论文总字数：27344字

摘 要

驱动桥壳是用来支承保护主减速器、差速器和半轴等部件，并通过悬架和轮毂的安装使左右驱动轮的相对位置得到固定。同时与从动桥一起支承车架及其上部件的质量，以承受车轮传来的地面反作用力和力矩直至传给车架。传统方法分析桥壳需要耗费太多资源。有限元模拟分析可以减少不必要的资源浪费，减少成本消耗，同时缩短研发时间。

本次毕业设计通过设计参数选择驱动桥壳的结构，通过UG软件建模后利用Ansys Workbench 软件导入UG建立的驱动桥壳进行静力学分析及模态分析。在分析之后对建模进行优化修改，再次导入到Ansys Workbench进行分析与之前分析结果比较，得到结论。

本次毕业设计的优点是通过Ansys软件分析，可以更快捷的得到结论。

关键词：驱动桥壳；优化设计；有限元；

Optimal design of an automobile drive axle housing based on finite element method

Summary:

The drive axle housing is used to support and protect the main reducer, differential and half shafts, and the relative position of the left and right drive wheels is fixed by the installation of the suspension and the hub. At the same time, it supports the mass of the frame and its upper parts together with the driven bridge to withstand the ground reaction force and moment from the wheels until it is transmitted to the frame. The traditional method of analyzing the axle housing requires too much resources. Finite element simulation analysis can reduce unnecessary waste of resources, reduce cost consumption, and shorten development time.

This graduation project selects the structure of the drive axle housing through design parameters, and uses Ansys Workbench software to import the drive axle housing established by UG for static analysis and modal analysis after modeling through UG software. After the analysis, the modeling was optimized and modified, and then imported into Ansys Workbench for analysis and comparison with the previous analysis results, and a conclusion was obtained.

The advantage of this graduation project is that through Ansys software analysis, conclusions can be obtained more quickly.

Keywords: drive axle housing; optimized design; finite element;

目 录

摘 要 IV

关键词 IV

ABSTRACT V

KEY WORDS V

1 概述 1

1.1 项目研究的背景和意义 1

1.2 项目国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 1

1.2.2 国外研究现状 1

2 驱动桥的结构及功用 2

2.1 驱动桥的分类与结构 2

2.2 驱动桥的功用 3

3 驱动桥结构选择及设计 3

3.1 设计参数 3

3.2 驱动桥结构方案的选择 3

3.3 主减速器设计 4

3.3.1 主减速器结构设计 4

3.3.2 主减速器参数与计算载荷的确定 7

3.3.3 锥齿轮强度计算 8

3.4 差速器设计 9

3.4.1 差速器的结构设计 10

3.4.2 差速器齿轮参数选择 10

3.4.3 差速器齿轮强度计算 12

3.5 半轴设计 12

3.5.1 半轴的结构设计 12

3.5.2 半轴强度计算 13

3.6 驱动桥壳设计 14

3.6.1 驱动桥壳结构设计 14

3.6.2 驱动桥壳强度计算 14

4 建立三维模型 16

4.1 UG软件介绍 16

4.2 主减速器三维建模 17

4.2.1 主减速器主动齿轮 17

4.2.2 主减速器从动齿轮 18

4.3 差速器UG建模 19

4.3.1 半轴齿轮 19

4.3.2 行星齿轮 21

4.3.3 行星齿轮轴 21

4.3.4 差速器外壳 22

4.4 半轴的UG模型 23

4.4.1 建立花键 23

4.4.2 长杆部分的建立 24

4.4.3 建立凸缘部分 24

4.5 驱动桥壳UG模型建立 25

4.5.1 半轴套管及凸缘部分的建模 25

4.5.2 桥壳主体建模 25

4.5.3 过渡区域建模 26

4.5.4 弹簧座建模 27

4.6 模型的装配 27

5 驱动桥壳的有限元分析 28

5.1 ANSYS软件简介 28

5.2 驱动桥壳的静力学分析 28

5.2.1 建立分析项目 28

5.2.2 导入集合体 28

5.2.3 添加材料库 28

5.3.4 网格划分 29

5.3.5 施加载荷及约束 29

5.3.6 结果后处理 30

5.4 驱动桥壳的模态分析 32

6 驱动桥壳的优化 35

6.1 优化方案 35

6.2 优化后的驱动桥壳模型 35

6.3 优化后的驱动桥壳的有限元分析 35

6.3.1 静力学分析 35

6.3.2 模态分析 37

6.4 结论 39

7 总结与展望 39

7.1 总结 39

7.2 展望 39

致谢 41

参考文献： 41

第一章 概述

1.1 项目研究的背景和意义

国家统计局发布2020年值显示，2020年底全国民用汽车保有量2.81亿辆，比2019末增加114万。随着汽车保有量的逐年增长，汽车的发展也越来越注重节能、安全、环保等方面。汽车的轻量化对传统汽车，亦或者是纯电能类的汽车，都是一项非常必要的技术，同时也需要减少燃油消耗，保护环境。

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