某轻卡车型的前桥设计及应用研究

张学斌 曾宪波

摘 要：文章提出一种基于理论计算分析和ANSYS分析相结合的方法，对某轻卡车型的前桥进行设计和校核，并最终确认方案的可行性。

关键词：前桥;理论计算分析;ANSYS

中图分类号：U463.218+.5  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）22-65-04

Abstract： In this paper， a method based on theoretical calculation and ANSYS analysis is proposed to design and check the front axle of a light truck model， and finally confirm the feasibility of the scheme.

Keywords： The Front Axle; Theoretical calculation; ANSYS

CLC NO.： U463.218+.5  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）22-65-04

前言

在汽车行驶系统中，除车架、悬架、车轮外，车桥也是起到非常关键的不可替代的作用，特别是需要具备较强的承载能力、承扭能力。在轻卡行业领域中，以日本五十铃的品牌优势在国内知名度高，其主流的中体、宽体车型产品均采用的发动机前置后驱设计，与之相匹配的前悬采用整体式转向梯形结构，因此其前桥在结构上属于非断开式从动桥[1]。

驱动桥壳作为底盘最重要的承载部件，应有足够的强度和刚度，在本文所论述的轻卡前桥设计中，根据项目输入选定了前桥的结构及相关关键参数的设定，如材料、质量、吨位设定等，以此进行相关的设计分析，并确认满足设计需求。

1 某车型的设计输入及校核

1.1 车型参数

某车型拟开发重载车型，总布置输入的设计参数，具体见表1。

1.3 理论校核结论及优化对策

通过对前桥受力分析计算和强度校核，验证了前桥工字梁应力均小于许用应力，所以该前梁满足汽车使用要求。其中，气刹前桥垂直弯曲失效系数略显不足，为规避风险可考虑加大前桥工字梁高度进而提高前桥安全系数，加大超载能力。

2 前桥结构强度CAE分析

2.1 概述

为了对前桥的理论分析进行同步验证，前期将采用ANSYS分析软件，对前桥的各种工况进行相关CAE分析，以便满足使用要求。

该软件是ANSYS公司发布的有限元分析软件，是世界范围内特别在汽车行业领域应用较为广泛的工程辅助软件，其主要特点是能与其它多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件在本文所述中，主要是应用其处理数值、图像处理技术，以便从枯燥的、杂乱无章的数字中寻求解决方法。

2.2 CAE模型信息描述

为了尽可能模拟和对比实际使用工况，以便在前期设计符合设计要求，设定的工况如下。

2.3 工况描述

2.3.1 施加的约束工况

2.3.2 载荷加载

2.4 前桥CAE分析结论

2.4.1 前桥CAE分析结果

2.4.2 结论及建议

通过以上对前桥的CAE分析，结果具体见表6。

根据工程推荐的许用应力为0.6～0.8倍内的的抗拉應力，以上各个计算应力均小于许用应力，则此款前桥结构强度满足要求。

2.5 转向节CAE分析结论

3 结束语

本文通过对某轻卡车型的前桥进行选型及理论受力分析，并结合基于ANSYS的CAE强度、模态计算软件，来达到模拟整车使用工况的目的，并且为后续整车平台化设计提供了一种新的思路和方法，特别是在新车型的前桥研发中，起到参考设计作用。

参考文献

[1] 武田信之.载货汽车设计[M].北京：人民交通出版社，1997.

[2] 刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社2004.

[3] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[4] 曹艳子，蒲思奇，赵丹，秦治金.板焊前轴壳结构设计及强度校核研究[J].汽车实用技术，2020，（05）， 102-103+132.

[5] 黄志新，刘成柱. ANSYS WORKBENCH 14.0超级学习手册[M].北京：人民邮电出版社，2013.