某貨車驅(qū)動橋殼設(shè)計及有限元分析【三維CATIA模型】【含CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問咨詢QQ：414951605 或1304139763 某型號重卡驅(qū)動橋殼有限元分析報告 第一章 驅(qū)動殼不同工況受力分析 1.1汽車參數(shù) 該驅(qū)動橋殼為解放某型牽引車用驅(qū)動橋殼，采用沖焊式橋殼。整車參數(shù)如下： 表1 該車型整車參數(shù) 車型 整車質(zhì)量 牽引車 25噸 發(fā)動機(jī) 型號 錫柴CA6DM2-42E51 額定功率 312kW 最大扭矩 1900N·m 最大馬力 420馬力 變速箱 型號 CA12TAX210M 速比（12擋） 12.189，9.419，7.348，5.784，4.475，3.502，2.724，2.105，1.642,1.293，1，0.783 R1：11.846，R2：2.647 后橋 噸位 13噸 速比 4.111 輪胎 型號 10.00R20 制動力矩 整橋 38000N·m 輪距 B 1800mm 板簧中心距 S 960mm 1.2工況確定 貨車在實際的行駛過程中，車橋承載著車身的所有載荷，橋殼通過鋼板彈簧座與懸架相連接，通過主減速器及傳動系與發(fā)動機(jī)相連接。同時橋殼還要受到路面的隨機(jī)激勵并傳遞給懸架系統(tǒng)，以及發(fā)動機(jī)、傳動系的振動激勵，工況十分復(fù)雜。驅(qū)動橋殼在汽車行駛過程中受為情況也比較復(fù)雜，典型工況主要有起步、路面不平、剎車制動及轉(zhuǎn)彎等工況，受力主要可概括為：切向力、垂向力、側(cè)向力等。對驅(qū)動橋殼的靜力分析，重點考慮下四種主要工況： １）汽車在最大垂向力工況下橋殼的靜力分析； ２）汽車在最牽引大力工況下橋殼的靜力分析； ３）汽車在最大制動力工況下橋殼的靜力分析； 驅(qū)動橋殼的強(qiáng)度、剛度等要求，只要在上述典型工況下均滿足，就認(rèn)為該橋殼在各種行駛條件下時基本可以滿足使用要求。 1.3不同工況受力分析 1）最大垂向力工況下受力分析 車輛滿載工況下，根據(jù)計算公式，計算出車輛在滿載靜止工況下，橋殼鋼板 彈簧座上的垂向力為： Fz=G22-gw G2為汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷，G2=127400N； gw為車輪（包括輪轂、制動器等）的重力； 由于gw遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于G22，且校核計算時不易估計準(zhǔn)確，無數(shù)據(jù)時可忽略。 Fz=1274002=63700N 當(dāng)汽車滿載以較高速度直線勻速行駛時，車輪與路面接觸，沖擊載荷通過車輪傳到汽車橋殼上，在此工況下垂向力最大。在最大垂向力工況下驅(qū)動橋殼所承載的垂向沖擊載荷為： Fzmax=KdFz Kd為動載系數(shù)，對于貨車通常取2.5. Fzmax=2.5×63700=159250N 2）最大牽引力工況下受力分析 車輛最大牽引力時，作用在左右驅(qū)動車輪上除了有垂向反力，還有切向反力。通過對橋殼受力分析，車輛最大牽引力時，橋殼鋼板彈簧座處在垂直方向上承受車架對橋殼的垂向作用力，水平方向由于驅(qū)動輪與地面的切向作用力，形成水平方向的彎矩。 最大牽引力下，地面對驅(qū)動輪的最大切向反力為： Pmax=TemaxiTLηTrr （5.4） Temax為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Temax=1900N·m； iTL為車輛傳動系統(tǒng)最大傳動比時效率，iTL=12.189×4.111=50.109； ηT為傳動系效率，取ηT=0.85； rr為車輪滾動半徑，rr=0.512m。 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩時，地面對驅(qū)動輪的最大驅(qū)動力Pmax為： Pmax=1900×50.109×0.850.512=158059N 此時，由于汽車在最大牽引力工況下，由于慣性作用，此時驅(qū)動橋的垂向力取Fz2為： Fz2=K1Fz K1為車輛加速時質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，貨車一般去1.1-1.3，此處取1.1. Fz2=76440N 3）最大制動力工況下受力分析 最大制動力工況下，按照制動器的制動能力校核。垂向力力計算如下： FZ3=K1Fz K2車輛制動時質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對于后橋驅(qū)動貨車，K2可以估算取0.75~0.95； Fz3=0.9×63700=50960N 整橋的最大制動力矩為Tb=38000N·m，根據(jù)輪胎滾動半徑，最大制動力時橋殼水平力為： Fb=Tb2rr=37109.38N 第二章 橋殼強(qiáng)度有限元分析 Workbench是ANSYS公司的新一代協(xié)同仿真環(huán)境，具有客戶化、集成化和參數(shù)化的特點。除了具備ANSYS具備的分析功能外，與各大CAD軟件實現(xiàn)了很好地銜接。并且支持嵌入CAD軟件，實現(xiàn)同步處理。 2.1分析前處理 Workbench是ANSYS公司的新一代協(xié)同仿真環(huán)境，具有客戶化、集成化和參數(shù)化的特點。