重型矿用汽车后桥壳强度有限元分析.pdf

2006年用户年会论文重型矿用汽车后桥壳强度有限元分析王继新王国强罗世魁[吉林大学]张强薛建民[北方重型汽车股份有限公司][摘要]本文建立了具有油气悬挂的某重型矿用汽车后桥壳3维实体有限元模型。分析了7种典型静载荷工况下后桥壳的应力及变形。对后桥壳进行了模态分析及冲击载荷作用下的响应计算。利用ANSYS的接触非线性功能讨论了半轴套管与后桥壳的过盈配合对后桥壳强度的影响。[关键词]重型汽车桥壳有限元ANSYS1引言在某重型矿用车后桥的开发过程中应用ANSYS的有限元仿真功能分析后桥的破坏原因、确定修补方案；并且研究结构改进从而缩短设计、试制周期节省试验和生产费用。因此ANSYS软件对于提高后桥的可靠性、经济性发挥了重要作用。该矿用车的后桥为5个铸造件的焊接联接、螺栓联接的总成它承受并传递各种载荷是整车的关键件。对其进行静强度计算、模态分析是确保车辆安全运行的需要。该后桥共有3种结构第一种为原设计结构第二种为返修方案的加筋结构第三种为改进结构。对每种结构的后桥分别进行了模态分析和7种工况的静强度分析通过分析确定了改进的设计方案。2.后桥有限元计算模型的建立2.1结构简介该矿用车后桥的主要部分都是铸造件包括两个半轴套管、一个桥壳、一个主减速器壳、一个A型架。后桥计算需要的主要技术参数见表1材料参数见表2。表1主要技术参数整车满发动机最大总传前、后满载整整车质心载质量输出转矩动比轴距车质心高距前桥距离80000Kg2237N.m126.63960mm2290mm2748mm表2材料参数弹性模量(Mpa)泊松比密度（kg/m3）屈服极限(Mpa)强度极限(Mpa)2100000.37.8E36558272.2后桥结构的等效简化本次建立的后桥有限元模型为实体模型模型必须反应危险部位应力因此有限元模型应尽量保留原实体结构的某些细节。但为减少节点数量避免浪费必须对非危险部位的细12006年用户年会论文节结构进行简化。简化方法是：1）保留危险部位的细节结构；2）略去某些非感兴趣区域的铸造圆角；3）以倒斜角取代倒圆角；4）略去工艺结构；5）忽略不重要区的小孔及小尺寸结构；6）焊缝的联接强度等于铸造件的强度；7）螺栓联接的强度等于铸造件的强度即认为螺栓联接的两个零件是连续一体的；8）把过盈联接的两个零件看成连续一体的一个零件。2.3单元选择该后桥由铸造件加工而成需利用三维实体单元模拟其力学特性所以本次分析选用了20结点等参单元SOLID95和10结点等参单元SOLID92号单元。这两种单元都适合于模拟从CAD软件导入的复杂模型。在模拟销轴约束和油气弹簧约束时用到了BEAM4梁单元和LINK8杆单元。危险部位需要细划网格控制网格的方法是：先控制线上的单元份数面上的单元边长然后用SHELL93给面划分网格最后用