10.16638/jki.1671-7988.2017.04.006
何煜，何云峰
（上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西柳州545000）
uvlo电路
摘要：文章运用三维软件UG建立驱动桥壳的几何模型，然后将简化的模型导入hypermesh软件中，建立驱动桥壳的有限元模型，然后在abaqus软件中建立驱动桥壳典型工况下的强度和驱动桥壳刚度分析模型，得出应力和变形云图，结果表明驱动桥壳的强度和刚度满足设计要求，该方法为新产品的结构设计提供重要的参考依据。
关键字：驱动桥壳；abqus；强度；刚度
中图分类号：U463.33+3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)04-16-03
A mini car drive axle shell strength and stiffness analysis
He Yu, He Yunfeng
（SAIC-GM-Wuling AutomobileTDC, Guangxi Liuzhou 545000）
Abstract:In this paper, use UG establish drive axle shell geometric model, then a simplified model import hypermesh software, establish finite element models of drive axle housing, and then in abaqus software to establish the strength of the drive axle shell under typical working conditions And drive axle shell stiffness analysis model, get the stress and deformation nephogram, the results show that the drive axle shell strength and stiffness meet the design requirements, the method for structure design of the new product to provide important reference basis.
Key words: Drive axle shell; Abqus; Strength; Stiffness
CLC NO.: U463.33+3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)04-16-03
驱动桥壳是汽车上主要的承载部件，主要承受汽车的重量，传递来自路面和悬架之间的力和扭矩和作为主减速器、差速器等部件的装配基体的作用，受力较大且使用频繁，直接影响整车的行驶安全和整车的NVH，因此对驱动桥壳的强度和刚度提出了严格的要求。驱动桥壳形状复杂，无法采用经典力学的方法对桥壳强度和刚度进行精确求解，在有限元技术引进之前，长期以前主要依靠经验算法粗略估
算关键截面的强度作为衡量桥壳强度的好坏，这种方式往往不能全面评估桥壳的强度[1]，会忽略某些局部强度不足的问题；对于刚度的评估只能靠刚度测试，这个被动开发的方式直接影响产品的开发质量和效率，造成人力和物力上浪费，随着科学技术的发展，有限元技术在产品设计上的开发应用，为驱动桥壳的正向设计提供理论依据，本文应用有限元技术对驱动桥壳的强度与刚度进行了研究。
1、驱动桥的受力分析
汽车在行驶条件千变万化，驱动桥壳受力复杂，很难通过准确的公式计算各个行驶环境下的受力情况，目前主要对几种典型工况下的桥壳强度进行评估。
1.1 最大垂直工况
该工况主要考核汽车行驶在不平路面时[2]，桥壳受到地面垂直冲击作用时的弯曲应力，此时不考虑侧向力和切向力的作用
。
（1）
式中k为动载荷系数，通常取2.5，G2为汽车满载后轴荷9221（N）
作者简介：何煜，就职于上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心。
1.2 最大纵向力工况
1.2.1 最大制动力工况
碳酸锂分解温度该工况主要考核汽车在紧急制动时，桥壳受到与运动方向相反的纵向力和垂直力作用最大纵向力工况主要考核桥壳在纵向力方向承受最大力作用
。
（2）
（3） 式中，'m 为汽车制动时的质量转移系数，一般取0.75~0.95；φ为驱动车轮与路面的附着系数，一般取0.75~0.8之间。此工况取驱动车轮与地面的摩擦系数为0.8，质量转移系数为0.8。
1.2.2 最大驱动力工况
