杨彦超王铁张瑞亮

（太原理工大学）

基于变截面的驱动桥桥壳结构优化＊

杨彦超王铁张瑞亮

（太原理工大学）

以某商用车驱动桥桥壳为研究对象，建立该结构的体单元有限元模型；在此基础上对驱动桥桥壳结构的静力、模态性能进行分析与研究，得出应力分布情况和前6阶模态下的固有频率及振型，从而验证了设计的合理性；以该驱动桥桥壳的总体积为目标，以强度性能为约束条件进行结构优化。验证结果表明，优化后的桥壳不仅实现了轻量化，而且应力分布更均匀、结构更合理。

1 前言

驱动桥是汽车的重要组成部分，其不仅把发动机输出的扭矩传递到车轮，还承受车架及路面传递的各种力和力矩，因此驱动桥必须有足够的强度、刚度和疲劳寿命[1]。

目前，国内对驱动桥桥壳的研究分析主要是基于等截面进行的，对变截面桥壳的设计分析及研究比较匮乏。本文以某重型商用车驱动桥桥壳为研究对象，运用CAE技术对驱动桥桥壳结构进行变截面改进。

2 驱动桥桥壳有限元模型的建立

有限元分析结果的可信度直接受分析模型、载荷处理、约束条件和实际工程结构力学特性符合程度的影响，建立有限元分析模型时既要如实反映实际结构的重要力学特性，又要尽量采用较少的单元和简单的单元形态，以保证较高的计算精度和缩小解题规模[2]。

驱动桥桥壳属于板壳结构，主要零件采用等厚度热轧板材冲压成形。由于桥壳几何模型的复杂性，在不影响模型真实性的前提下，建模时忽略不影响分析结果的桥壳细节特征，如钢板弹簧座、加油口、放油口等，并在满足计算精度的前提下进行如下假定[3]：