目 录
1 绪论 ................................................................................................................................ 3
1.1课题研究背景 ....................................................................................................... 3 1.2 国内外汽车研究现状与发展趋势 ...................................................................... 3
1.2.1国外汽车的发展 ......................................................................................... 3 1.2.2国内汽车的发展 ......................................................................................... 4 1.3 本论文研究的主要内容与技术方案 .................................................................. 5 1.4驱动桥的结构组成 ............................................................................................... 5
1.4.1功用 ............................................................................................................. 5 1.4.2组成 ............................................................................................................. 6 1.4.3驱动桥的类型 ............................................................................................. 7 1.5主减速器 ............................................................................................................... 9
1.5.1功用 ............................................................................................................. 9 1.5.2类型 ............................................................................................................. 9 1.5.3主减速器的构造与工作原理 ..................................................................... 9 1.6驱动桥壳 ............................................................................................................. 11
1.6.1功用 ........................................................................................................... 11 1.6.2分类 ........................................................................................................... 12 1.7金杯SY6474的相关基本参数 .......................................................................... 12 1.8有限元法基本原理 ............................................................................................. 13
1.8.1有限元法基本思想 ................................................................................... 13 1.8.2有限元分析问题的基本步骤 ................................................................... 13 1.8.3有限元网格划分方法与基本原理 ........................................................... 14 1.8.4有限元法的优点 ....................................................................................... 17 1.9计算机软件的选择 ............................................................................................. 17
1.9.1ANSYS软件简介 ...................................................................................... 17 1.9.2PRO/E软件简介 ........................................................................................ 18
2 汽车主减速器壳的建模 .............................................................................................. 20
2.1主减速器壳的结构特点 ..................................................................................... 20 2.2利用PRO/E实现主减速器壳的三维建模 ........................................................ 20
2.2.1 生成底部造型 .......................................................................................... 20 2.2.2生成顶部造型 ........................................................................................... 21 2.2.3处理内部细节 ........................................................................................... 24
2.2.4完成主减速器壳的三维造型 ................................................................... 25 2.3PRO/E文件导入ANSYS .................................................................................... 26 3汽车主减速器壳的静力分析 ....................................................................................... 27
3.1结构静力学分析概述 ......................................................................................... 27 3.2主减速器壳的静力分析 ..................................................................................... 27
3.2.1模型参数 ................................................................................................... 27 3.2.2网格划分 ................................................................................................... 27 3.2.3约束和载荷 ............................................................................................... 30 3.2.4主减速器壳静力分析结果评价 ............................................................... 31
