全浮式半轴的有限元分析(附件)
摘 要 半轴也叫驱动轴。汽车的半轴是传动轴。汽车走起来后需要转弯，两侧车轮的转动是不一样的，一侧快点、一侧慢点，这就要求传动轴上有个差速器。差速器就是让两边的车轮转起来速度不一样的装置，半轴就接在差速器上再接到车轮上。如果按照过去的做法来研究可能非常麻烦，因为半轴的几何形状和作用载荷都极其复杂，所以我们就要用新的研究方法来研究和分析半轴。本次毕业设计运用UG建模并且运用ANSYS进行疲劳强度和应力的分析，首先将半轴模型进行网格划分，再对半轴负载及边界条件的设定，计算求解得出半轴应力分布图和应变分布图，找出半轴比较容易破坏部位，寻找到提高半轴强度的措施。设计半轴时，为了提高疲劳强度应要选用较大的过渡圆角。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内外研究状况 1
1.3课题的主要内容和意义 2
第二章 有限元法及ANSYS和UG的简介 3
2.1有限元法的基本思想 3
2.2有限单元法的基本知识 3
2.3有限单元法的分析步骤 4
2.4 ANSYS的功能 4
2.5 ANSYS的求解过程 5
2.6 ANSYS的优点 5
2.7 UG软件简介................................................................................... 5
2.8产品综述 6
2.9产品优势 6
2.10本章小结.............................................................. 6
第三章 建模 7
3.1半轴简介 7
3.2创建几何模型................................................................................. 7
3.3本章小结....................................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.................................................. 9
第四章 加载约束和后处理 10
4.1材料属性设置 10
4.2有限元网格划分 10
4.3加载约束载荷（DOF） 10
4.4施加扭转载荷 11
4.5应力变形计算求解 13
4.6本章小结 15
第五章 半轴的疲劳强度分析 16
5.1载荷计算 16
5.2疲劳强度分析的相关数据 16
5.3载荷计算求解 17
5.4计算结果 21
5.5本章小结 21
结束语................................................................................ 22
致谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1选题背景
有限元法的基本概念是一个容易的问题取代单调的问题在你回答之前,近年来逐渐应用于汽车半轴和其他部分的设计。确定半轴应力应变状况的方法有两种: 一是利用模拟或模型试验以至零件的实际试验来确定; 二是利用计算来确定。在利用计算来进行强度分析时, 传统的截断简支梁法和连续梁法由于作了太多简化, 因此难以保证计算精度。随着有限元计算技术的发展，用有限元法对半轴进行强度分析已成为半轴设计、校核分析中常用的方法。目前，随着计算机软硬件水平的提高，分析模型的建立渐渐趋向实际，提高了模拟计算的精度，更好地模拟工程实际情况。
随着计算机技术的不断进步和计算能力的不断提高，有限元法得以进入汽车生产设计领域，有限元法的出现给汽车工业带来了很大的优势。
现在有限元分析软件是可以与通用画图软件的集成使用，就是在画图 软件完三维设计后，把三维模型导入到CAE 软件中进行有限元网格划分并且可以分析计算，如果分析的结果不是你想要的或者不满意，你可以重新分析，直到你满意为止，这样就提高了半轴设计效率和水平。本次毕业设计运用到ANSYS中的强大功能，ANSYS是现代产品设计中的高级CAE 工具之一，Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD都能能与ANSYS接口，实现数据的共享和交换。它可以提供很多分析类型，关于半轴设计的主要应用的有：
（1）结构静力分析
ANSYS 程序中的静力分析可以进行线性分析和进行非线性分析，像半轴轴管塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。惯性和阻尼对结构的影响不明显的问题都适合用静力分析。半轴外载荷引起的力，应力和位移等问题都可以解答。
（2）结构动力学分析
动力分析与静力分析不同，要考虑随它对阻尼和惯性的影响和时间变化的力载荷。可以从瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析等不同的方面对半轴进行结构动力学分析。
结构非线性分析
外部负载比例变化结构的非线性结构响应的半轴。静态和瞬态非线性问题可以获得在ANSYS程序,包括单元非线性、几何非线性和材料非线性。
1.2国内外研究状况
有限元法已经在汽车设计乃至整个工业设计中得到了广泛的应用。高校中兰州石化职业技术学院的伏可夫进行了汽车半轴的实验机理的分析和探讨；上海理工大学的吴佳燕、李郝林进行基于ANSYS的主轴系统有限元模型结构的优化；同济大学的章文强、鞠丽娟、吴光强等人从事基于有限元法的半轴强度及疲劳寿命强度的计算；东北林业大学的刘伟东对基于有限元分析的轿车半轴总成优化设计进行研究；西南交通大学和重庆理工大学的贾秋红、廖林清、屈翔、肖燕从汽车半轴非概率可靠模型的区间分析法方面进行研究;合肥工业大学的姜武华、李强基于ANSYS分析软件对重型商用车驱动桥壳进行研究。汽车生产制造领域中福建省三明齿轮箱有限责任公司的董麟章，上海汇众汽车制造有限公司的刘斌、保定长城汽车桥业有限公司]的翟秀敏、上海汽车股份有限公司汽车工程研究院的陆伟领、靳春梅、夏晨翔、现代机械杂志的CHEN Long,WENXiang.long,DING Guo.ping讨论了轴的有限元分析设计，并且取得了不俗的成绩。国内汽车工业的发展也是有目共睹的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内外研究状况 1
1.3课题的主要内容和意义 2
第二章 有限元法及ANSYS和UG的简介 3
2.1有限元法的基本思想 3
2.2有限单元法的基本知识 3
2.3有限单元法的分析步骤 4
2.4 ANSYS的功能 4
2.5 ANSYS的求解过程 5
2.6 ANSYS的优点 5
2.7 UG软件简介................................................................................... 5
2.8产品综述 6
2.9产品优势 6
2.10本章小结.............................................................. 6
第三章 建模 7
3.1半轴简介 7
3.2创建几何模型................................................................................. 7
3.3本章小结....................................
