基于某汽车驱动桥壳预应力模态灵敏度的优化设计*

张 军

(江阴职业技术学院 机电工程系,江苏 江阴 214405)

0 引 言

汽车的底盘包括传动系统、行驶系统、转向系统和制动系统。而驱动桥在动力传动中起到至关重要的作用。驱动桥主要包括主减速器、差速器、半轴和万向节、桥壳等[1-2]。其中,驱动桥壳主要用于支撑和保护主减速器、差速器、半轴等,使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定。

对于驱动桥壳的设计和分析,国内外很多学者已做了大量的研究。雷刚等[3]利用拓扑优化技术,在满足结构的强度和刚度要求的前提下,对某重型汽车的驱动桥壳进行了轻量化设计;孟佳欣[4]以板簧座附近的结构形状为参考,建立了优化目标函数,在最大垂向力、最大牵引力、最大制动力和最大侧向力的工况下,以应力-强度干涉理论为基础,对结构进行了优化设计;楼益强等[5]为研究驱动桥壳在动态载荷下的应力状况,分析了桥壳各点的应力分步和最大应力点的位置,进行了驱动桥壳变形计算;STEVEN W B[6]基于断裂力学理论对驱动桥壳的破坏进行了研究,发现了断裂主要发生在弹簧挡块与壳体焊接处。

但是,以上对驱动桥壳的分析都是基于对结构做静态、动态分析或优化,并没有考虑模态对于结构的影响。而模态是结构的全局特性,更是结构动力学分析的基础。

本文基于对驱动桥壳的预应力模态低阶频率的优化设计,以提高模态低阶频率为目标,桥壳质量不大于65 kg为约束,研究基于设计参数的模态灵敏度的影响因素,得到最优的结构参数;在此基础上,校核结构的强度和刚度特性。……