基于CATIA和ANSYS的货车驱动桥壳有限元分析.pdf

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2012(10
E汽车工程师
FOCUS技术聚焦
设计·创新
基于@AT和NS的
货车驱动析売有限元分析
洪明王靖岳2李学明
中国量人年中心分中心2を阳理エ大学汽车与交通学院:3广汽日野で阳汽车有限公司)
摘要:为验证某货车驱动桥壳是否会出现断裂和望性变形,利用CATA软件对某货车驱动桥壳建立三维实体模型,通过
传递数据接口,把模型导入有限元分析软件 ANSYS,对驱动桥壳进行了2.5倍满载轴荷下的应力分布和变形情况分析。
计算结果为:板壳和凸缘连接处最大应力为186MPa,小于材料屈服强度295MPa;轮距最大变形量为0405728mm/m,
小于国家规定的1.5mmm,该驱动桥売强度满足设计要求。表明驱动桥半轴套筒与轮毂内轴承的接触面和桥売与凸连
接处容易发生损坏,该方法为进一步优化改进设计提供了可靠的理论依据。
关键词:货车;驱动桥売; CATIA;有限元分析;应力
Finite Element Analysis of Truck Drive Axle Housing Based on CATIA and ANSYS
Abstract: In order to verify whether the drive axle housing of a truck will be cracked and plastic deformation, using CATIA 3D
entity model of drive axle housing of a truck is established. Through transmitting data interface, introduced the model into
ANSYS, stress distribution and deformation is analyzed under 2.5 times full load. The calculated results are as follows:
maximum bending stress is 186 Mpa, less than material yield strength 295 Mpa; maximum deformation of wheel tread is 0.405
728 mm/m, less than national provisions of 1.5 mm/m. The strength of this drive axle housing met design requirements
indicated that it is easy to wear between the contact area of drive axle shaft sleeve, hub bearing and joint of axle housing
connected with flange. This method provides theoretical basis for further optimization design
Key words: Truck; Drive axle housing; CATIA; Finite element analysis; Stress
汽车驱动桥壳是汽车主要的承载件和传力件,是管作为半轴套筒,并用销钉固定。根据汽车驱动桥设计
主减速器、差速器和半轴等的装配基体,其主要功能是参数:汽车满载时后桥负荷9768kg,轮距为1650mm,
支承汽车质量,承受由车轮传来的路面反力及反力矩,两钢板弹簧座中心间的距离为940mm,利用CATA软
并经悬架传递给车架或车身,其性能直接影响运输车件进行驱动桥壳的三维建模,三维模型,如图1所示。
辆的安全性和可靠性。因此,要求其具有足够的强度保存为 Miaoke. model'"模式。
和刚度且质量较小,从而提高汽车行驶的平顺性。文章
利用CATA软件的三维参数化设计和 ANSYS的有限
元分析能力,以某型货车驱动桥设计为例,进行驱动桥
壳的三维建模和有限元分析,迅速找出应力集中的地
方,为驱动桥壳优化设计提供理论依据。
1三维实体建模
由于设计的是载货汽车,驱动桥壳的结构形式采
用整体式桥壳。整体式桥壳的两端压入较长的无缝钢
图1货车驱动桥売的三维模型
基金项目:沈阳市科学计划项目(F11-264-1-46)
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第10期
汽车工程师
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Desian-innovation
2有限元分析
大变形量为0.405728mm/m,小于国家规定的1.5mm/mrF,
2.1导入三维模型
所以合格,桥壳不会出现断裂和塑性变形。
点击ile/ mport/CATIA,选择CATA保存的
NODAL SOLUTION
Miaoke. model”文件,点击 Plotctrls/ Style/ 'Solid Model
Facets选择 Normal Facting,再点击PIot/ Volume
STEP=I
定义单元类型
SUB=I
TIME=I
选择 Preprocessor./ Element Type/Ade命令,出现
USUM (AVG)
Element Type对话框,单击Add按钮,在出现的对话框RsYs=0
00.1487670.2975340.4463010.595067
中选择 Solid/10nod92,并在 Element type reference DMX-06094510.074383022315003719170520684
number输入栏中输入1,单击OK关闭对话框。
SMX=0.669451
位移最/mm
2.3定义材料性能参数
图2驱动桥壳的位移图
选择 Preprocessor/Material Props/Material Models 1命2.8.2应力分析
令,定义材料的弹性模量和泊松比。驱动桥壳的材料
Tff General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal
采用25Mn,体积质量为7850kg/m,弹性模量为Solm完成应力分析,如图3所示。从图3可以看出,驱
2.1x10°MPa,泊松比为0.3,屈服强度为295MPa,抗动桥半轴套筒与轮毂内轴承的接触面处应力最大为
拉强度为490MPa;半轴套管的材料采用40Cr,体积418MPa,小于半轴套筒材料的屈服强度785MPa,符
质量为7850kghm,弹性模量为2.1x10°MPa,泊松合半轴套筒的强度要求。对于桥壳本体而言,在桥壳和
比为0.3,屈服强度为785MPa,抗拉强度为980MPaP。凸缘连接处应力最大为186MPa,小于桥壳本体材料
2.4划分网格
25Mn的屈服强度295MPa,符合桥壳的强度要求。
选择 Preprocessor/ Meshing/Mesh Tool,单击 Smart NODAL. SOL UTION
Size,调节智能网格划分级别控制,调节为10。单击
Mesh进入下一个 Mesh Volumes对话框,单击生成的模SEP1
型,然后点OK进行网格划分。
SUB=I
TIME=I
2.5施加约束
SINT (AVG)
3 f Solution/Define Lads/Apply/Structura