橋殼
關注創建者：一柸 創建時間：2016-01-05
橋殼的視頻教程
后橋殼的強度有限元分析（workbench)
1、涉及不同片體厚度賦厚度問題 2、殼體與殼體、殼體與實體的自動連接 3、殼體與實體網格劃分 4、后橋殼邊界條件定義和三中工況的計算 橋殼最大垂直力工況 橋殼最大制動力工況 橋殼最大側向力工況
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重型貨車驅動橋靜力學分析——hypermesh
關于橋殼和半軸的接觸設置的方法，在hypermesh作為前處理軟件的背景下，在nastran模塊里設置接觸，并非像ABAQUS模塊設置接觸那么簡單，所以分享給大家
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橋殼的實例教程
圖2 平衡桿模型與抗力 圖3 車身不發生傾斜時橋殼應力響應分布
計算結果分析
通過FEM對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在橋殼彎矩的加大。
圖4 平衡桿角度為零時橋殼最大應力響應 圖5 橋殼敏感部位局部的計算結果
分析表明，橋殼的高應力響應點在平衡桿加強板和橋殼焊接結縫，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果中，可見該段基本上是彎曲工作狀態。焊點位存在較大的連接力，在橋殼焊縫同一部位的高應力響應。
平衡桿支座對橋殼作用分析
根據橋殼有限元初步計算結果分析，驗證了橋殼問題產生在D F G 位，應力響應相當高。分析發現了平衡桿支座板焊接部位有高應力響應等情況，判斷分析疲勞源有可能先發生在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構分析和改進上。
圖6 支座板與橋殼間焊接點相互傳遞的作用力 圖7 平衡桿支座高應力響應分布
改進方案
綜合上述分析對支座板結構進行優化設計，去掉原設計中向外沿伸的“耳字形”托板，將支座板兩端中部剪為內凹入形，以減少焊縫端點的應力集中，如圖8所示。
結論
通過對車后橋殼的改進，可以達到不增加橋殼應力響應的條件下，有效的壓低焊縫應力響應，如前期實驗的疲勞源的確發生在焊縫上，屬于平衡桿支架焊接方面的問題，改進方向是盡可能弱化平衡桿支座剛度，降低對橋殼的附加約束并減小焊縫應力響應。
展開 橋殼是驅動橋總成上一個單獨的件，它具有支撐汽車載荷的作用，并將載荷傳遞給車輪。作用在后橋車輪的牽引力、制動力和側向力及垂直載荷經后橋傳遞到車架上。若汽車后橋的強度及剛度不能達到要求，則會失效，可能會造成后橋斷裂，或永久變形，不能再繼續使用。因此在設計上，為了達到安全要求，對驅動橋的剛度有一定要求。本文中的驅動橋橋殼主要用于微型貨車，它是由中段的鋼板沖焊件分別與兩端的無縫鋼管焊接而成。
2 有限元模型的建立及分析
后橋總成包括：橋殼焊接總成、主減總成、半軸總成，他們之間通過螺栓和軸承傳遞力，因此，在進行有限元模型建立時，按照以往分析經驗對一些連接和零件進行簡化。
3 驅動橋橋殼有限元分析模型建立
根據汽車相關設計要求及試驗標準，利用有限元軟件HyperMesh建立有限元模型，使用有限元求解器RADIOSS對驅動橋進行力學性能分析。當汽車高速行駛于不平路面上時，驅動橋除承受在靜止狀態下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷，這種工況下最為危險， 此時后橋橋殼的位移分布情況，如圖3所示。
4 驅動橋橋殼優化目標建立
由圖3可知，該后橋的剛度為1.17，不能滿足企業后橋剛度為1的標準，后橋最大位移在中段，將橋殼中段單獨提取出來，我們查看中段的位移云圖（圖4），我們可以看出，紅色區域是影響剛度的關鍵位置。因此我們需要對紅色區域截面進行優化。根據產品結構和現有的加工工藝，我們選取形狀優化方法(Shape Optimization)。
