汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)】【主減速器采用單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋】

汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)】【主減速器采用單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋】,輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì),主減速器采用單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋,汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)【輕型貨車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)】【主減速器采用單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋】,汽車,驅(qū)動(dòng),設(shè)計(jì),輕型,貨車,減速器,采用,采取,采納,單級(jí)主 輕量化設(shè)計(jì)的汽車零部件用高強(qiáng)度鋼來(lái)抗凹 張研 來(lái)新民 朱平 王吳榮 摘要 輕巧耐撞性是汽車車身設(shè)計(jì)的兩個(gè)重要因素。在這篇文章中，基于淺殼理論，表達(dá)抗凹剛度的雙曲率扁殼是在集中載荷條件下取得的。該臨界負(fù)荷導(dǎo)致當(dāng)?shù)噩嵥榈陌己墼谠撝行牡臏\殼被視為輕量級(jí)對(duì)汽車零部件的重要影響指數(shù)。本規(guī)則適用于輕量化設(shè)計(jì)的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)用高強(qiáng)度鋼代替溫和鋼。耐撞模擬輕量級(jí)的一部分，證明了輕量化進(jìn)程的有效性。 關(guān)鍵詞: 高強(qiáng)度鋼 輕量 抗凹 1、介紹 近年來(lái)，由于汽車保有量的急劇增長(zhǎng)，大大影響了社會(huì)和人們的生活，這種情況帶來(lái)了很多嚴(yán)峻的問(wèn)題比如能源危機(jī)，環(huán)境污染。國(guó)際鋁組織協(xié)會(huì)聲明石油的消耗可降低8-10％與減少約10％的汽車重量。因此，汽車輕量化是節(jié)約燃料的一個(gè)基本方式。 為了減少汽車的重量，這又兩個(gè)較好的方法。一種方法是重新設(shè)計(jì)汽車零部件優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用細(xì)薄的、空心的、小型的和混合材料的零部件，來(lái)減輕汽車的重量。另一種是使用新的輕型材料，如今這種材料越來(lái)越多，如鋁合金，高強(qiáng)度鋼，復(fù)合材料都被廣泛作為輕質(zhì)材料以取代傳統(tǒng)材料如低碳鋼。這些材料可以顯著的減輕汽車的重量。使汽車輕量化材料替換比優(yōu)化結(jié)構(gòu)更有效。根據(jù)引進(jìn)的汽車安全法規(guī)，輕量化設(shè)計(jì)的車身中耐撞性和安全性被視為先決條件。高強(qiáng)度鋼被廣泛的應(yīng)用于汽車上以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低碳鋼。 高強(qiáng)度鋼板可用于汽車車身來(lái)提高部件碰撞能量吸收能力和耐塑性變形能力。汽車體重可減少通過(guò)使其零部件用一個(gè)更薄厚度的高強(qiáng)度鋼板取代低碳鋼板來(lái)制造。與鋁相比，鎂，復(fù)合材料和高強(qiáng)度鋼具有更好的經(jīng)濟(jì)性因?yàn)檫@些材料的原料和制作費(fèi)用比較便宜。此外，高強(qiáng)度鋼可直接應(yīng)用到生產(chǎn)線上，包括成型，焊接，裝配和油漆。經(jīng)營(yíng)成本節(jié)省了，因?yàn)闆](méi)有必要對(duì)整個(gè)線路進(jìn)行調(diào)整。 在車身外，有幾個(gè)薄的金屬板，其中大部分是淺水面板。凹痕阻力是有能力保持形狀對(duì)沉沒(méi)撓度和地方凹痕在外力的作用下。凹性汽車板成為汽車的一個(gè)重要方面和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，抗凹剛度的汽車板應(yīng)在面板設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中被測(cè)試和評(píng)估。一些報(bào)道的測(cè)試方法列舉如下: 1）、在外力不變的情況下，測(cè)量位移沉沒(méi)撓度的fp 2）、測(cè)試外力F到獲得固定位移沉沒(méi)偏轉(zhuǎn)量 3）、在外力載荷作用下測(cè)試得邊坡力位移曲線 在這篇文章中，第二種方法將被采用，該表達(dá)抗凹剛度雙曲率淺殼是通過(guò)淺殼理論和集中負(fù)載的條件下得到的。