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
.................................................. 9
第四章 加载约束和后处理 10
4.1材料属性设置 10
4.2有限元网格划分 10
4.3加载约束载荷（DOF） 10
4.4施加扭转载荷 11
4.5应力变形计算求解 13
4.6本章小结 15
第五章 半轴的疲劳强度分析 16
5.1载荷计算 16
5.2疲劳强度分析的相关数据 16
5.3载荷计算求解 17
5.4计算结果 21
5.5本章小结 21
结束语................................................................................ 22
致谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1选题背景
有限元法的基本概念是一个容易的问题取代单调的问题在你回答之前,近年来逐渐应用于汽车半轴和其他部分的设计。确定半轴应力应变状况的方法有两种: 一是利用模拟或模型试验以至零件的实际试验来确定; 二是利用计算来确定。在利用计算来进行强度分析时, 传统的截断简支梁法和连续梁法由于作了太多简化, 因此难以保证计算精度。随着有限元计算技术的发展，用有限元法对半轴进行强度分析已成为半轴设计、校核分析中常用的方法。目前，随着计算机软硬件水平的提高，分析模型的建立渐渐趋向实际，提高了模拟计算的精度，更好地模拟工程实际情况。
随着计算机技术的不断进步和计算能力的不断提高，有限元法得以进入汽车生产设计领域，有限元法的出现给汽车工业带来了很大的优势。
现在有限元分析软件是可以与通用画图软件的集成使用，就是在画图 软件完三维设计后，把三维模型导入到CAE 软件中进行有限元网格划分并且可以分析计算，如果分析的结果不是你想要的或者不满意，你可以重新分析，直到你满意为止，这样就提高了半轴设计效率和水平。本次毕业设计运用到ANSYS中的强大功能，ANSYS是现代产品设计中的高级CAE 工具之一，Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD都能能与ANSYS接口，实现数据的共享和交换。它可以提供很多分析类型，关于半轴设计的主要应用的有：
（1）结构静力分析
ANSYS 程序中的静力分析可以进行线性分析和进行非线性分析，像半轴轴管塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。惯性和阻尼对结构的影响不明显的问题都适合用静力分析。半轴外载荷引起的力，应力和位移等问题都可以解答。
（2）结构动力学分析
动力分析与静力分析不同，要考虑随它对阻尼和惯性的影响和时间变化的力载荷。可以从瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析等不同的方面对半轴进行结构动力学分析。
结构非线性分析
外部负载比例变化结构的非线性结构响应的半轴。静态和瞬态非线性问题可以获得在ANSYS程序,包括单元非线性、几何非线性和材料非线性。
1.2国内外研究状况
有限元法已经在汽车设计乃至整个工业设计中得到了广泛的应用。高校中兰州石化职业技术学院的伏可夫进行了汽车半轴的实验机理的分析和探讨；上海理工大学的吴佳燕、李郝林进行基于ANSYS的主轴系统有限元模型结构的优化；同济大学的章文强、鞠丽娟、吴光强等人从事基于有限元法的半轴强度及疲劳寿命强度的计算；东北林业大学的刘伟东对基于有限元分析的轿车半轴总成优化设计进行研究；西南交通大学和重庆理工大学的贾秋红、廖林清、屈翔、肖燕从汽车半轴非概率可靠模型的区间分析法方面进行研究;合肥工业大学的姜武华、李强基于ANSYS分析软件对重型商用车驱动桥壳进行研究。汽车生产制造领域中福建省三明齿轮箱有限责任公司的董麟章，上海汇众汽车制造有限公司的刘斌、保定长城汽车桥业有限公司]的翟秀敏、上海汽车股份有限公司汽车工程研究院的陆伟领、靳春梅、夏晨翔、现代机械杂志的CHEN Long,WENXiang.long,DING Guo.ping讨论了轴的有限元分析设计，并且取得了不俗的成绩。国内汽车工业的发展也是有目共睹的。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1378.html
