毕业论文-- 汽车后驱动桥壳有限元分析

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1、 1 汽车后驱动桥壳有限元分析 摘要 为使汽车实现节约能量减少排量，通常我们采用的重要途径-汽车轻量化。 汽车轻量化实际上就是零件的轻量化。 其中支撑并传递汽车整体荷重的零件便是 驱动桥壳，而汽车有效寿命直接取决于它的使用寿命。桥壳的设计一般运用经验 设计的方法，这种方法就会有周期长，成本高的弊端。目前计算机和 CAE 技术 已经发展到一定地步，现在桥壳的设计分析中很多都运用有限元分析技术。本文 研究对象为轻型汽车后驱动桥壳， 桥壳的校核和分析应用有限元分析软件 ANSYS 和优化设计理论，来保证桥壳在种种复杂工况下都可以满足使用要求。分析桥壳 的焊接温度场和应力场，研究桥壳构造所受焊接过程的

2、影响，相信对企业桥壳产 品的开发生产会有一定的价值和意义。 本文使用 ANSYS 软件对桥壳在 4 种典型工况下进行静态分析， 得到桥壳各 处在这四种工况下的应力和位移分布规律，对桥壳进行模态分析得到得到 1-6 阶固有频率以及相应振型。在最大垂向力工况下，对桥壳进行疲劳寿命分析，得 到桥壳各处的疲劳寿命和安全系数，找出潜在危险区域。从仿真结果出发，构造 优化的数学模型，并通过基于目标驱动优化（Goal-Driven Optimization，GDO） 的仿真计算，提出了桥壳轻量化设计方案。经有限元模拟检验和试验验证结果表 明，桥壳轻量化效果明显，优化后的方案完全符合实际工况的要求。 对桥壳进

3、行焊接温度场分析，研究不同时刻桥壳各部分的温度场分布规律， 重点探讨了不同的焊接工艺参数（焊接电流、焊接电压和焊接速度）对桥壳焊接 温度场的影响。采用正交设计法，研究三个焊接工艺参数对焊接温度场的影响程 度。在温度场分析的基础上对桥壳进行残余应力场分析，得到不同时刻桥壳各部 分的残余变形和残余应力场的分布规律。 关键词：汽车驱动桥壳；静态分析；模态分析；疲劳寿命分析；结构优化；焊接 温度场分析；残余应力场分析 2 Finite Element Analysis of Vehicle Drive Axle Housing ABSTRACT Automobile lightening is an

4、important means to achieve energy saving and emission reduction. Automobile lightening is essentially part lightening. Vehicle Drive Axle Housing is an important shell part which can support automobile loading weight and transfer load to wheel. The service life of the axle housing directly affects t

5、he effective life .The traditional design of the axle housing is experience method， which has the defects of long design period，high cost and so on. With the development of the computer and CAE technology, finite element analysis techniques are increasingly used in the design and analysis of the axl

6、e housing. By taking rear drive axle housing of the light car as the research object, the finite element analysis software ANSYS and optimization design theory are used to conduct a comprehensive check and analysis on the axle housing to ensure that the axle housing meets the requirements in a variety of complex conditions. Welding temperature field and residual stress field of vehicle drive axle housing are analyzed based on ANSYS. The studies on the influence of welding process for veh