端面模數(shù)時(shí)，；載荷分配系數(shù)，本次選定為；質(zhì)量系數(shù)，本文選定為；所要計(jì)算齒輪的齒面寬，本文選定為28mm;在計(jì)算齒輪彎曲應(yīng)力時(shí)用的綜合系數(shù)，其中已經(jīng)包括了齒形系數(shù)。查詢相關(guān)資料選定；用計(jì)算：大齒輪：小齒：彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算合格。（3）齒輪的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算接觸應(yīng)力為：用計(jì)算：（3-8）=2658.7＜2800齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算合格。3.4主減速器軸承的計(jì)算3.4.1錐齒輪齒面上的作用力（3-9）式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，330N.m表3-3變速器處于各當(dāng)事的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率將以上數(shù)據(jù)代入上面的公式（3.9），則有：對(duì)于圓錐齒輪的齒面中點(diǎn)的分度圓直徑（3-10）（3-11）式中：—從動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑，??；—從動(dòng)齒輪齒面寬，取=60mm；—從動(dòng)齒輪節(jié)錐角，??；—主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)，，將以上結(jié)果代入式（3-10）、（3-11）解得：=38.13mm；=207mm(1)齒寬中點(diǎn)處的圓周力齒寬中點(diǎn)處的圓周力為（3-12）式中：—作用在該齒輪上的轉(zhuǎn)矩，；—主動(dòng)齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑。按公式（3.14）求取主減速器從動(dòng)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的圓周力由=可知，在此次設(shè)計(jì)的齒輪副中，大小齒輪圓周力大小相等的。錐齒輪的軸向力和徑向力如下圖所示，主動(dòng)錐齒輪螺旋方向?yàn)樽笮?，的作用點(diǎn)在齒面寬中點(diǎn)A處且方向?yàn)榉ㄏ蚍较?，和是在該作用點(diǎn)處的螺旋方向的法平面內(nèi)的兩個(gè)分解力二者之間的夾角是90度，其中與OA之間的夾角也為90度且在平面內(nèi)，在與OA相切的節(jié)錐切平面內(nèi)。在該平面內(nèi)可沿切線方向分解出圓周力F和沿節(jié)圓母線方向分解出力。其中F與之間的夾角大小就是螺旋角β的大小，與的夾角大小等于法向壓力角[[]過(guò)學(xué)迅,鄧亞?wèn)|.輕型卡車車設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2005.]，所以：[]過(guò)學(xué)迅,鄧亞?wèn)|.輕型卡車車設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2005.圖3-7主動(dòng)錐齒輪齒面的受力圖（3-13）（3-14）（3-15）所以，軸向力和徑向力分別為：（3-16）（3-17）由式（3.18）可計(jì)算；由式（3.19）可計(jì)算；3.4.2錐齒輪軸承載荷的計(jì)算此時(shí)該軸上的軸承的所受軸向載荷就是由于齒輪的軸向力產(chǎn)生且大小相等。如果此時(shí)選用圓錐滾子軸承作為該軸上軸承的話，此時(shí)將多出一個(gè)應(yīng)徑向力而導(dǎo)致的派生軸向力。而該軸承所受的徑向載荷就是因?yàn)辇X輪的徑向力、圓周力及軸向力這三個(gè)力而產(chǎn)生且大小等于三者的合力。因?yàn)辇X輪尺寸，支承形式和軸承位置已經(jīng)通過(guò)上述步驟計(jì)算得出，故此時(shí)就可通過(guò)以下公式計(jì)算出軸承的徑向載荷。以下圖示是采用懸置式的主動(dòng)錐齒輪和騎馬式從動(dòng)錐齒輪的軸承徑向載荷，如下圖所示ABCD圖3-8騎馬式主動(dòng)錐齒輪圖3-9騎馬式從動(dòng)錐齒輪a=41.7mm，b=60mmc=173mm，d=181mm。軸承A，B的徑向載荷分別為=（3-18）（3-19）式中：—見(jiàn)式（3-14）、式（3-18）及式（3-19），，=2002.24，=4966；—齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，=50.00。