路面随机激励下轻型货车驱动桥壳疲劳可靠性分析.pdf

汽车工程
2016年(第38卷)第1期
Automotive Engineering
2016(Vol.38)No.1
2016020
路面随机激励下轻型货车驱动桥壳疲劳可靠性分析
卢剑伟,王馨梓,吴唯唯
(合肥工业大学杋械与汽车工程学院,合肥23000
[摘要]本文中对路面随机激励下驱动桥壳的疲劳可靠性进行了分析和优化。首先在 ANSYS中建立了某轻
型货车驱动桥壳参数化有限元模型,分析了变速工况下随机路面对桥壳的载荷谱,得到了路面随机激励下的桥売动
态响应。在此基础上,根据 Minel累计损伤准则,对桥壳在循环工况下的疲劳累计损伤进行了计算,并对其疲劳可
靠性进行了评估。最后以桥壳在一定行驶里程内的疲劳可靠性为约束条件,对桥壳进行优化。优化结果改善了桥
壳的疲劳可靠性,满足设计要求。
关键词:桥壳;随机路面;循环工况;疲劳;优化
Fatigue Reliability Analysis on the Driving Axle Housing of a
Light Truck Under Random Road Excitation
Lu Jianwei, Wang Xinzi Wu Weiwei
School of Mechanical and Automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 23009
Abstract The fatigue reliability of driving axle housing under random road excitation is analyzed and opti
mized in this paper. Firstly a parametric finite element model for the driving axle housing of a light truck is estab
lished with ANSYS, the load spectra of axle housing exerted by random road in variable speed conditions is ana
lyzed, and the dynamic responses of the axle housing under road random excitation are obtained. Then on this ba
sis, the cumulative fatigue damage of axle housing under driving cycle conditions is calculated according to Miner
cumulative damage criterion, and its fatigue reliability is evaluated. Finally the axle housing is optimized with its fa
tigue reliability within a certain mileage as constraint. After optimization the fatigue reliability of axle housing is im
proved, meeting design requirements
Keywords: axle housing; random road; driving cycles; fatigue; optimization
的一个关键问题。
前言
目前桥壳疲劳可靠性的分析大多是基于静态载
荷工况并计入适当的动载系数后进行分析评
桥壳是车辆重要的结构件,用于保护主减速器、价3?,经常导致分析结果与工程实践出现矛盾,其
差速器和半轴等,使左、右驱动轮的轴向相对位置固主要原因是基于静态工况分析的桥壳可靠性评价方
定,并支承车架及其上各总成的质量。车辆行驶法无法对其疲劳可靠性进行分析评估,相关分析结
过程中桥売受到来自路面的复杂载荷作用,由此导论可能与实际路面随机激励作用下桥売的疲劳可靠
致的疲劳破坏是桥壳的主要失效形式之一1。为了性有较大偏差。为克服这一问题,本文中以某轻型
提升整车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、平顺货车驱动桥壳为例,考察了随机路面输入下桥壳的
性和节约材料成本,如何在保证桥壳疲劳可靠性的动态响应,对循环行驶工况下桥売的疲劳可靠性进
基础上对其结构进行优化,是车桥总成设计中面临行了分析评价,最后根据相关分析结果对其进行结
*教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-10-0358)资助。
原稿收到日期为2014年7月18日,修改稿收到日期为2014年8月27日。