展開 橋殼是驅動橋總成上一個單獨的件，它具有支撐汽車載荷的作用，并將載荷傳遞給車輪。作用在后橋車輪的牽引力、制動力和側向力及垂直載荷經后橋傳遞到車架上。若汽車后橋的強度及剛度不能達到要求，則會失效，可能會造成后橋斷裂，或永久變形，不能再繼續使用。因此在設計上，為了達到安全要求，對驅動橋的剛度有一定要求。本文中的驅動橋橋殼主要用于微型貨車，它是由中段的鋼板沖焊件分別與兩端的無縫鋼管焊接而成。
2 有限元模型的建立及分析
圖1 后橋主要結構
后橋總成包括：橋殼焊接總成、主減總成、半軸總成，他們之間通過螺栓和軸承傳遞力，因此，在進行有限元模型建立時，按照以往分析經驗對一些連接和零件進行簡化。
圖2 通過HyperMesh建立的模型
3 驅動橋橋殼有限元分析模型建立
根據汽車相關設計要求及試驗標準，利用有限元軟件HyperMesh建立有限元模型，使用有限元求解器RADIOSS對驅動橋進行力學性能分析。當汽車高速行駛于不平路面上時，驅動橋除承受在靜止狀態下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷，這種工況下最為危險， 此時后橋橋殼的位移分布情況，如圖3所示。
圖3
圖4
4 驅動橋橋殼優化目標建立
由圖3可知，該后橋的剛度為1.17，不能滿足企業后橋剛度為1的標準，后橋最大位移在中段，將橋殼中段單獨提取出來，我們查看中段的位移云圖（圖4），我們可以看出，紅色區域是影響剛度的關鍵位置。因此我們需要對紅色區域截面進行優化。根據產品結構和現有的加工工藝，我們選取形狀優化方法(Shape Optimization)。
展開 由于在車輛的使用過程中存在著檢查、維修和更換不方便等情況，所以上述兩種結構的橋殼目前已經很少在車輛中使用，而一體化結構橋殼即整體式橋殼得到了較為廣泛的使用。
整體式橋殼
整體式橋殼強度、剛度等力學性能較高，得益于此，主減速器等零件在車輛使用中便于拆裝和調整，因此近年來該類型橋殼被廣泛使用。與前面介紹的兩種橋殼類型相比，雖然整體式橋殼的力學性能更好，但由于本身的結構復雜，所以進行應力、模態求解分析過程較為復雜。近年來，越來越多的研發人員利用有限元仿真對橋殼進行計算分析和結構優化。西安石油大學周裕民等人在有限元分析軟件的幫助下，在典型工況下對驅動橋殼進行相關的仿真分析，獲得了滿足強度、剛度條件的驅動橋殼結構，為企業研發新產品提供了理論基礎；河南工程學院郭冬青等人以公共交通車輛驅動橋殼作為參考目標，使用有限元軟件分析了三種典型工況下橋殼的受力與位移情況，并分別進行了橋殼的約束、自由模態分析，得出分析結果以驗證該車型橋殼結構的合理性。
一體化橋殼設計及優化研究進展
隨著有限元模擬方法的成熟發展，驅動橋殼的設計行業也普遍應用該方法進行橋殼零件的靜力學、模態分析等過程。除此之外，還可以設計多種方案進行仿真模擬，在滿足靜力要求的前提下，為橋殼零件的結構優化提出合理的修改措施。
橋殼斷裂失效研究
橋殼零件在實際使用時的受力情況較為復雜，不僅要承受彎矩、扭矩的作用，還有在某些工況下來自地面由車輪傳至橋殼零件的沖擊載荷。根據經驗可知，橋殼零件的壽命與其所承受的平均應力數值大小息息相關，且受到的沖擊載荷應力幅和循環次數越高，壽命就越小。所以，橋殼零件在車輛使用過程中避免不了沖擊載荷的作用，極易在所受載荷較大的區域產生裂紋，并在循環疲勞載荷的沖擊下逐漸擴大，最終導致橋殼零件疲勞斷裂。
展開 摘要：本文以礦車后橋殼的設計為例，介紹了solidThinking Inspire軟件的功能以及應用方法。首先在Altair公司的solidThinking Inspire軟件中建立初始模型，然后進行工況載荷的定義，最終將質量目標定義為30%，得到拓撲模型。在三維軟件中，依據拓撲結構進行詳細的后橋殼結構設計，同時也實現了礦用自卸車后橋殼的輕量化設計。
關鍵詞：solidThinking Inspire 后橋殼 優化設計 輕量化
1概述
