基于Optistruct的某皮卡汽车后桥壳轻量化优化研究

【目的】为研究某新款皮卡汽车后桥壳的静态特性及轻量化优化问题,【方法】采用有限元平台仿真与台架试验结合的研究方法。首先,在Hypermesh软件建立具有高计算精度的有限元模型;其次,使用ABAQUS仿真平台分析了桥壳在满载工况下的应力及位移,确定了危险截面位置;随后,通过Optistruct优化模块对桥壳和钢板板簧座等零部件进行了尺寸优化;最后,通过垂直弯曲静刚强度台架试验验证了轻量化优化的可靠性。【结果】有限元分析结果表明,桥壳的危险截面位于钢板板簧座与桥壳连接处,最大应力和变形量分别为307.20 MPa和1.440 mm。Optistruct尺寸优化后的桥壳重量由59.07 kg降低至52.55 kg,减重率11.04%。应力上升至310.10 MPa,但仍小于桥壳材料45钢的屈服强度355.00 MPa,变形量小于标准1.400 mm。台架试验结果表明,桥壳通过垂直弯曲静刚强度试验,符合汽车驱动桥台架试验标准。【结论】所建立的有限元模型具有较高的准确性,仿真结果与台架试验结果高度接近。经Optistruct优化后的桥壳具有良好的力学行为表现,该模块在桥壳轻量化优化方面具有较高的可靠性。

电动汽车驱动桥壳轻量化设计

为降低某型电动汽车驱动桥壳的质量,建立了电动汽车驱动桥壳的三维建模并进行有限元分析;对最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力4种典型工况进行仿真分析,结果表明,在4种工况下强度和刚度均符合要求,并存在一定余量;对桥壳进行模态分析,获取7~12阶固有频率和相应模态振型,采用响应面法对驱动桥壳进行轻量化设计。优化后驱动桥壳的整体质量降低了14.86%,与优化前静力和模态分析结果对比验证,强度、刚度及振动特性均满足要求,证明了优化方法的有效性。

基于大型农业机械的后桥壳体深孔加工装置设计

后桥壳体类零件是减速器、差速器、半轴、齿轮装配的基体,主要起到支承保护作用,应用十分广泛,为解决大型农业机械的后桥壳体零件上深孔加工存在的振动难题,设计了后桥壳体深孔加工装置。在分析了后桥壳体零件的加工要求及结构工艺性后,结合机械结构、液压、机械制造相关理论设计了该装置,由刀杆装置、液压弹性活动顶尖装置、工件定位装夹装置、液压装置4部份组成。针对后桥壳体零件的深孔加工时刀杆伸出太长,刀杆容易产生弯曲变形,加工时产生振动的问题,设计的装置采用液压弹性顶尖,加工时顶尖顶住刀杆左端,减轻了刀杆径向力的影响,避免了刀杆弯曲变形和加工时振动的产生,从而提高了零件的加工精度;刀具转速和刀具进给速度也可以相应调高,并且在刀杆上同时安装了粗、精加工刀具,深孔可以一次加工完成,使用新装置后,深孔的加工时间由40 min减少到2 min左右,加工效率提高了20倍。

基于ABAQUS电驱动系统减速器装配桥壳轻量化设计研究

以电驱动系统减速器装配桥壳为研究对象,采用CATIA软件建立三维数字化模型,利用ABAQUS软件进行有限元分析,实现减速器装配桥壳的强度分析以及工况计算,通过铝镁合金材料和球墨铸铁材料的强度分析比较,在假设条件下,均能够满足强度要求,而且材料AlMg5比材料QT400-18重量减轻达到60%,为电驱动系统减速器装配桥壳进行轻量化研究提供重要的分析支持。

重卡桥壳轴向环向补料液压胀形内压加载路径的确定

轴向环向补料液压胀形变形过程复杂,合理的加载路径确定困难,成形时易发生失稳起皱及胀裂。通过变形分析,揭示了轴向环向补料液压胀形两个阶段各典型位置发生变形所需内压的变化规律,确定了线性增压—恒压—线性降压的加载路径,推导出各阶段的内压计算公式,给出了上控制模平面高度与最大扩径量的关系。针对某载荷10 t重卡桥壳,通过有限元模拟及工程试验验证了加载路径的正确性,揭示出加载路径线性降压段的降压系数、上控制模高度系数对管坯成形质量的影响,确定了二者的合理范围,消除了失稳起皱及开裂的隐患。

基于田口-灰色关联法的驱动桥壳多目标优化设计

针对传统方法对驱动桥壳进行结构设计时,产品存在部分性能冗余的问题,本文提出一种结合田口法和灰色关联法的驱动桥壳多目标优化设计方法。以驱动桥壳结构参数为设计变量,桥壳刚度、强度和动态性能为优化目标,采用田口法正交试验设计实验方案,利用有限元法进行驱动桥壳典型工况的仿真分析,在试验数据信噪比分析的基础上结合灰色关联法对驱动桥壳进行多目标优化,得到最优结构参数组合。研究结果表明,优化后驱动桥壳的上述优化目标性能得到提升,验证了联合优化方法的有效性。

