基于ansys驱动桥壳的设计 - 图文(9)

FY=G???13000?9.8?1.0?127400?N? 求解后得到等效应力图和总体位移图，如图

图 3.11最大侧向力工况等效应力图

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图 3.12 最大侧向力工况等效应力图局部图1

图 3.13 最大侧向力工况等效应力图局部图2

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图 3.14最大侧向力工况总体位移图

由应力图可知，最大侧向力工况下的最大应力发生在半轴套管与桥壳连接台阶处，最大值491.52MPa，之所以会出现这样情况的应力分布，是因为模型在半轴套管台阶处相对较厚，且有尖角，从而引起其附近区域的应力变大。另外，从局部应力图可以看出，在桥壳中央及过渡圆弧区域应力也较大，在218-327MPa间。观察总体位移图，最大变形出现在侧滑端半轴套管的端部，其值为1.962mm，每米轮距变形量为1.072mm/m，符合1.5mm/m的国家标准。实际工作状态中，由于轮胎弹性，汽车行驶过程中产生这种极限情况的可能性很小。

3.5 本章小结

本章对驱动桥壳有限元模型在三种工况下进行了静力分析，通过分析可

以看出，除局部范围因为结构等原因外，等效应力分布及总体位移符合要求。观察应力图，桥壳在钢板弹簧座附近、半轴套管与桥壳连接及圆弧过渡处应力相对集中，在桥壳设计中，应该考虑这几个部位的设计要求。

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第四章 驱动桥壳模态分析

4.1 模态分析概述

汽车在行驶过程中，驱动桥壳既是承载件又是传力件，主要承受路面不平度和轮胎不平度所产生的激励。因此研究驱动桥壳是驱动桥设计的重要研究项目，也是研究汽车传动系振动、噪声控制和故障诊断的基础。模态是振动系统特性的一种表征，它实为构成各种工程结构复杂振动的那些最简单基本的振动形态。模态分析是用来确定结构的振动特性的一种方法，通过它可以得到固有频率和振型等系统的模态参数。固有频率表明在哪几阶频率下会产生振动，固有振型则表明在各阶频率下结构的相对变形，它们是进行各项动力分析的前提和基础，为振动系统设计以及故障诊断提供了依据。模态分析的应用可归结为以下几个方面：

（1）评价现有结构系统的动态特性 通过对结构的模态分析，求得结构的各阶模态参数，从而评价结构的动态特性是否符合要求，并检验理论计算结果的准确性。

（2）在新产品设计中进行结构动态特性的预估计及优化设计 （3）诊断及预报结构系统的故障

（4）控制结构的辐射噪声 结构振动时，各阶模态对噪声所产生的影响并不相同，通过调整或抑制对噪声影响较大的“优势模态”，便可达到降低噪声的目的。

（5）识别系统结构的载荷

4.2 模态分析理论

桥壳的实际构件是一个自由度无限多的系统。在模态分析中，将其看成是质

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点、刚体及阻尼器构成的系统，并将其离散成无限多个相互弹性连接的刚体。因此，桥壳就由无限多自由度系统变成有限多自由度系统。其运动微分方程为：

?????C??U????K??U???F?t???M??U （4.1）

???式中：?M?、?C?、?K?分别为结构的质量、阻尼和刚度矩阵，U 、U、?U?分别为振动加速度、速度和位移列阵；F?t?为外载荷列阵。

对结构进行模态分析时，要求解的是机体的固有频率和振型参数，固有频率和外载荷无关，结构阻尼对固有频率影响很小。因此，研究固有频率于振型时，可以不考虑外载荷与阻尼，此时得到无阻尼自由振动的运动方程为：

????0?K??U???M??U （4.2）

????若结构作如下简谐运动：

?U?t??????cos?t?0 （4.3）

2式中，?为圆频率，???为特征向量，将（4.3）代入（4.2），可得：

??K????M??????0

或：

?K???????M???? （4.4）

2称式（4.4）为广义特征方程，?为特征值，???。在自由振动时，结构

中各节点的振幅???不可能全为零，因而式（4.4）必有其系数行列式为零。由此得结构的频率方程为：

?K????M? （4.5）

如果有n个节点，则式（4.5）可以展开为：

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