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重卡驱动桥壳的疲劳分析

时间:2021-04-25 11:19:29 点击:2103 次 来源:河南凤宝重工科技有限公司
  在重卡汽车行驶的过程中,当驱动桥壳受到的激励频率与驱动桥壳的固有频率相等时,就会导致驱动桥壳产生共振,产生剧烈的振动和噪声,此时动应力和产生的变形会急剧增大,严重时会导致驱动桥壳的应力破坏,有必要在上路之前分析重卡驱动桥壳的振动特性。

重卡驱动桥壳

  重卡汽车振动系统承受路面作用的激励多属于50 Hz左右的垂直振动,驱动桥壳的7~12阶固有频率均高于50 Hz,并且不会因为路面的激励而导致桥壳扭转和弯曲现象的产生。
  因此该驱动桥壳总成满足其动力学性能,同时有较大的应力余量可以进行结构优化,从而实现轻量化。具体分析如下:
  由于驱动桥壳工作在交变的载荷下,疲劳破坏是其破坏主要的形式,零件发生疲劳破坏时,应力往往小于材料的屈服强度和抗拉强度。有限元分析结果表示优化后的驱动桥壳虽然满足刚度和强度的要求,仍然存在疲劳破坏的可能性。因此,在实际的生产之前需要对优化后的驱动桥壳进行疲劳分析,验证优化后驱动桥壳合理性。
  驱动桥壳的疲劳分析使用软件ANSYS nCode DesignLife进行,DesignLife中自动运行雨流法简化载荷并计算封闭应力循环次数,默认选用Miner线性损伤准则进行损伤累积。驱动桥壳的疲劳破坏属于高周疲劳,是低应力、高寿命、高频加载的疲劳,故采用的疲劳分析方法是名义应力法。(参考QC/T 533—1999《汽车驱动桥台架试验方法》)选取满载轴荷的2.5倍进行计算,基于静强度分析结果进行有限元疲劳分析计算。
  驱动桥壳总成中疲劳损伤严重和寿命较低区域主要分布在桥包和板簧座的过渡区域、板簧座与轴管之间的桥壳区域,其损伤值为6.178×10-7,疲劳寿命的小值约为161万次。QC/T 534—1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》[6]118规定试验数据遵循对数正态分布,取中值疲劳寿命≥80万次,更低寿命≥50万次,因此可知,驱动桥壳的疲劳寿命满足标准。