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作為主減速器、差速器和半軸的裝配基體，驅(qū)動橋殼是汽車的主要承載件和傳力件，它的使用壽命直接影響汽車的有效使用壽命，合理地設(shè)計驅(qū)動橋殼，使其具有足夠的強度、剛度和良好的動態(tài)特性，減少橋殼的質(zhì)量，有利于降低動載荷，提高汽車行駛平順性和舒適性。因此，對驅(qū)動橋殼進(jìn)行應(yīng)力、變形以及振動等情況進(jìn)行有限元分析具有重要的意義。
本文運用有限元CAE分析的方法，在ANSYS Workbench軟件中建立了某貨車驅(qū)動橋殼的有限元模型，分析了驅(qū)動橋殼在最大垂向力、最大牽引力、最大制動力和最大側(cè)向力四種典型工況下靜態(tài)受力和變形，并對橋殼進(jìn)行了模態(tài)分析，研究了橋殼的固有頻率和振型為橋殼的設(shè)計制造提供參考和指導(dǎo)。
驅(qū)動橋殼在實際使用中的載荷工況比較復(fù)雜，行駛中承受的力有垂直力、水平力和側(cè)向力，靜力分析中主要的載荷工況如下：
此工況為汽車滿載并通過不平路而，受沖擊載荷的工況，這時不考慮側(cè)向力和切向力。此時的橋殼猶如一個簡支梁，橋殼通過半軸套管軸承支于輪毅上，半軸套管的支撐點位于車輪的中心線上，垂直載荷取2.5倍滿載軸荷，載荷施加在兩個鋼板彈簧座上。
此工況為汽車滿載以最大牽引力作直線行駛時的工況，不考慮側(cè)向力。此時左右驅(qū)動輪除作用有垂向反力外，還作用有地而對驅(qū)動車輪的最大切向反作用力(即牽引力)。
此工況為汽車滿載緊急制動時的工況，不考慮側(cè)向力。汽車緊急制動時，左右驅(qū)動車輪除作用有垂直反力外，還作用有地而對驅(qū)動車輪的制動力。
當(dāng)汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時，會產(chǎn)生一個作用于質(zhì)心處的很大的離心力，即側(cè)向力。當(dāng)它達(dá)到地而給輪胎的側(cè)向反作用力的最大值即側(cè)向附著力時，汽車處于側(cè)滑的臨界狀態(tài)，側(cè)向力一旦超過側(cè)向附著力，汽車就側(cè)滑。我們考慮此臨界狀態(tài)，此時驅(qū)動橋的全部載荷由側(cè)滑方向一側(cè)的驅(qū)動車輪承擔(dān)。
驅(qū)動橋橋殼結(jié)構(gòu)是一個極為復(fù)雜的組合結(jié)構(gòu)，在實際結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上有效地建立簡化而正確的有限元模型，是保證有限元分析準(zhǔn)確的首要條件。本文利用Catia軟件建立了驅(qū)動橋殼的三維模型，轉(zhuǎn)換為文件后將模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench軟件中，進(jìn)行網(wǎng)格化分，選用四而體10節(jié)點92號單元，單元尺寸大小5mm。
驅(qū)動橋殼本體材料為8mm厚的09SiVL-8汽車大梁鋼板，彈性模量為2.1x105 MPa，泊松比為0.3，材料密度為7850kg/m。材料許用應(yīng)力為610MPa。半軸套管的材料為40Cr，彈性模量為2.1x105 MPa，泊松比為0.3，材料密度為7850kg/m。材料許用應(yīng)力為650MPa。
在已建立的有限元模型的基礎(chǔ)上，在ANSYS Workbench軟件中對汽車在四種典型工況下的強度進(jìn)行了有限元分析。
垂向力平均施加到板簧座上的各個節(jié)點；約束橋殼兩端車輪輪距處的節(jié)點Y,Z方向的平動和繞X方向的轉(zhuǎn)動；約束橋殼中央節(jié)點Z方向的平動，以消除橋殼的剛體位移。
橋殼最大變形量發(fā)生在左右輪毅處，其值為1.7613mm，這主要是因為半軸套管的材料硬度偏軟造成的。每米輪距變形量為：1.7613/2.3059=0.764mm/m，《汽車驅(qū)動橋臺架試驗評價指標(biāo)》規(guī)定滿載軸荷時每米輪距最大變形不超過1.5mm/m，可見該型橋殼的每米輪距變形量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，故其垂直彎曲剛度滿足要求。
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