喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 譯文： 驅(qū)動橋是汽車總成中的重要承載件之一,其性能直接影響整車的性能和有效使用壽命。驅(qū)動橋一般由橋殼、主減速器、差速器和半殼等元件組成,轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋還包括各種等速聯(lián)軸節(jié),結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。傳統(tǒng)設(shè)計是以生產(chǎn)經(jīng)驗為基礎(chǔ),以運用力學(xué)、數(shù)學(xué)和回歸方法形成的公式、圖表、手冊等為依據(jù)進行的。現(xiàn)代設(shè)計是傳統(tǒng)設(shè)計的深入、豐富和發(fā)展,而非獨立于傳統(tǒng)設(shè)計的全新設(shè)計。以計算機技術(shù)為核心,以設(shè)計理論為指導(dǎo),是現(xiàn)代設(shè)計的主要特征。利用這種方法指導(dǎo)設(shè)計可以減小經(jīng)驗設(shè)計的盲目性和隨意性,提高設(shè)計的主動性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。同樣,對驅(qū)動橋的研究不應(yīng)僅停留在傳統(tǒng)設(shè)計方法上,而應(yīng)借助于現(xiàn)代設(shè)計方法以精益求精。本文對研究驅(qū)動橋所涉及的現(xiàn)代設(shè)計方法做了比較深入的研究,提出將各種設(shè)計方法互相結(jié)合,針對不同的設(shè)計內(nèi)容分別應(yīng)用不同的方法,以促進其設(shè)計過程趨于合理化和科學(xué)化。 1　CAD/CAE技術(shù) CAD是利用計算機系統(tǒng)在工程和產(chǎn)品設(shè)計的各個階段為設(shè)計人員提供各種快速、有效的工具和手段,加快和優(yōu)化設(shè)計過程及設(shè)計結(jié)果,以達到最佳設(shè)計需要的技術(shù)。將CAD技術(shù)應(yīng)用于機械產(chǎn)品設(shè)計,不但可以縮短設(shè)計周期,還可以提高設(shè)計的精確度和可靠性,從而實現(xiàn)設(shè)計過程的最佳化和自動化。其發(fā)展呈開放、集成及智能的趨勢。目前常用的三維CAD造型軟件有Pro/E、UG、MDT、Solid Works、AutoCAD等。Pro/E是一種CAD/CAE/CAM一體化的軟件系統(tǒng),具有強大的實體造型和表面造型功能,可構(gòu)造非常復(fù)雜的模型。產(chǎn)生的模型可形成裝配體,并能生成制造該模型零件的模具。無論零件模型、裝配體模型還是模具模型,都可轉(zhuǎn)化為二維工程圖。它采用單一的數(shù)據(jù)庫,在任何階段都能自動修改各階段的相應(yīng)數(shù)據(jù)。CAE方法中的有限元技術(shù)是計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)和計算工程科學(xué)領(lǐng)域里誕生的最有效的計算方法。有限元方法形態(tài)豐富,理論基礎(chǔ)完善,且已經(jīng)開發(fā)出一批通用有限元程序,使用這些軟件可解決工程領(lǐng)域眾多的大型科學(xué)和計算難題,有限元計算結(jié)果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和性能分析的可靠依據(jù)。許多有限元分析程序?qū)⒂邢拊治?、計算機圖形學(xué)與優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來,形成完整的計算機輔助分析系統(tǒng),可顯著提高產(chǎn)品設(shè)計性能,縮短設(shè)計周期,增強產(chǎn)品的競爭力。在眾多有限元分析商業(yè)軟件中,ANSYS是最通用有效的軟件之一,它擁有豐富和完善的單元庫、材料模型庫和求解器,確保高效地求解各類結(jié)構(gòu)的靜力、動力、振動、線性和非線性問題以及熱分析和熱-結(jié)構(gòu)耦合問題,其高級分析技術(shù)還能進行參數(shù)化設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和拓?fù)鋬?yōu)化等。CAD/CAE技術(shù)在驅(qū)動橋的研究和設(shè)計中大有用武之地。對于新產(chǎn)品,用CAD造出驅(qū)動橋各個元件的實體模型,用CAE對這些模型進行計算,檢驗其性能是否滿足要求。