=3799.33N軸承A的軸向力軸承B的軸向力=4966從動(dòng)軸上的軸承徑向載荷分別為：=（3-20）=（3-21）式中：、、已從上述計(jì)算過(guò)程中求出，因?yàn)閮奢S相交角度大小為90°此時(shí)對(duì)于該傳動(dòng)副來(lái)說(shuō)，主動(dòng)齒輪軸向力就是從動(dòng)齒輪的徑向力，那么對(duì)于從動(dòng)齒輪來(lái)說(shuō)，=6457，=4966，=2002.24；—大齒輪齒面寬中點(diǎn)處的分度圓直徑，=215。將以上數(shù)據(jù)代入式（3.22）及式（3.23），有：=3550.1軸承C的軸向力=5749.24N。=3731.35軸承D的軸向力=0。3.4.3錐齒輪軸承型號(hào)的確定軸承A計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P=0.4查閱有關(guān)軸承資料圓錐滾子軸承e值為0.36，故>e，由此得X=0.4,Y=1.5。載荷系數(shù)=1.2。[[]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷[M].北京[]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第一卷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1993.（3-22）將各參數(shù)代入式（3.22）中，有：=14241.56軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)負(fù)荷（3-23）式中：—軸承的預(yù)期壽命，；—溫度系數(shù)，查閱有關(guān)資料可知大小11；—壽命系數(shù)，查閱有關(guān)資料可知該系數(shù)大小為10/3；n—軸承計(jì)算轉(zhuǎn)速，單位r/min。為無(wú)輪邊減速器，故可用下方公式求計(jì)算轉(zhuǎn)速為：（3-24）式中:—最高車速為120；—車輪滾動(dòng)半徑，可取QUOTE=0.487代入（3.24），則：n2=665n1=125代入（3-23）中，則；=61536.17<63000經(jīng)驗(yàn)算結(jié)果和查閱相關(guān)資料可選擇30208圓錐滾子軸承，該軸承壽命和強(qiáng)度均能夠滿足設(shè)計(jì)要求。其他軸承也用相同方法驗(yàn)算，不過(guò)上訴計(jì)算軸承載荷最大，其他軸承可按軸寬直接選用。3.5差速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算采用普通圓錐齒輪差速器，由于此次設(shè)計(jì)的對(duì)象車輛為雙驅(qū)動(dòng)，且作用在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的載荷較小，故只需2個(gè)行星輪與半軸齒輪嚙合，差速器結(jié)構(gòu)形式可從下圖看清。1--差速器軸承；2--差速器左外殼；3--差速器墊片；4--差速器半軸齒輪；5--差速器墊圈；6--差速器行星齒輪；7--差速器從動(dòng)齒輪；8--差速器右外殼；9--差速器十字軸；10--差速器螺栓圖3-10差速器結(jié)構(gòu)[[][]臧杰,閻巖．汽車構(gòu)造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200參數(shù)選擇1、行星齒輪數(shù)n=22、行星齒輪球面半徑3、行星齒輪與半軸齒輪齒數(shù)。，。4、差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑，行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角的初步確定。其中分別為行星齒輪和半軸齒輪的齒數(shù)節(jié)圓直徑，。5、壓力角貨車差速器錐齒輪的壓力角大多的選用=6、行星齒輪安裝孔的直徑以及深度LL=1.1LL=18.7其中：差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩,；行星齒輪數(shù)；為齒輪支撐面的中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x,單位;≈0.5,為半軸齒輪齒面中點(diǎn)處的直徑,而≈0.8；許用擠壓應(yīng)力,取69[[]趙九江,趙祖耀.材料力學(xué)[M].哈爾濱[]趙九江,趙祖耀.材料力學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1987,3.5.2差速器齒輪的幾何尺寸的計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算表3-4汽車差速器的直齒錐齒輪幾何尺寸計(jì)算由于差速器主要在車輪出現(xiàn)不同速度時(shí)才發(fā)生作用，故不考慮工作壽命要求，只需對(duì)彎曲強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。差速器的彎曲應(yīng)力為:（3-25）式中：T半軸所受轉(zhuǎn)矩；計(jì)算轉(zhuǎn)矩；n差速器行星齒輪數(shù)目；半軸齒輪齒數(shù)；超載系數(shù)，?。?