电动汽车三段式驱动桥桥壳有限元分析

为了实现电动汽车驱动桥桥壳轻量化,对动力总成外壳为铝合金材料的三段式驱动桥桥壳进行有限元分析。首先,对桥壳4种工况进行受力分析,获取桥壳外部载荷;其次,用UG软件建立桥壳几何模型,简化后导入ANSYS Workbench软件建立桥壳有限元模型;最后,对4种工况下的桥壳有限元模型进行约束和施加载荷,求解得桥壳的应力和位移分布规律。结果表明:4种工况下驱动桥桥壳满足强度、刚度要求,为三段式驱动桥桥壳结构设计提供了参考。

汽车桥壳通气孔空间位置尺寸检具设计与应用

汽车桥壳通气孔空间位置尺寸使用标准量具或普通测量方法无法直接完成测量,而常规的检测方法其检测过程十分繁琐、复杂,检测时间长,需由专人进行检测,不适用于批量生产零部件的检测。通过对桥壳结构和通气孔位置尺寸特点分析,设计并制造了通气孔位置尺寸检测检具,并成功应用于桥壳通气孔位置尺寸检测,其检测过程简单快捷、检测精度满足实际生产要求、检测效率得到显著提高。

基于RSM和NSGA-Ⅱ的驱动桥壳变截面多目标优化

以某商用车驱动桥壳为研究对象,为提高其综合性能,利用响应面法(RSM)与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)相结合的方法对桥壳变截面进行多目标优化。基于Creo建立桥壳参数化模型,联合Workbench对其进行静力学和模态有限元仿真,以参数灵敏度分析筛选后的桥壳变截面为设计变量,以桥壳最大变形量、1阶频率和质量为优化目标,采用中心复合试验设计(CCD)方法生成样本空间,基于样本数据构建反映试验因素与性能指标关系的2阶响应面模型并进行拟合精度验证;利用NSGA-Ⅱ对桥壳变截面进行多目标优化,获得满足条件的Pareto前沿解。研究结果表明:优化后的驱动桥壳在性能指标满足设计要求的前提下,质量减轻6.61%,最大变形量减小7.28%,1阶频率提高2.23%。

一体化奥贝球墨铸铁桥壳的工艺开发

介绍了商用车一体化奥贝球墨铸铁桥壳铸件的结构及开发目标,详细阐述了该铸件的生产试验过程,最后指出:(1)使用树脂砂车间现有设备、模具,通过铸态试验及热处理试验,可生产出合格的一体化奥贝球墨铸铁桥壳铸件;(2)通过对一体化奥贝球墨铸铁桥壳进行台架试验、路试及用户试验验证,与铸钢桥壳相比,单件桥壳质量降低80 kg,成本降低130元左右,小批量生产废品率低于5%。

基于Workbench货车驱动桥壳多工况受力分析

驱动桥是汽车动力总成系统和承载系统的重要组成部分,文章以某型货车驱动桥壳为研究对象,运用UG建立三维模型,针对货车行驶过程中的最大垂向力工况、最大牵引力工况、最大制动力工况及最大侧向力工况进行仿真受力分析,得到不同工况下驱动桥壳的受力状况。运用Workbench对四种工况进行仿真分析,通过添加材料属性、进行网格划分、施加合理的边界条件,分别得到相应工况下的最大等效应力及最大变形量。通过对四种工况分析与对比得出,最大制动力工况及最大侧向力工况下应力较大,设计时应充分考虑这两种工况的受力;侧向力工况下变形最大,驱动桥壳容易发生应力破坏的位置为半轴套筒及弹簧固定座与桥壳本体连接位置,应对这两位置进行合理布置,研究结果为驱动桥壳的设计提供了参考。

电动小型货车驱动桥壳的有限元分析

本文以某型号电动货车为研究对象,分析了驱动桥壳在三种极限工况下的受力特点。运用SolidWorks软件绘出驱动桥壳的简化三维模型,然后转化为STEP文件导入ANSYS软件中进行材料定义、网格划分生成有限元模型。基于此模型进行三种极限工况下的有限元分析,得出相应工况下的应力应变云图。并分析仿真结果,可得桥壳在三种极限工况下的变形和应变满足强度和刚度要求。

汽车桥壳液压胀形工艺增压系统设计

目的:为稳定提升汽车桥壳制造质量,需要对相关液压胀形工艺展开详细分析;方法:将位移控制作为管坯的内部压力主要控制方法,对汽车桥壳液压胀形的增压系统进行优化设计;结论:采用位移控制与压力控制的双重管坯内部压力控制方案,可以获得基本匹配满足汽车桥壳的制造标准的汽车桥壳产品;结果:在设计汽车桥壳液压胀形增压系统时,合理提升汽车桥壳液压胀形处理质量。