该工况主要考核汽车加速爬坡能力时，桥壳受到与运动方向相同的纵向力和垂直力作用：
max 10T
2935N e g xq r
T i i F r h ==
（4）
干涉光刻式中T emax 发动机的最大转矩85N M g ；i g 1变速器一档传动比3.652；i 0主减器传动比5.125；ηT 传动效率，取1；r r 驱动轮的滚动半径271mm 。
由于F x ＞F xq ，所以制动工况即为最大切向力工况。 1.3 最大侧向力工况
该工况主要考核汽车在急转弯时，由于向心加速度的作用汽车一侧刚脱离地面而另外一侧受到最大侧向力的情况，桥壳侧倾方向侧受到垂直力Fz 和最大侧向力Fy 的作用。
22z F G = （5） 2y F G j
=
（6）
式中φ为轮胎与地面的侧向附着系数，本次计算取为1.0。
2、驱动桥壳的有限元模型的建立
2.1 驱动桥几何模型的建立
本文驱动桥壳是分段式桥壳，由法兰、左右半轴套管、桥包和板簧座总成，驱动桥壳总成除了法兰外其它部件都是采用热轧板材冲压而成，在不影响计算结果的情况下，忽略桥壳总成中的倒圆、倒角以及小孔特征，并作如下假设，a 、不考虑冲压因素的影响b 、不考虑焊接因素的影响。 2.2 有限元模型的建立ci524
将简化的驱动桥模型导入hypermesh 中，并进行几何清理，由于法兰几何复杂采用四边体单元进行网格划分[3]，桥壳本体是薄壁件，考虑计算精确采用2D 单元进行网格划分，并检查网格的质量，然后采用刚性单元模拟焊接部分，得到个107930单元和54419节点，有限元模型如图1。
图1 驱动桥的有限元模型
3、驱动桥壳的强度和刚度分析
驱动桥壳材料特性如表1。
表1 驱动桥壳材料特性
边界条件的施加是取决于有限元计算结果准确性的关键因素，对于驱动桥载荷和约束的施加，目前主要有两种情况[4]，a 、在轮心上加载荷，在板簧坐上加约束b 、在板簧坐上加载荷，在轮心上加约束，本文采用第二种方式，在轮心位置约束一端的X 、Y 、Z 三个方向的平动自由度和绕Y 、Z 轴的
转动自由度，约束另一端X 、Z 方向的平动自由度和绕Y 、Z 轴的转动自由度；在板簧坐上施加相应的力和等效力偶。
3.1 驱动桥的强度结果与分析
最大垂直工况的等效应力云图如图3，最大应力出现在半轴套管与板簧座相接的内侧，应力的大小为250MPa ，小于半轴套管SAPH440的屈服强度；最大切向力工况的等效应力云图2如图，最大应力出现在半轴套管与板簧座相接的外侧，应力的大小为255MPa ，小于半轴套管SAPH440的屈服强度，最大侧向力工况的等效应力云图如图4，最大应力出现在半轴套管与板簧座相接的外侧，应力的大小为130MPa ，小于半轴套管SAPH440的屈服强度；综上的强度分析可知，该驱动桥壳的强度满足设计要求
。
水磨片图2 最大切向工况应力云图 图3 最大垂直工况应力云图
图4 最大侧向工况应力云图 图5 刚度工况位移云图 根据驱动桥的刚度工况下的位移云图5，驱动桥最大变形为1.167mm ，该车后轮距为1350mm ，每米轮距变形量为
0.86，小于国家标准QC/T534规定的1.5，说明驱动桥壳的刚度设计是合理的。
（下转第47页）
的情况下，由于不安全事件引起的事故次数，20～21岁年龄
组都高于24～25岁年龄组。与假设相符，奖励背景增加了不安全驾驶。
在有无奖励的情况下，20～21岁年龄组和24～25岁年龄组在横向车道标准偏差上没有显著差别。对停止信号反应时间（SSRT）和横向车道位置标准偏差（SDLP）进行分析（图1），可以看出SSRT与SDLP散点图基本呈正相关。SSRT越高，SDLP越大，而SSRT越短，抑制控制能力越高。也就是说抑制控制能力提高能够降低的横向车道位置标准偏差。而从表1可以看出，SDLP在有奖励背景下会比没有奖励背景下更小。
3、结束语
认知控制能力在年轻驾驶员中随年龄仍在提高，而较低的抑制控制能力会导致不安全驾驶的增加；在奖励背景下超速和闯红灯更容易发生。在未来的驾驶培训中，可以将认知控制作为驾驶员具体培训目标，以期从源头上解决我国年轻驾驶员事故的发生。参考文献
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（上接第17页）
4、总结
综上所述，驱动桥壳的最大应力处于板簧坐与半轴套管的焊接位置，且应力都小于所用材料的屈服强度，说明桥壳的强度满足设计要求，桥壳的每米轮距变形量为0.86，小于国家标准QC/T534规定的1.5，说明驱动桥壳的刚度设计是合理的，通过CAE手段可以快速预测驱动桥壳的强度与刚度情况，可以大大减少开发的成本，减少试验次数，缩短产品开发的周期，提高产品的设计水平，为该产品的开发提供理论指导作用。
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