；尺寸系數(shù)；如果模數(shù)時(shí)，＝；載荷分配系數(shù)，取＝1；質(zhì)量系數(shù)，查閱相關(guān)資料此次設(shè)計(jì)可?。?；齒面寬，端面模數(shù)，綜合系數(shù)。由計(jì)算：=906故此次設(shè)計(jì)的差速器圓錐齒輪滿足要求。3.6半軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算本文已確認(rèn)采用半浮式半軸。半浮式半軸計(jì)算載荷的確定：需分別通過(guò)三種工況要求來(lái)設(shè)計(jì)半浮式半軸第一種載荷工況下急剎時(shí)，車輪縱向力達(dá)到最大，不受側(cè)向力。垂向力為：--一側(cè)車輪對(duì)地垂直載荷；--滿載時(shí)前橋?qū)Φ剌d荷；--質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)。=21532（3-26）縱向力按最大附著力計(jì)算=17256（3-27）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩且在掛最低擋時(shí)車輪的行駛計(jì)算的縱向力比地面帶來(lái)的縱向力小時(shí)，按下式計(jì)算，（3-28）為差速器的轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)；--為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；--為最低檔傳動(dòng)比；--為汽車的傳動(dòng)效率；--為輪胎的滾動(dòng)半徑。左右半軸所承受的彎矩為=2411.4（3-29）轉(zhuǎn)矩為(2)在第二種載荷工況下當(dāng)汽車發(fā)生側(cè)滑，側(cè)向力此時(shí)達(dá)到最大值，縱向力為零，半軸上只有彎矩作用發(fā)生微小形變，但作用在左右車輪的垂向力、和側(cè)向力、互不相等。求法如下所示：;（3-30）（3-31）;（3-32）（3-33）--車輪輪距；--質(zhì)心高度；側(cè)向附著系數(shù)。所以=48412；=2472；=48235；=4506在左右半軸上由，引起的合成彎矩分別為；（3-34）（3-35）將數(shù)據(jù)帶入計(jì)算得：=10258.4;=1125.4(3)在第三種載荷的工況下正常行駛情況下，垂直方向的力達(dá)到最大，此時(shí)其他力都為零，所以半軸只受垂向彎矩；（3-36）其中，為動(dòng)載荷系數(shù)；==740(4)半軸強(qiáng)度的計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)矩（3-37）＜（3-38）所以合格。此半軸在受以上全部載荷時(shí)彎曲應(yīng)力和合成應(yīng)力分別為：工況一：242.1MPa；=435MPa工況二：589.3MPa；=728.4MPa89.2MPa；=389MPa工況三：298.5MPa;由于，所以上述得到的驗(yàn)證結(jié)果均符合要求。(5)半軸花鍵的剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的校核半軸花鍵的剪切應(yīng)力：=（3-39）半軸的花鍵的擠壓應(yīng)力=134.7MPa；（3-40），，該部分合格。3.7驅(qū)動(dòng)前橋殼設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)橋殼可分為3種形式，可分式、整體式和組合式。整體式橋殼適合在整車質(zhì)量較大的時(shí)候布置，因?yàn)樗鼊偠容^好，強(qiáng)度較高，能夠提供較大的承載能力，可分式橋殼雖然工藝性較好，但在維修維護(hù)時(shí)麻煩，現(xiàn)已經(jīng)逐漸的被汽車行業(yè)淘汰。考慮到以后該設(shè)計(jì)對(duì)象貨車未來(lái)將長(zhǎng)時(shí)間工作，故需要方便維修維護(hù)，本文選擇的橋殼是整體式橋殼，從制造工藝方向出發(fā)，鑄造式整體式橋殼強(qiáng)度和剛度大但在考慮經(jīng)濟(jì)性和加工難度上，鑄造式橋殼遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼板沖壓焊接式橋殼，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是不浪費(fèi)材料、質(zhì)量小和經(jīng)濟(jì)性好，同時(shí)方便維修，制造成本較低等，并且此次設(shè)計(jì)對(duì)象貨車為雙驅(qū)貨車，質(zhì)心位置靠近后橋，重量載荷大部分在后橋，故采用鋼板沖壓焊接式。綜合以上分析，橋殼結(jié)構(gòu)采用鋼板沖壓焊接整體式結(jié)構(gòu)，能夠很好的滿足經(jīng)濟(jì)性和強(qiáng)度使用性能等方面的各項(xiàng)要求。