如果不滿足要求可修改模型,直到滿意為止。最后將模型轉(zhuǎn)化為工程圖,便可制造產(chǎn)品。如果將CAD/CAE與CAM或快速成型技術(shù)結(jié)合起來,能顯著縮短從設(shè)計到制造的整個產(chǎn)品周期,還可生成現(xiàn)有零件的零件庫,以方便相似或系列驅(qū)動橋的設(shè)計。當(dāng)然,對已有零件進行強度和失效分析以及改進也會經(jīng)常用到這種方法。在分析某微型車專用驅(qū)動橋殼的破壞原因時,參考文獻[1]采用了CAD/CAE方法。先用三維CAD造型軟件Deas建造該橋殼的模型,然后用有限元方法進行計算,發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中,該區(qū)域與破壞區(qū)域吻合。采用不同方案對模型進行修改,并計算修改后模型的應(yīng)力分布,找到了較好的改善方案。改進后的驅(qū)動橋使用情況良好。 參考文獻[2]則將CAD/CAE技術(shù)與C語言相結(jié)合,利用C語言中的“類”對系統(tǒng)控制模塊和功能模塊元素及成員函數(shù)進行封裝,得到優(yōu)化的系列驅(qū)動橋產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型,最大限度地利用了現(xiàn)有設(shè)計資源。 2　可靠性工程 可靠性工程以概率和隨機分布為基礎(chǔ),研究各種結(jié)構(gòu)在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率。人們對隨機現(xiàn)象的研究由來已久,但其在工程中的應(yīng)用卻并非相伴而生。傳統(tǒng)設(shè)計認(rèn)為材料本身的性能(強度、韌性和硬度等)和所受到的應(yīng)力都是常量,以此為指導(dǎo)的產(chǎn)品偏于保守?？紤]隨機性并在設(shè)計中引入可靠度,更真實地反映了客觀現(xiàn)實,由此設(shè)計出的產(chǎn)品也更科學(xué)、合理?，F(xiàn)在,一些發(fā)達國家設(shè)計制造的某些零件,其壽命可以精確到小時,如果沒有可靠性計算,是不可想象的。機械結(jié)構(gòu)常用的可靠度計算方法是一次二階矩法。該法將狀態(tài)函數(shù)(強度與應(yīng)力之差)在均值點處按泰勒級數(shù)展開,忽略二次以上項,便可得到可靠度指標(biāo)。由于該法假設(shè)各個變量均為相互獨立的正態(tài)隨機變量,且只取級數(shù)的線性項,故與實際偏差較大。為此,人們又改進了這種方法,得到設(shè)計驗算點法、等效正態(tài)分布法和拉格朗日乘子法等[3]。近年來,隨著模糊數(shù)學(xué)和有限元技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了模糊可靠度設(shè)計和基于可靠度的有限元計算等新方法,可靠度本身的計算也由半經(jīng)驗半概率法、近似概率法發(fā)展到更精確的全概率法。 為了使驅(qū)動橋的性能更優(yōu)良,壽命更符合人們的要求,包括橋殼、齒輪到半軸的設(shè)計都必須將可靠度考慮進去。在參考文獻[4]中,為了實現(xiàn)給定可靠度求出驅(qū)動橋殼內(nèi)徑,作者對貝葉斯統(tǒng)計后期期望方法進行了整理,得到了基于貝葉斯統(tǒng)計的驅(qū)動橋殼的可靠性設(shè)計,并通過例子予以驗證。結(jié)果表明該方法克服了傳統(tǒng)方法的保守性,使設(shè)計更合理。參考文獻[5]介紹了可靠性設(shè)計在驅(qū)動橋主減速器設(shè)計中的應(yīng)用,給出了單級輪式工程機械主減速器的可靠性優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和算例分析,得出了該方法對減小驅(qū)動橋尺寸、節(jié)省材料、提高承載能力和使用壽命具有較大實際意義的結(jié)論。 3　模態(tài)分析 模態(tài)分析是對工程結(jié)構(gòu)進行振動分析研究的最先進的現(xiàn)代方法與手段之一。它可以定義為對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的解析分析(有限元分析)和實驗分析(實驗?zāi)B(tài)分析),其結(jié)構(gòu)動態(tài)特性用模態(tài)參數(shù)來表征。在數(shù)學(xué)上,模態(tài)參數(shù)是力學(xué)系統(tǒng)運動微分方程的特征值和特征向量;而在實驗方面,則是測得的系統(tǒng)的極點(固有頻率和阻尼)和振型(模態(tài)向量)。