基於ABAQUS的主減速器及差速器總成殼體強度分析
科技專論
作者：王軼群 陳偉偉 彭雷 史學峰
【摘要】基於ABAQUS有限元分析軟件，介紹某SUV車型後主減速器及差速器總成殼體強度分析方法。對模型施加主減速器最大輸入扭矩，用ABAQUS軟件進行求解計算，並對分析結果進行評價。此方法對於車輛主減速器及差速器殼體強度分析及結構優化具有一定參考作用。
【關鍵詞】主減速器及差速器；殼體；強度；ABAQUS；有限元分析
1.引言
主減速器及差速器總成、整體式車橋作為車輛傳動係統關鍵零部件，對保證發動機動力順利傳輸起到關鍵作用。其殼體起到支撐、保護內部零件、承載動力及保存潤滑油等作用，一旦殼體開裂，將嚴重影響主減速器及差速器總成的工作，甚至導致車輛的基本行駛功能喪失。故其殼體強度尤為重要。
以某款SUV車型主減速器及差速器總成殼體為例，在產品設計階段應用ABAQUS有限元分析軟件對其強度進行分析，識別應力集中部位，為其設計開發提供參考，避免後期產品因強度問題產生失效。
有限元分析法是一種運用各種數值計算方法在計算機上對產品結構的原理、功能、性能等進行前期預測或改進的一種仿真分析技術，在縮短產品開發周期，降低產品開發成本，提高產品的性能品質，提升企業的競爭力等方麵起著非常重要的作用。
2.幾何模型及有限元模型
運用三維設計軟件CATIA建立後主減速器及差速器總成殼體三維模型，為方便有限元模型建立，對三維模型進行局部簡化處理[1-2]：省略局部細小特征及花鍵、螺紋、部分倒角、圓角。完成後的有限元網格模型。其中殼體采用四麵體單元，軸承、主齒等機構采用六麵體單元。最終得到體單元328924個。
3.邊界條件及模型載荷加載
3.1邊界條件
對於整體式後橋，約束安裝螺栓孔及主齒螺母安裝處的三向平移自由度。
3.2模型載荷加載
3.2.1後主減速及差速器總成輸入扭矩計算
此款SUV車型由發動機計算的後主減速器及差速器總成最大輸入扭矩為4911N·m，由單邊車輪打滑計算的後主減速器及差速器總成打滑輸入扭矩為1261.4N·m。兩者取小值作為模型的輸入計算扭矩。
3.2.2模型載荷加載[3-4]
由打滑扭矩計算出主、被齒受力，作為模型的載荷進行加載。主齒旋向為左旋，齒輪旋轉方向為順時針（從汽車前部向後看）。
對於螺旋錐齒輪副，作用在主、被齒的圓周力大小相等，方向相反，對於雙曲麵齒輪副。他們的圓周力關係如下：