該臨界負(fù)荷導(dǎo) 致該中心淺殼瑣碎的凹痕被視為凹性汽車零部件的重要評(píng)價(jià)指數(shù)。本規(guī)則適用于在第2條中，輕量化設(shè)計(jì)連年系統(tǒng)用高強(qiáng)度鋼代替低碳鋼與耐撞性仿真。 2、雙曲率淺殼的抗凹性分析 2.1 淺殼的抗凹剛度分析 殼牌與中表面特點(diǎn)可以分為三特征：厚度h，中面尺寸L，曲率半徑r ，并滿足的h / r<<1。當(dāng)h/L<<1時(shí)，定義外殼為薄殼，如果在上述兩條件滿足的同時(shí)又滿足L／r<<1，這個(gè)薄殼被認(rèn)為是淺殼。 如圖1所示，平面x-y是淺殼中表面沿著z軸的投影。假設(shè)M是中表面上的任意一點(diǎn)，兩平面QMN&PMN分別去平行OYZ和OXZ。邊PM和QM可近似認(rèn)為是垂直的因?yàn)橹斜砻婧推教埂Ｍ瑫r(shí)，MN正交于中面。因此，MN,PM,QM可構(gòu)成垂直參考系MPQN。其差額由正交坐標(biāo)系統(tǒng)OXYZ可以忽略不計(jì)，同時(shí)PM和QM通過(guò)α和β來(lái)表示，該曲面坐標(biāo)MPQN。 圖1 假設(shè)M是Z軸上的一點(diǎn)，對(duì)中表面的詳細(xì)分析方程如下： z=F(x,y) （1） 由于是平坦的外殼，就有如下方程： （2） 中面的曲率和撓度可近似至： （3） 該中面的下載系數(shù)可沿α和β方向?qū)С觯? （4） 運(yùn)用集中力P沿Z軸和忽略橫向剪切力造成的影響，得到淺殼的平衡微分方程： （5） 其中δ（0，0）是狄拉克-δ函數(shù)。 淺殼的兼容性方程是： （6） 其中 通過(guò)橫向位移w來(lái)表達(dá)瞬時(shí)結(jié)果M1, M2和M12，淺殼在橫向集中力下的基本方程： （7） 其中N1是膜應(yīng)力在X方向，N2是膜應(yīng)力在Y方向，D表示淺殼的抗彎剛度。 這是很難解決上述方程。據(jù)要立足現(xiàn)實(shí)，沉沒(méi)的偏轉(zhuǎn)將只集中就在小范圍內(nèi)左右對(duì)外力P ，所以無(wú)限大型淺水殼牌是假定在這項(xiàng)研究中。因?yàn)閣，N1,N2關(guān)于X,Y軸對(duì)稱，所有順序衍生的w,N1,N2都無(wú)限接近于零，以下方程可通過(guò)傅立葉進(jìn)行變換。 （8） 其中： （9） 從公式（8）我們可以得到。通過(guò)逆向傅立葉變換和極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換ξ,η,w，再根據(jù)極坐標(biāo)系統(tǒng)我們可以得到： （10） 把x=0,y=0帶入式（8），這關(guān)系在偏轉(zhuǎn)力fp和矩形淺殼的集中力P我們可以得到如下： （11） 最后抗凹剛度的雙曲率淺殼K便可獲得 (12) 這個(gè)等式綜合的說(shuō)明了該抗凹剛度雙曲率淺殼的所有影響因素，包括材料性能，幾何參數(shù)，這些因素可以用來(lái)引導(dǎo)設(shè)計(jì)，材料選擇及制造。 2.2分析臨界載荷造成當(dāng)?shù)噩嵥榘己? 為定量評(píng)價(jià)的臨界載荷對(duì)地方抗凹的展板，幾位研究員已經(jīng)提出了經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)，Dicellello說(shuō)明一個(gè)公式表明最低能量W造成有形瑣碎的凹痕微量由厚度T的屈服應(yīng)力RS和基本抗凹剛度K。 （13） 其中C是比例恒，從公式（12）和（13），臨界載荷聚合酶鏈反應(yīng)，導(dǎo)致淺殼中心瑣碎的凹痕是可以實(shí)現(xiàn)的，其中這被定義為評(píng)價(jià)。 （14） 從公式（14），是有密切相關(guān)關(guān)系臨界負(fù)荷Pcr和厚度t,屈服應(yīng)力,關(guān)鍵負(fù)載可以是根據(jù)一個(gè)規(guī)則進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)其中汽車零部件用高強(qiáng)度鋼代替低碳鋼。 3、舉列和耐撞性分析 3.1 整車的有限元模型及其碰撞模擬 一份詳細(xì)的有限元模型已確立基于從一輛房車改裝成一輛客車， 如圖2所示。以確保正確性性和有效性的有限元模型，一下方法將被采用： 1、因?yàn)槟康氖菫榱四M正面碰撞的車，嚙合的前端車身比后方車身更稠密。 2、采取4節(jié)點(diǎn)殼單元和8節(jié)點(diǎn)磚固體成分來(lái)降低集成方法與沙漏控制，以提高仿真效率。 3、用嚙合和大量的縮放技術(shù)，到該特征長(zhǎng)度的最小單元以確保提高仿真效率。 4、材料本構(gòu)與Cowper–Symonds應(yīng)變率項(xiàng)目是用于鋼鐵零件。 