模態(tài)分析技術(shù)的特點與優(yōu)點是在對系統(tǒng)做動力學(xué)分析時,用模態(tài)坐標(biāo)代替物理學(xué)坐標(biāo),從而可大大壓縮系統(tǒng)分析的自由度數(shù)目,分析精度較高。對于大型復(fù)雜的系統(tǒng),比如汽車,可采用子結(jié)構(gòu)分析方法。它是把復(fù)雜的大型結(jié)構(gòu)劃分為各子結(jié)構(gòu),分別對子結(jié)構(gòu)進行有限元分析或?qū)嶒災(zāi)B(tài)分析,取得子結(jié)構(gòu)的動力模型及其特性參數(shù),再將子結(jié)構(gòu)按照一定方法綜合成一整體進行分析,是一種有效縮減自由度的方法。驅(qū)動橋的振動特性不但直接影響其本身的強度,而且對整車的舒適性和平順性有著至關(guān)重要的影響。因此,對驅(qū)動橋進行模態(tài)分析,掌握和改善其振動特性,是設(shè)計中的重要方面。參考文獻[6]通過模態(tài)分析方法找到了某汽車驅(qū)動橋的破壞原因。該車使用中其驅(qū)動橋殼中部區(qū)域常出現(xiàn)裂紋,靜強度計算表明該橋殼靜應(yīng)力分布合理,破壞區(qū)的靜應(yīng)力很小。模態(tài)分析中橋殼的前九階頻率在路面譜頻率范圍內(nèi),在路面譜的激勵下很容易引起垂直方向的共振。進一步的強迫振動分析表明,其中部某些部位應(yīng)力超過了材料的強度極限,動態(tài)特性不好、動強度不足是產(chǎn)生驅(qū)動橋破壞的根本原因。這不但說明模態(tài)分析方法在驅(qū)動橋研究和設(shè)計中有著具體的應(yīng)用,而且還是必要的。因為傳統(tǒng)設(shè)計和分析方法不足以解決汽車關(guān)鍵部件的動態(tài)承載強度問題。 4　優(yōu)化算法 現(xiàn)代優(yōu)化算法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、禁忌搜索算法、模擬退火算法、遺傳算法和拉格朗日松弛算法等。這些算法涉及生物進化、人工智能、數(shù)學(xué)和物理學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)和統(tǒng)計力學(xué)等概念,是以一定的直觀為基礎(chǔ)構(gòu)造的算法,稱之為啟發(fā)式算法。啟發(fā)式算法的興起與計算復(fù)雜性理論的形成有密切關(guān)系。當(dāng)人們不滿足于常規(guī)算法求解復(fù)雜問題時,現(xiàn)代優(yōu)化算法開始體現(xiàn)其作用。模擬退火算法是局部搜索算法的擴展,它是一種全局最優(yōu)算法,可應(yīng)用于組合最優(yōu)化問題。遺傳算法是一種隨機的全局搜索算法,能在搜索過程中自動獲取和積累有關(guān)空間的知識,并自適應(yīng)地控制搜索過程,從而得到最優(yōu)解或次優(yōu)解。由于遺傳算法具有兼容性,因此可根據(jù)遺傳算法和模擬退火算法各自的優(yōu)點,將兩者相結(jié)合構(gòu)造遺傳模擬退火算法,對離散與連續(xù)的設(shè)計變量進行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計。另外,模糊數(shù)學(xué)和優(yōu)化相結(jié)合產(chǎn)生了模糊優(yōu)化算法,可靠性工程和優(yōu)化的結(jié)合則產(chǎn)生基于可靠性的優(yōu)化算法。可以預(yù)見,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,必然會出現(xiàn)各種新型的、更先進的優(yōu)化算法。將優(yōu)化算法引入驅(qū)動橋及各元件的設(shè)計,可以減小部件體積、節(jié)省材料、優(yōu)化傳動結(jié)構(gòu)、優(yōu)化傳動零件的參數(shù),使其設(shè)計更科學(xué)、合理。參考文獻[7]和[8]分別用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法對直齒和斜齒輪傳動進行了優(yōu)化,以齒輪副體積最小為目標(biāo)函數(shù),達到了令人滿意的結(jié)果。這表明應(yīng)用優(yōu)化算法進行驅(qū)動橋傳動零件結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計可行、高效。 參考文獻: 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