4主减速器壳的模态分析 ............................................................................................... 37
4.1模态分析的概述 ................................................................................................. 37 4.2主减速器壳的模态分析 ..................................................................................... 37
4.2.1模型参数 ................................................................................................... 37 4.2.2网格划分 ................................................................................................... 37 4.2.3约束 ........................................................................................................... 38 4.2.4汽车主减速器壳的模态分析结果评价 ................................................... 39 4.3改进方案 ............................................................................................................. 42 5 结论 .............................................................................................................................. 46 谢辞 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 参考文献 .......................................................................................... 错误！未定义书签。 外文资料 .......................................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论
1.1课题研究背景
自从世界上诞生第一辆汽车以来，经过一百多年的发展，汽车已经成为人类文明史上科技进步的一大标志。改革开放以来，特别是近几年我国汽车工业发展势头强劲。目前已经成为世界第三大汽车生产国和汽车消费国，尽管如此，与国际汽车产业先进水平相比，中国汽车产业所具备的竞争力尚不够全面，中国汽车产业与世界汽车强国在若干指标上有较大差距。随着入世以后各种保护性措施的取消，中国汽车产业会面临严峻的考验和挑战。中国要成为真正的世界汽车强国关键是要充分发挥制造业和汽车工业的规模优势；努力增强产品自主开发能力和技术创新能力；形成自己的技术特色和车型特色。
主减速器（或叫主传动）是汽车驱动桥的重要组成部分，主要由主动螺旋伞齿轮组件、主减速器壳体（也有的叫托架）组件、差速器组件和从动螺旋伞齿轮组件等零部件组成，其主要功能是降低传动系的转速、增大传动系的转矩并改变转矩的方向，把纵置发动机的转矩传递到横置的两根驱动桥的半轴上。其中，主减速器壳体组件为汽车底盘重要零件之一，主要对差速器组件及主、从动螺旋伞齿轮组件起定位和支承作用。在汽车行驶的过程当中，主减速器壳主要承受轴承传递的径向和轴向力，是一个结构和受力复杂的组件。它不仅要求有足够的强度和刚度，而且壳体的结构特性对汽车的安全性影响很大。日本、欧洲等发达国家在汽车主减速器壳的开发中普遍采用有限元分析、虚拟实验、动态测试等现代设计分析技术，设计制造的汽车在性能稳定性、可靠性方面有明显优势。而我国主减速器壳的开发技术还是个空白，各个汽车企业只有仿造和局部修改，不具备开发能力和手段。对主减速器壳的结构有限元分析、动态模拟仿真、动态测试都没有开展，对壳体的强度、刚度和振动特征心中无数，凭经验和感觉进行模仿修改设计，与国际水平差距很大。主减速器壳的疲劳受损和磨损成为长期困扰我国汽车制造业产品质量的瓶颈。壳体受损主要是受传动系的振动，行驶过程中路面激励产生的振动等多种因素综合影响形成，这就需要对壳体进行理论分析，实验研究及路试在线测试。
日本汽车工业也经历过从仿制到自主开发创新的过程，而成为当今世界汽车高技术的代表，我国汽车工业现处于后仿之阶段，必须尽快走向自主开发创新，通过汽车企业与高校、科研院所的紧密结合，建立多层次的产品开发体系和高水平的汽车共性技术研究、实验、开发平台。这不仅是世界汽车技术先进国家的成功经验，也是我国汽车工业走向自主创新开发的必由之路。
1.2 国内外汽车研究现状与发展趋势
1.2.1国外汽车的发展
汽车是数量最多、最普及、活动范围最广泛、运输量最大的现代化交通工具。没有哪种机械产品像汽车那样对社会产生如此广泛而深远的影响。
汽车虽然诞生在欧洲，但从20世纪初至70年代数10年间，美国汽车工业一直遥遥领先。日本汽车工业在60、70年代迅猛发展，后来者后上，先后超过意、英、法、德等老牌汽车工业国，并曾于1980-1993年期间超过美国而跃居世界第一位。
在国际汽车市场上，各生产厂家都面临巨大的竞争压力。用户对质量、舒适度和安全性都提出了高标准的要求。
这实际上就是要求设计的汽车恰如其分地适合不同的用途，并以有竞争性的成本和速度制造出来。只有这样，一个汽车厂才能在激烈的竞争中获胜。所以，当对成本问题给予应有的考虑时，也应该探索革新和采用现代化制造技术的可能性，以便使新生产出的各种型号的汽车都能达到质量标准、生产率和多品种的目标。同时，，也应满足缩短试制周期的需要。这就要求能在更短的时间内，完成全部的更为复杂的制造工艺过程。
因此，发展的重点是实现制造过程的计算机辅助工艺计划、控制和管理，并采用自动化的生产系统，以使产品质量达到高度的一致性。自动化的生产控制和质量管理系统，可提供有关制造状况的最新数据，并能直接指出制造故障的原因。
1.2.2国内汽车的发展
到2005年，我国汽车品牌总数为355个，其中自主品牌为245个，占总品牌数69%。2005年国内自主品牌汽车市场份额为62.9%，比2004年上升了3.4%，合资品牌市场份额31.7%，比2004年下降到9.4%。
总体上看，自主品牌的汽车已经占有相当的优势，特别是在载重汽车和客车方面更为明显。2005年汽车销量为575.82万辆，自主品牌销量为 362.19万辆，占总销量的62.9% 。在载货车上，自主品牌的优势在于中型载货汽车上，国际上中型载货汽车不属重要产品，产量很低，我国由于地区广阔，农村和偏远地区需求很大，所以这方面优势仍会保持发展下去。在客车上自主品牌的产销量已居绝对优势。因为客车基本上属于劳动密集型和科技型并存的产品，国际上已将客车制造转向发展中国家，所以逐步的造就了中国成为客车产量居世界第一的大国地位，而且客车的研发能力也比较好，可以说已接近于国际先进国家的水平。
但载重汽车和客车产业主要问题在于底盘的水平还比较低，和国际先进水平还有不少差距，还要一些关键零部件也是这样，这是我们努力改进的方向，特别对大的重型货车我们与国际水平差距仍较大。
我国汽车产品的品种档次、技术含量与急剧增长的产量相比不协调，且汽车企业尚未形成自主的产品开发能力。我们必须抓住机遇，努力提高产品的技术含
量，开发出具有自己特色的过硬品牌，缩小同世界先进技术水平的差距。
[2]
1.3 本论文研究的主要内容与技术方案
本课题基于有限元分析软件ANSYS和PRO/E平台，对金杯SY6474汽车主减速器壳进行有限元结构分析。技术方案流程图，如图1-1所示。具体的方案如下：
研究金杯SY6474汽车主减速器壳的相 关技术参数、模型特点， 基于有限元分析软件ANSYS和PRO/E 平台，进行有限元结构分析 ， 主减速器壳PRO/E模型
有限元分析结果评价
图1-1 技术方案流程图
（1）金杯SY6474汽车的相关技术参数，和研究主减速器壳模型特点，为分析提供相应的理论基础；
（2）存在最大静载荷时，对壳体进行静力学分析，分析结构的应力、应变和变形位移的分布规律，根据分析结果进行强度较核；
（3）利用有限元方法对主减速器壳进行模态分析，分析出它的振动特性，找出振动中危险的位置；
（4）综合以上的分析结果，对主减速器壳的结构提出相关的修改方案，以使汽车主减速器壳体的结构趋于合理达到优化的目的。
1.4驱动桥的结构组成
1.4.1功用
驱动桥由主减速器、差速器、半轴及驱动桥壳组成。
驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，改变动力传递方向，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，使汽车行驶，并允许左右驱动轮以不同的转速旋转。另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直立、纵向力和横向力。