一、汽車以最大牽引力行駛時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算；在左右鋼板彈簧座之間的彎矩M為M==116.3Nm(3-41)在左右鋼板彈簧座之間的垂向彎矩Mv為(3-42)水平彎矩(3-43)在左右鋼板彈簧座之間轉(zhuǎn)矩(3-44)在該斷面的合成彎矩為(3-45)在該斷面處的合成應(yīng)力為二、汽車緊急制動(dòng)時(shí)的橋殼強(qiáng)度計(jì)算在左右鋼板彈簧座之間垂向彎矩水平彎矩為=；(3-46)，(3-47)--質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)取1.2。制動(dòng)力引起的轉(zhuǎn)矩為(3-48)在該斷面的合成彎矩為(3-49)(3-50)上述所求均小于，所以橋殼檢驗(yàn)合格。為更加直觀以下對(duì)橋殼進(jìn)行有限元分析。第4章利用有限元分析法檢驗(yàn)橋殼強(qiáng)度4.1有限元軟件的介紹4.1.1背景有限元分析（FEA）軟件是在你已建立的3D模型的基礎(chǔ)上對(duì)其建立數(shù)學(xué)模型然后再對(duì)其分析模擬評(píng)估檢驗(yàn)的軟件，一般的有限元分析都可以分析各式各樣的工程、零件強(qiáng)度檢驗(yàn)等問(wèn)題，且有限元分析大概可包括靜力學(xué)分析、流體力學(xué)分析、熱力傳輸分析和抗疲勞分析檢驗(yàn)等。在現(xiàn)代很多機(jī)械設(shè)計(jì)分析中都離不開(kāi)這個(gè)分析環(huán)節(jié)。有限元分析目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，預(yù)計(jì)此環(huán)節(jié)將一直持續(xù)到有新的方法為止。有限元分析具體是將模型網(wǎng)格化成為以個(gè)個(gè)離散單元，不同形狀網(wǎng)格形狀也不同，再將整體離散單元分析整合表達(dá)實(shí)際連續(xù)域的過(guò)程分析。4.1.2有限元分析的意義有限元分析的本質(zhì)是以“離散逼近”為基礎(chǔ)，將分析模型用的復(fù)雜原函數(shù)用大量的簡(jiǎn)單函數(shù)去近似帶替，從而達(dá)到分析模型所要達(dá)到的理想結(jié)果。在未有有限元分析之前，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)零件等工程類任務(wù)繁瑣且難度大，尤其是在對(duì)其檢驗(yàn)和做力學(xué)分析時(shí)，往往都是人工手動(dòng)完成，任務(wù)量大得出結(jié)果后還需反復(fù)檢驗(yàn)。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)有了有限元分析之后，可以在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)先對(duì)要求進(jìn)行力學(xué)等因素進(jìn)行分析，從而選擇最合適的方案，這樣可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，減少很多繁瑣計(jì)算的過(guò)程，從而大幅度有效的提高了產(chǎn)品生產(chǎn)力，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。從有限元分析的原理上來(lái)看，是用大量的分段函數(shù)對(duì)一個(gè)模型進(jìn)行分析，相對(duì)簡(jiǎn)單的分段函數(shù)使得復(fù)雜無(wú)解的原函數(shù)可得出求解的可能，雖然在表面上看這樣會(huì)帶來(lái)更大的工作量，但在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中已經(jīng)可以采用計(jì)算機(jī)去處理這個(gè)對(duì)于人來(lái)說(shuō)的恐怖工作量。有限元分析軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)成功將化繁為簡(jiǎn)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，且解決了工作量的問(wèn)題。有限元分析的出現(xiàn)也給產(chǎn)品質(zhì)量的提升帶來(lái)顯著提高。在生產(chǎn)前，可先通過(guò)產(chǎn)品的物理模型進(jìn)行有限元分析，可以直觀的發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品在工作條件下所會(huì)發(fā)生的形變效果，位移效果等，從而去優(yōu)化和完善產(chǎn)品，故可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和工藝性。有限元分析法是在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)中最常用的方法之一，有限元分析軟件的時(shí)候給橋殼設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的改變。