除了具備ANSYS具備的分析功能外，與各大CAD軟件實現(xiàn)了很好地銜接。并且支持嵌入CAD軟件，實現(xiàn)同步處理。 2.2分析前處理 經(jīng)過三維軟件建模，得到橋殼三維模型，將文件直接裝換為STP格式，導(dǎo)入到ANSYS Workbench軟件中，進(jìn)行有限元分析，在DesignModeler平臺上生成橋殼實體。減少了不必要的重復(fù)建模，使有限元分析與CAD軟件實現(xiàn)了無縫銜接。 如圖2.1，文件導(dǎo)入到Workbench后，在DesignModeler平臺上生成橋殼實體。 圖2.1 DesignModeler平臺上生成橋殼實體 選擇Static Structural(ANSYS)項目，進(jìn)行靜力學(xué)分析。根據(jù)前述設(shè)計，橋殼材料選擇鑄鋼材料，根據(jù)材料參數(shù)，在EngineerData中修改材料屬性。 將材料密度修改為7850kg/m3，工作溫度改為20℃，楊氏模量改為2.11×1011Pa,泊松比改為0.34，更新數(shù)據(jù)，返回工程分析。 圖2.2 EngineerData中修改材料屬性 然后Mechanical中進(jìn)行劃分網(wǎng)格。采用四面體自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 網(wǎng)格劃分控制，網(wǎng)格單元尺寸自動選擇，最后根據(jù)計算機(jī)性能調(diào)整網(wǎng)格密度，最小的圓角倒角處自動加密網(wǎng)格。在Smoothing欄選擇High，設(shè)置為網(wǎng)格平滑度為高度， Span Angle Center欄選擇Fine，設(shè)置跨度中心角為36°~12°，使網(wǎng)格劃分能夠平滑過渡。網(wǎng)格劃分后如圖2.3所示。 圖2.3 Mechanica中劃分網(wǎng)格 根據(jù)橋殼實際的約束關(guān)系，各工況約束如下表所示： 表2 橋殼各工況約束 工況 約束 載荷 最大垂向力工況 約束橋殼左側(cè)輪轂軸承處XYZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動 約束右側(cè)輪轂軸承處YZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動 在鋼板彈簧座上表面施加垂向力FY1=FY2=79625N 最大牽引力工況 約束橋殼左側(cè)板簧座處XYZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動。 約束右側(cè)板簧座處YZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動 在鋼板彈簧座上表面施加垂向力FY1=FY2=-38220 N； 在鋼板彈簧座上表面施加水平力FZ1=FZ2= -79029.5 N。 最大制動力工況 約束橋殼左側(cè)板簧座處XYZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動。 約束右側(cè)板簧座處YZ平動自由度以及沿X軸轉(zhuǎn)動 在鋼板彈簧座上表面施加垂向力FY1=FY2=-25480 N； 在鋼板彈簧座上表面施加水平力FZ1=FZ2= 37109.38N。 橋殼載荷根據(jù)上述橋殼受力分析，在橋殼軸頭及板簧座處加載。 2.3 各工況分析處理 前處理完成后，對滿載工況、路面沖擊載荷工況、最大牽引力工況、最大制動力工況等工況分別施加不同的載荷，進(jìn)行各工況分析求解。 1）最大垂向力工況結(jié)果 加載求解后，最大垂向力工況結(jié)果如下： 圖2.4 橋殼最大垂向力應(yīng)力云圖 圖2.5 橋殼最大垂位移應(yīng)力云圖 圖2.4中，橋殼的最大應(yīng)力發(fā)生在右側(cè)鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)焊縫處，此處由于未考慮焊縫致使連接根部應(yīng)力集中造成的。橋殼本體母材上最大應(yīng)力為445.28MPa，母材選擇Q460材料，最大應(yīng)力仍在許用應(yīng)力460MPa以下，母材不會發(fā)生塑性變形，強(qiáng)度滿足要求。 圖2.5中，橋殼的最大變形發(fā)生橋殼中部，最大變形量為4.8mm. 2）最大牽引力工況結(jié)果 最大牽引力工況結(jié)果工況加載求解后，分析結(jié)果如下： 圖2.6 橋殼最大牽引力應(yīng)力云圖 圖2.7 橋殼最大牽引力位移云圖 圖2.6，橋殼的最大應(yīng)力發(fā)生在橋殼中部主減月牙缺口處，最大應(yīng)力857MPa。主減速器安裝座圈材料選擇40Cr材料，屈服極限930MPa，因此強(qiáng)度滿足要求。 圖2.7中，橋殼的最大變形發(fā)生橋殼軸頭處，最大變形量為7.6mm。 3）最大制動力工況結(jié)果 最大制動力工況加載求解后，結(jié)果如下： 圖2.8 橋殼最大制動力應(yīng)力云圖 圖2.9 橋殼最大制動力應(yīng)位移圖 圖2.8，最大制動力工況，橋殼的最大應(yīng)力發(fā)生在橋殼的最大應(yīng)力發(fā)生在橋殼中部主減月牙下缺口處，最大應(yīng)力435MPa。在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，因此強(qiáng)度滿足要求。圖2.9中，最大制動力工況橋殼的最大變形發(fā)生橋殼軸頭端部，最大變形量為3.5mm，滿足剛度要求。