基于某汽车驱动桥壳预应力模态灵敏度的优化设计

发布时间：2020-10-19 13:05

　　 针对货车驱动桥壳低阶模态频率过高的问题,以某货车驱动桥壳为研究对象,以桥壳主要关键尺寸为设计变量,对驱动桥壳做了预应力模态分析,获得了结构的前六阶固有频率和振型。通过灵敏度分析方法获得了桥壳各设计变量对低阶模态频率的影响规律,基于灵敏度合理选择设计变量,以提高模态低阶频率为目标,整体结构质量不大于65 kg为约束条件,对桥壳做了优化分析,优化后模态低阶频率提高了约10 Hz;再次对优化后的模型做了强度与刚度分析校核;最后,利用台架对驱动桥壳做了垂直弯曲强度和弯曲刚度试验。研究结果表明:可通过设计变量对模态灵敏度的影响进行分析,来指导设计变量取值,从而提高驱动桥壳的低阶模态频率;经试验验证,试验结果与分析结果一致。
【部分图文】：

建立边界条件时,将桥壳看做简支梁,因为台架试验时的支点为面接触,利用远端点约束桥壳半轴套管左轮距位置的下面,驱动桥壳边界条件如图1所示。约束x、y、z方向的位移和沿y轴的转动,桥壳的半轴套管右轮距位置的下面通过远端点约束x、z的位移和沿y轴的转动。驱动桥壳材料SCW550,屈服强度420 MPa,抗拉强度570 MPa,延伸率≥15%,弹性模量212 GPa,泊松比0.31,密度7.85 g/cm-3。所得结构最大应变为6.27 mm,最大应力为325.8 MPa,远小于结构的抗拉强度570 MPa,即满足桥壳垂直弯曲强度要求。

桥壳设计参数位置

考察灵敏度分析结果,低阶模态频率对应设计变量的灵敏度如图3所示。当灵敏度为正值时,结构的参数值越大,低阶模态频率的灵敏度越高,即模态频率值越大;反之,当灵敏度为负值时,结构的参数值越小,低阶模态频率的灵敏度越高,即模态频率越高。由模态灵敏度分析结果可知:
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本文编号：2847239