設(shè)計(jì)師通過(guò)有限元分析的使用減少了設(shè)計(jì)產(chǎn)品和生產(chǎn)產(chǎn)品周期，顯著提高生產(chǎn)效率，也改善了產(chǎn)品質(zhì)量，增加公司在市場(chǎng)里的硬實(shí)力。4.1.3選擇有限元分析軟件本次物理建模我使用的3D繪圖軟件是SOLIDWORKS，故在選擇有限元軟件時(shí)，我直接選擇SOLIDWORKS中自帶的有限元分析插件SOLIDWORKSsimulation，因?yàn)檫@二者是來(lái)自同一個(gè)軟件故在進(jìn)行分析時(shí)可以不用靠率適配問(wèn)題，且在分析過(guò)程中如果有零件尺寸條件不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致零件質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，可以直接在物理模型圖上直接修改所需要的尺寸，大大提高了設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性，且SOLIDWORKSsimulation插件在對(duì)橋殼在不同工況條件下進(jìn)行應(yīng)力分析的功能完全足夠，且操作較為簡(jiǎn)單，步驟如下：第一步，找到simulation插件并打開(kāi)（我使用的是2021年最新版）。第二步，點(diǎn)擊新算例，新建有限元分析算例，在此我使用的是靜應(yīng)力分析。第三步，點(diǎn)擊網(wǎng)格，對(duì)物理模型生成網(wǎng)格。第四步，點(diǎn)擊夾具顧問(wèn)，選擇固定方式，我選用的方式是固定幾何體。第五步，打開(kāi)應(yīng)用材料，選擇設(shè)計(jì)物體所需要的材料，我選擇的是鑄造鋼。第六步，添加外部載荷，選擇物體所要承受的外部載荷受力。第七步，運(yùn)行算例，生成結(jié)果，分析模型是否達(dá)到要求。具體圖解如下圖：圖4-1有限元分析步驟圖4.2轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元分析事先建立好轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋橋殼的物理模型，此次我利用在橋殼兩端、鋼板彈簧座等為置添加夾具，添加約束，模仿車輪、鋼板彈簧懸架等部件在車輛上對(duì)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的支撐和施加力的作用的功能。利用SOLIDWORKS軟件中的有限元插件，模仿實(shí)際工況下車橋橋殼的各種受力情況與變形情況，從而檢驗(yàn)車橋橋殼強(qiáng)度與剛度是否能夠滿足在現(xiàn)實(shí)生活的使用。4.2.1橋殼的工況分析在現(xiàn)實(shí)生活中，汽車在使用的過(guò)程中，一般有著4種可能，不考慮因事故照成的不可預(yù)判的受力載荷工況，分別是滿載時(shí)，這個(gè)時(shí)候車輛的重量最大，這也代表了豎直方向的力此時(shí)達(dá)到最大，所以在分析豎直方向橋殼是否能夠滿足強(qiáng)度要求考慮這種情況就行，同理剎車時(shí)與以最大牽引力行駛時(shí)這兩種情況，最能夠代表與行駛方向相同或相反時(shí)的力與垂直載荷共同作用時(shí)，車橋橋殼的變形情況；而當(dāng)發(fā)生側(cè)滑時(shí)，此時(shí)沿橋殼方向的橫向載荷達(dá)到最大。4.2.2橋殼的有限元分析在進(jìn)行有限元分析前弄清各種工況的位移限制情況和受力情況，然后利用有限元插件中的夾具功能對(duì)橋殼進(jìn)行理論方向限制約束和施加外部載荷的功能，對(duì)橋殼進(jìn)行理論性力學(xué)模型研究分析。此次橋殼材料選擇的是鑄造碳鋼，下圖4-2是鑄造碳鋼的屬性參數(shù)。圖4-2鑄造碳鋼屬性參數(shù)滿載時(shí)候的橋殼分析先對(duì)橋殼自由度進(jìn)行約束，在橋殼兩端添加夾具固定橋殼，對(duì)橋殼的X,Y,Z方向的位移進(jìn)行限制約束，在鋼板彈簧座施加滿載載荷，再進(jìn)行運(yùn)算，如圖所示：圖4-3滿載時(shí)應(yīng)力分析和位移分析圖從上圖可看出最大變形位移為0.558mm，且最大應(yīng)力處應(yīng)力大小為遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于屈服應(yīng)力，故滿足要求。急剎和最大牽引的橋殼分析汽車急剎與以最大牽引行駛的受力和約束情況相當(dāng)，故在此同時(shí)進(jìn)行比較分析，且急剎情況時(shí)的總合力變形更為劇烈，故在比較強(qiáng)度要求時(shí)只對(duì)急剎的情況進(jìn)行比較。對(duì)下列兩幅圖4-4（a）和4-4（b）是兩者的應(yīng)力分析和位移分析圖。圖4-4（a）最大牽引時(shí)應(yīng)力分析與位移分析圖圖4-4