车后桥壳的分析研究1.doc

车后桥壳的分析研究江铃汽车公司技术中心蔡志武史英明2005-5-13HYPERLINK"http://www.e-works.net.cn/ewk2004/ewkArticles/408/Article29753.htm"e-works本文针对某型车的引进吸收开发过程中，其海南路试发现后桥存在的局部强度不足的情况，用ANSYS有限元分析系统对其后桥壳进行了计算分析比较，并优化该产品的设计。为了适应激烈的市场竞争，满足用户需求，企业需要开发出高品质、低价位的新产品。为此，CAE技术在汽车产品开发过程中越来越多地得到开发人员的应用。针对某型车的引进吸收开发过程中，其海南路试发现后桥存在的局部强度不足的情况，用ANSYS有限元分析系统对其后桥壳进行了计算分析比较，并优化该产品的设计。随着汽车对安全、节能、环保的不断重视，汽车车后桥作为整车的一个关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对汽车车后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。本文介绍了有限元方法对某型车后桥壳的分析研究，建立了车后桥壳的有限元计算模型，并进行了多方案的模型计算分析比较，指出了其结构不足，提出了改进建议，为进一步优化设计提供了重要理论依据。建立后桥壳的有限元模型根据该车后桥结构特点，传统的车桥有限元简化分析一般将重点集中于桥壳分析，该桥壳是钢板焊接式，由两根主桥壳对焊，中段两侧焊有四块三角形板，中间两端与桥后盖及主减速器壳连接固定。一般其强度问题点发生的部位如图1。图1焊接桥壳常见的高应力响应部位本桥壳的G、H点即是平衡杆座板焊接位的应力集中问题，E点处在中间相对水平缓的过度部位，该处往往开大伞齿轮安装切槽或法篮螺孔，应力响应也较高，A、B点的高应力响应对应最大侧向载荷工作情况发生。载荷与约束首先对后桥所受载荷进行分析，本分析考虑了两种工作载荷：一种桥负荷，分别作用在板簧支座与桥壳联接位；另一种载荷为平衡杆在车身发生倾斜等情况时产生的抗力。图2平衡杆模型与抗力图3车身不发生倾斜时桥壳应力响应分布计算结果分析通过FEM对平衡杆模型有无作用力计算比较，得出：平衡杆支反力对桥壳体的影响主要体现在桥壳弯矩的加大。图4平衡杆角度为零时桥壳最大应力响应图5桥壳敏感部位局部的计算结果分析表明，桥壳的高应力响应点在平衡杆加强板和桥壳焊接结缝，该点非常接近桥壳对焊焊缝与琵琶段阔涨段的三角接板对焊位。从桥壳敏感部位局部的计算结果中，可见该段基本上是弯曲工作状态。焊点位存在较大的连接力，在桥壳焊缝同一部位的高应力响应。平衡杆支座对桥壳作用分析根据桥壳有限元初步计算结果分析，验证了桥壳问题产生在DFG位，应力响应相当高。分析发现了平衡杆支座板焊接部位有高应力响应等情况，判断分析疲劳源有可能先发生在G点。排除加大桥管根本性改进，这样分析工作重点放在平衡杆支座板和焊接部位结构分析和改进上。图6支座板与桥壳间焊接点相互传递的作用力图7平衡杆支座高应力响应分布改进方案综合上述分析对支座板结构进行优化设计，去掉原设计中向外沿伸的“耳字形”托板，将支座板两端中部剪为内凹入形，以减少焊缝端点的应力集中，如图8所示。结论通过对车后桥壳的改进，可以达到不增加桥壳应力响应的条件下，有效的压低焊缝应力响应，如前期实验的疲劳源的确发生在焊缝上，属于平衡杆支架焊接方面的问题，改进方向是尽可能弱化平衡杆支座刚度，降低对桥壳的附加约束并减小焊缝应力响应。