車后橋殼的分析研究

車后橋殼的分析研究 文針對某型車的引進吸收開發(fā)過程中，其海南路試發(fā)現(xiàn)后橋存在的局部強度不足的情況，用限元分析系統(tǒng)對其后橋殼進行了計算分析比較，并優(yōu)化該產(chǎn)品的設(shè)計。 為了適應(yīng)激烈的市場競爭，滿足用戶需求，企業(yè)需要開發(fā)出高品質(zhì)、低價位的 新產(chǎn)品。為此，術(shù)在汽車產(chǎn)品開發(fā)過程中越來越多地得到開發(fā)人員的應(yīng)用。針對某型車的引進吸收開發(fā)過程中，其海南路試發(fā)現(xiàn)后橋存在的局部強度不足的情況，用 限元分析系統(tǒng)對其后橋殼進行了計算分析比較，并優(yōu)化該產(chǎn)品的設(shè)計。 隨著汽車對安全、節(jié)能、環(huán)保的不斷重視，汽車車后橋作為整車的一個關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品的質(zhì)量對整車的安全使用及整車性能的影響是非常大的，因而對汽車車后橋進行有效的優(yōu)化設(shè)計計算是非常必要的。本文介紹了有限元方法對某型車后橋殼的分析研究，建立了車后橋殼的有限元計算模型，并進行了多方案的模 型計算分析比較，指出了其結(jié)構(gòu)不足，提出了改進建議，為進一步優(yōu)化設(shè)計提供了重要理論依據(jù)。 建立后橋殼的有限元模型 根據(jù)該車后橋結(jié)構(gòu)特點，傳統(tǒng)的車橋有限元簡化分析一般將重點集中于橋殼分析，該橋殼是鋼板焊接式，由兩根主橋殼對焊，中段兩側(cè)焊有四塊三角形板，中間兩端與橋后蓋及主減速器殼連接固定。一般其強度問題點發(fā)生的部位如圖 1。 圖 1 焊接橋殼常見的高應(yīng)力響應(yīng)部位 本橋殼的 G、 H 點即是平衡桿座板焊接位的應(yīng)力集中問題， E 點處在中間相對水平緩的過度部位，該處往往開大傘齒輪安裝切槽或法籃螺孔，應(yīng)力響應(yīng)也較高， A、 B 點的高應(yīng)力響應(yīng)對應(yīng)最大側(cè)向載荷工作情況發(fā)生。 載荷與約束 首先對后橋所受載荷進行分析，本分析考慮了兩種工作載荷：一種橋負荷，分別作用在板簧支座與橋殼聯(lián)接位；另一種載荷為平衡桿在車身發(fā)生傾斜等情況時產(chǎn)生的抗力。 圖 2 平衡桿模型與抗力 圖 3 車身不發(fā)生傾斜時橋殼應(yīng)力響應(yīng)分布 計算結(jié)果分析 通過 平衡桿模型有無作用力計算比較，得出：平衡桿支反力對橋殼體的影響主要體現(xiàn)在橋殼彎矩的加大。 圖 4 平衡桿角度為零時橋殼最大應(yīng)力響應(yīng) 圖 5 橋殼敏感部位局部的計算結(jié)果 分析表明，橋殼的高應(yīng)力響應(yīng)點在平衡桿加強板和橋殼焊接結(jié)縫，該點非常接近橋殼對焊焊縫與琵琶段闊漲段的三角接板對焊位。從橋殼敏感部位局部的計算結(jié)果中，可見該段基本上是彎曲工作狀態(tài)。 焊點位存在較大的連接力，在橋殼焊縫同一部位的高應(yīng)力響應(yīng)。 平衡桿支座對橋殼作用分析 根據(jù)橋殼有限元初步計算結(jié)果分析，驗證了橋殼問題產(chǎn)生在 D F G 位，應(yīng)力響應(yīng)相當高。分析發(fā)現(xiàn)了平衡桿支座板焊接部位有高應(yīng)力響應(yīng)等情況，判斷分析疲勞源有可能先發(fā)生在 G 點。排除加大橋管根本性改進，這樣分析工作重點放在平衡桿支座板和焊接部位結(jié)構(gòu)分析和改進上。 圖 6 支座板與橋殼間焊接點相互傳遞的作用力 圖 7 平衡桿支座高應(yīng)力響應(yīng)分布 改進方案 綜合上述分析對支座板結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，去掉原設(shè)計中向外沿伸的“耳字形”托板，將支座板兩端中部剪為內(nèi)凹入形，以減少焊縫端點的應(yīng)力集中，如圖 8 所示。 結(jié)論 通過對車后橋殼的改進，可以達到不增加橋殼應(yīng)力響應(yīng)的條件下，有效的壓低焊縫應(yīng)力響應(yīng)，如前期實