礦用汽車主要運行于各種礦山和建筑施工場地，道路級別低，車輛的起動、制動和轉向非常頻繁，再加上負荷大，路面沖擊嚴重，故其工作條件十分惡劣[1]。后橋殼是礦用自卸車的承重和動力源的關鍵部件。它的結構設計在礦用自卸車的研制中占有相當的分量和較大的難度[2]。后橋殼的設計不僅需要有足夠的強度和剛度，而且合理地減輕后橋橋殼的重量也是提高礦用自卸車性能的關鍵因素之一[3]。同時輕量化的趨勢要求各類零部件都在滿足強度要求的情況下質量最小化。本文以礦用自卸車后橋殼的設計為例，應用Altair公司的solidThinking Inspire軟件在概念設計階段對其進行最優的結構探索。根據優化出來的拓撲模型，在三維軟件中進行詳細的后橋殼結構設計。該應用表明Inspire能輔助工程設計人員 獲取較優的拓撲結構，為產品的結構設計打下良好基礎[4]。
2優化設計
2.1初始設計空間
在優化設計開始之前，工程師通過Inspire創建大概的三維模型。礦用自卸車的后橋殼的初始設計空間定義如圖1所示。
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橋殼的最新內容
亞軍：American Axle & Manufacturing (AAM) – 模塊化輕量化橋殼創新方案
AAM 的模塊化輕量化橋殼創新，以單一模塊化設計替代了原先的兩種橋殼結構，有效降低了產品復雜度與成本。通過 Atlair 的多模型優化技術，該設計至多可實現 10% 的減重效果（按年產量 14.5 萬臺計算，每年可減少約 130 萬磅的重量），在重量和強度之間達到平衡。
主要測點位置：1）麥克風位于車橋橋包中心正后方300 mm;2）振動傳感器貼于車橋橋殼正上方平面處。
傳感器采用振動加速度傳感器，測試穩定性較好。因齒輪沖擊能量通過齒輪傳遞至軸承及減速器殼體，再通過橋殼傳遞至車架，因此測點位置放置在橋殼位置可以更精準的評價測試結果。測試臺架如圖2所示。
（4）驅動橋及橋殼應力計算
驅動橋橋殼是汽車上的主要零件之一，驅動車輪上的牽引力、制動力、側向力和垂向力是經過橋殼傳到懸架及車架或車廂上。橋殼既是承載又是傳力件，同時它又是主減速器、差速器及驅動車輪傳動裝置的外殼。在汽車行駛過程中，橋殼承載繁重的載荷，尤其是當汽車通過不平路面時，由于車輪與地面間所產生的沖擊載荷，在設計不當或制造工藝有問題時，會引起橋殼變形或折斷。
圖2 橋殼結構優化前應力云圖
圖3 橋殼結構優化后應力云圖
山東大學崔巖巖等人利用有限元分析軟件計算出該車型驅動橋殼的應力、應變云圖，在保證橋殼整體性能良好的基礎上對其進行優化處理，從而減輕橋殼重量。
在橋殼與主減速器運行的腔體內，增加一款擋油罩，將其安裝在橋殼上，通過螺栓進行連接，在擋油罩底部設計一個圓孔（圖2），當齒輪在轉動時，改進前需要攪動整個橋殼主減腔體下半部分的齒輪油，改進后，只需攪動擋油罩內部的齒輪油，就可減少攪油功率損失。同時，齒輪油可通過圓孔進行腔體內外轉換，以免油溫過高。
彈簧墊圈防松案例
車橋主減速器與橋殼的連接使用10.9級M16×100螺栓，擰緊力矩為（ 280+20 ）N·m，使用高精度電動擰緊機擰緊。在有彈簧墊圈和沒有彈簧墊圈兩種狀態下檢測螺栓擰緊過程中力矩隨轉角的變化。對比力矩轉角曲線，發現在有彈簧墊圈的情況下，一直有約10N·m的預緊力矩；而沒有彈簧墊圈的情況下，螺栓在力矩顯著上升前，力矩處于0N·m狀態。
1 設計分析及結構設計
整體結構包括：橋的承載件（橋殼
3、生產驗證
到目前為止，一汽鑄造技術中心車間已經使用昆騰樹脂和派普樹脂批量生產橋殼、減殼等軍車鑄件，已有2年時間，橋殼、減殼等軍車鑄件表面球化質量穩定，沒有因表面球化衰退引起的橋殼斷裂，并且生產操作方便以及過程控制可行。
轉向橋由前軸、 轉向節、主銷和輪轂等組成，驅動橋由主減速器、差速器、半軸、橋殼等組成。
大多數乘用車采用前置前驅動，前橋成為轉向驅動橋，后橋充當支持橋。部分汽車采用前置后驅動， 因此前橋作為轉向橋，后橋作為驅動橋。
電機通過花鍵配合與減速器連接，減速器通過齒輪傳動將動力傳遞橋殼差速器，進而驅動車輪，電驅橋通過板簧和減振器連接在車身上。
圖1 電驅橋結構布置示意圖
①電機②減速器③電驅橋管④后板簧
1.2 問題描述
本文中電驅橋車型加速到60 km/h 至100 km/h車速范圍內時，車內后排乘客座椅位置處存在明顯的低頻Moan 噪聲。