5、自動(dòng)單面接觸算法是通過(guò)在模擬瞄準(zhǔn)的復(fù)雜性來(lái)進(jìn)行汽車碰撞仿真分析。 圖2 整車的有限元模型 6、點(diǎn)焊元件故障規(guī)則中說(shuō)，考慮到該對(duì)標(biāo)準(zhǔn)力和剪切力，是用來(lái)模擬點(diǎn)焊連接汽車零部件。 顯式動(dòng)力有限元軟件LS - DYNA的950版本是用來(lái)模擬正面碰撞的車對(duì)剛性壁在車速為50公里/秒根據(jù)國(guó)家墜毀立法CMDVR294。一個(gè)真正的車毀人亡實(shí)驗(yàn)是在清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室做的汽車碰撞。通過(guò)對(duì)比時(shí)程加速度某些位置上的一個(gè)支柱0.1 s時(shí)，模擬給出了一個(gè)合理的適合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中保證正確性的有限元模型，并給出了更好的基地，為下一步輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 3、2輕量化設(shè)計(jì)及耐撞性分析 使用高強(qiáng)度鋼，是其中一個(gè)有效的如何降低汽車重量。然而，部分績(jī)效（如耐撞性，剛度，抗凹）通過(guò)新的材料得到保證。舉例來(lái)說(shuō)，前面部分的汽車是主要能源吸收部分，在這一過(guò)程中的車毀人亡，所以能源吸收性能不影響乘客，故設(shè)計(jì)的前車零件的安全性需得到保證。在這項(xiàng)研究中，研究了不同的材料來(lái)制作汽車的緩沖器，但其余的為抗凹。 低碳鋼及高碳鋼的力學(xué)性能如下（見(jiàn)表1）： 評(píng)價(jià)指標(biāo)的凹痕阻力保險(xiǎn)杠用低碳鋼是 （15） 當(dāng)高強(qiáng)度鋼是用來(lái)取代低碳鋼其余的主要形狀和抗凹性能， 高強(qiáng)度鋼的新厚度可以實(shí)現(xiàn) （16） 從公式（16）可以得到，保險(xiǎn)杠的厚度可使用高強(qiáng)度鋼得到積累和更新，在整車FE模型中。變形過(guò)程中的收獲，以新的材料取得后，車毀人亡的是重新模擬與更新部分厚度（見(jiàn)圖3） 圖3 通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)中，變形的保險(xiǎn)杠有兩種不同的材料相似，即塑料鉸鏈與張力塑性變形出現(xiàn)在部分保險(xiǎn)杠的中部。能量吸收的過(guò)程表現(xiàn)在保險(xiǎn)杠橫梁上。從圖 4可以看出兩種材料的能量吸收差異很小，約4.1 ％為保險(xiǎn)杠梁吸收。從中可以得出一個(gè)結(jié)論，在這份研究中說(shuō)明的是在抗凹性的評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，合理的減少保險(xiǎn)杠板的厚度。 圖4 4、結(jié)論 本文研究了汽車中叫小的雙曲率淺殼的抗凹性零件，使用方法如下： 1、 抗凹剛度下，集中力量，是鑒于這種零件。 2、 臨界載荷導(dǎo)致當(dāng)?shù)噩嵥橄魅踉撝行牡臏\殼已推斷， 這反過(guò)來(lái)又成為汽車零部件凹痕阻力的評(píng)價(jià)指數(shù)。 3、 有效性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，就是證明申請(qǐng)發(fā)達(dá)國(guó)家的規(guī)則向輕量化設(shè)計(jì)的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)采用高強(qiáng)度鋼代替溫和鋼并通過(guò)耐撞性仿真 參考文獻(xiàn)： 【1】 李元先，林中勤，江愛(ài)琴，陳關(guān)龍，使用高強(qiáng)度鋼的輕量化設(shè)計(jì)與防撞車身，2003；24：177-82 【2】 李元先，汽車車身輕量化研究的基礎(chǔ)上耐撞性的數(shù)值模擬。博士論文，中國(guó)，上海交通大學(xué)，2003 【3】 朱石鋒，宋奇峰，解放1092汽車車身輕量的研究，汽車工藝材料，2002 【4】 Jambor A, Beyer M. 新汽車新材料，1997 【5】 Che on SS, Lee DG, Jeong KS. 復(fù)合材料門影響客車橫梁，1997 【6】 李忠勝，周先斌，汽車鋼板抗凹性的動(dòng)太靜態(tài)分析，2003 【7】 李忠勝，周先斌，雙曲率車身鋼板的下沉剛度，2003 【8】 對(duì)轎車車身鋼板的強(qiáng)度，剛度及抗凹性分析，1995 【9】 車身面板的抗凹性的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，SAE 1974 【10】韓強(qiáng)，黃小清，恁建國(guó)，先進(jìn)的鋼板殼體理論，2002