摘 要

后桥，就是指车辆动力传递的后驱动轴组成部分。它由两个半桥组成，可实施半桥差速运动。其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外在汽车的行驶过程中还会承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。了解它的性能对于汽车的安全性和可靠性是非常重要的，而后桥的静力分析是其他工作的前提；后桥的制造难免会有缺陷，而疲劳破坏会使这些微裂纹延伸、扩展直至部件的破坏，所以对后桥进行疲劳分析也是必不可少的；汽车行驶中受到轮胎和路面之间产生的激励，利用模态分析得到后桥的固有频率和对应阵型可以有效规避共振的发生。应用有限元软件对汽车零部件进行分析已经成为汽车研发过程中的重要手段，本文先用CAD软件UG建立后桥的几何模型，再导入到ANSYS中建立后桥的有限元模型，输入材料的属性、进行网格划分及输入约束处理和加载信息；对后桥进行垂直载荷工况下的静力分析，找出部件危险部位；然后应用ANSYS后处理的疲劳模块对后桥进行疲劳分析，得出疲劳耗损系数；最后对后桥进行模态分析。整个过程对汽车后桥的研发有一定的指导意义。

关键词：静力分析；S-N 曲线；疲劳耗损系数；模态分析

Abstract

Rear axle, means the rear drive shaft part of the vehicle power transmission. It consists of two half-bridge composed of half-bridge may be implemented differential movement.Its basic function is to increase the torque came from the drive shaft or the transmission, and a reasonable allocation of power to the left and right wheels.Also bear vertical forces , longitudinal force and lateral force between the road surface and the frame or body.It is very important to know its performance for the car's safety and reliability,followed by static analysis of the bridge is a prerequisite for other work.Manufacturing rear axle will inevitably have defects, and fatigue damage will extend these microcracks and extended until the destruction of parts, so the rear axle fatigue analysis is essential.A car driving by the stimulus generator between the tire and the road surface, the use of modal analysis to obtain the natural frequency of the rear axle and the corresponding formation can effectively avoid resonance.Finite element analysis software for automotive parts and components has become an important means of automobile R amp; D process.This paper first established the geometry of rear axle by CAD software UG , and then imported into the ANSYS forming the finite element model of rear axle.Input material properties, meshing and input constraint processing and loading information.The static analysis of the rear axle under the condition of vertical load is carried out to find out the dangerous part of the component.Then applying ANSYS Fatigue module processed on the rear axle fatigue analysis to obtain fatigue wear coefficient.Finally, the rear axle modal analysis.The whole process has a certain guiding significance to the research and development of automobile rear axle.

Keywords: Static analysis; S-N Curves; Fatigue wear coefficient ; Modal analysis

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 汽车后桥简介 1

1.1.1 汽车驱动桥的组成 1

1.1.2 汽车后桥的原理简介 5

1.2 后桥国内外研究现状 6

1.2.1 技术含量现状： 6

1.2.2 开发模式现状： 6

1.2.3 技术创新现状： 6

1.2.4 CAD应用现状： 6

1.3 疲劳介绍 7

1.3.1疲劳发展历史 7

1.3.2 疲劳的定义 7

1.4 有限元介绍 8

1.4.1 有限元方法在汽车工业中的应用 8

1.4.2 ANSYS软件介绍 9

1.5 本文研究的主要内容 9

第2章 后桥模型建立与分析计算结果 10

2.1 后桥几何模型的建立 10

2.1.1 后桥几何模型的简化处理 10

2.1.2 后桥几何模型 10

2.2 有限元模型的建立 11

2.2.1 几何模型的导入 11

2.2.2 材料属性及网格划分 12

2.3 后桥约束及载荷施加 13

2.4 计算结果分析 14

第3章 后桥疲劳寿命及模态分析 17

3.1 疲劳寿命分析 17

3.1.1 疲劳寿命分析简述 17

3.1.2 模型相关信息输入 17

3.1.3 疲劳分析结果 18

3.1.4 疲劳分析结论 18

3.2 模态分析 19

3.2.1 模态分析概述 19

3.2.2 驱动桥壳模态分析求解及结果 19

3.2.3 模态分析小结 24

第4章 结论 25

4.1 主要研究内容 25

4.2 结论与展望 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 汽车后桥简介

汽车后桥就是汽车后面的那根桥，在左右轮之间。一般轿车为前驱，后桥只起着承载的作用；而大型车辆如货车、大客车为后驱，这时后桥除了起承载作用，还起着驱动左右轮的作用，是传动系的重要组成部分，这里的后桥就是驱动桥。本文研究的后桥也是驱动桥，图1.1为汽车后桥的实物图：

图1.1 后桥实物图

1.1.1 汽车驱动桥的组成

驱动桥主要由主减速器、半轴、差速器和驱动桥壳等组成。

主减速器

主减速器的功能是把传动装置或变速器传来的转矩进行增大，与此同时，降低转动速度、改变转矩的传递方向。以确保汽车的驱动力足够、速度也是合理的。主减速器可以说是后桥的心脏，它直接影响到汽车行驶时后桥的噪音和平稳性等方面。

一般情况下，可以把主减速器分为单级式主减速器和双级式主减速器两种，这是根据参与减速传动的齿轮副数目不同来分的。