驱动桥主减速器壳体渗油问题分析及解决

针对某驱动桥主减速器壳体在承载系耐久试验中出现的接合面渗油问题,基于有限元分析方法,对主减速器壳体密封性能进行分析,确定了接合面错移量大导致密封胶剪断为渗油现象的主要原因,并在工装已投无法大范围改动的前提下,从减小接合面错移量和防止密封胶剪断两个方向的对策出发寻找解决方案。改进后的方案经过试验验证,主减速器接合面未发生渗油现象。所建立的解决思路对预防和解决主减速器壳体渗油具有一定的工程应用价值。

胀压成形重型货车桥壳设计及扭转工况性能分析

重型货车桥壳尺寸大、承载重,桥包部分受力复杂,在开发试验及工程应用中存在开裂现象。本文中提出了无缝钢管胀压成形的重型货车桥壳设计方法,给出了胀压成形工艺流程;设计并试制出1∶1的轴荷11.5 t重型货车桥壳样件,通过胀压成形过程的有限元模拟,揭示了桥壳的壁厚变化以及后盖过渡圆弧面的应力分布规律,揭示出桥包的变形强化系数达到1.37~1.61。通过在桥壳样件上推力座施加65 kN纵向力的扭转工况静强度模拟及试验,揭示出桥包部分的切向应变和法向应变最大为317με、每米轮距的最大纵向变形小于0.91 mm,并给出了桥包前平面高出两侧宽度、无缝钢管壁厚的设计依据。基于实车采集载荷谱下进行扭转工况的疲劳试验,胀压成形桥壳样件经过5个阶段共计141.9万次的循环,仍保持完好未失效。研究结果表明,无缝钢管胀压成形的重型货车桥壳质量轻、强度刚度高,为彻底解决桥包的失效问题提供了重要参考。

新能源车电驱桥桥壳CAE仿真分析

针对某新能源商用车电驱桥桥壳的设计方案,进行了强度、刚度以及模态有限元分析,以验证电驱桥桥壳设计的合理性。首先在CATIA软件中建立桥壳的三维实体造型;基于HyperWorks有限元分析方法,依据台架试验标准,对桥壳进行了静力分析,得出垂直载荷、制动、侧滑3种工况下桥壳的应力与关注点位移情况;最后的模态有限元分析得出桥壳低阶自振频率较高,实际行驶中一般较难引起共振。CAE仿真分析结果表明,电驱桥桥壳的强度、刚度满足设计要求,并且具有良好的抗振性。

屈服强度650 MPa级高强高韧桥壳钢研制

桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一,实验室研制的650QK采用中碳系成分设计,且添加微量Nb、Ti、V合金元素,组织为细小均匀的铁素体、珠光体和贝氏体,晶粒度为12~13级,屈服强度在664~671 MPa,抗拉强度在762~794 MPa,延伸率为20.0%~21.5%,冷弯性能良好,低温冲击韧性良好,-60℃低温冲击韧性达到127 J,韧脆转变温度低于-60℃,疲劳极限强度为270 MPa,材料的综合机械性能良好,为工业化生产提供了材料的基础性能技术指标。

重卡桥壳D形横截面预成形管坯轴向-环向补料液压胀形研究

在大尺寸重卡桥壳胀压成形试验中,近似回转体预成形管坯充液压制成形后的桥壳管件,中部桥包壁厚减薄率大、后盖存在开裂。为此,设计了D形横截面的预成形管坯及轴向-环向补料液压胀形工艺,分析了轴向补料、轴向-环向补料阶段的应力状态及变形特征,推导出不同变形区的塑性变形条件以及中间横截面典型特征点环向应力的表达式。针对某载荷10 t重卡桥壳,进行了D形截面管坯液压胀形有限元模拟,揭示了各变形区的正应力、剪应力的变化规律以及金属沿环向的流动规律。进行了重卡桥壳胀压成形生产试验,成功制备出D形截面预成形管坯,成形性良好,金属环向流动量及壁厚分布与模拟结果吻合,壁厚相对减薄率明显降低;充液压制成形后的桥壳管件,中部桥包部分壁厚增加,消除了后盖开裂隐患,而且切除的附件前盖减少15.64%。

汽车桥壳液压胀形工艺增压系统设计

液压胀形是制造管壳类零件的一种先进成形方法。在分析汽车桥壳液压胀形工艺的基础上,设计了双级增压系统以实现液压胀形过程中低压快速充液、补液增压、高压校形以及快速泄压的工作要求。确定了压力控制路径和增压器位移路径,给出了基于位移控制为主、压力控制为辅的控制策略,并进行了生产性试验,得到了成形性较好的液压胀形汽车桥壳管件。

基于驱动桥壳半轴套管再制造的镀层性能分析与研究

为了研究驱动桥壳再制造沉积镀层的工艺性能,在40Mn基材的半轴套管表面采用电刷镀方法形成再制造修复层,选用线切割技术制备镀层和基体试样,分别利用金相显微镜观测了镀层和基体的微观形貌、采用硬度测试计验证了镀层和基体的硬度分布、使用X射线衍射仪进行了试样的物相分析。结果表明:在再制造沉积层的最大可镀范围内,镀层和基体结合可靠、镀层硬度优于基体、沉积镀层中未引入过多其它杂质元素,镀层性能可以满足再制造的使用性能要求。