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后桥作为车辆底盘的重要部件,不仅承受着车辆大部分的重量而且受到地面由轮胎传来的随机激振[1],其工作条件极为苛刻。而桥壳作为后桥的核心,其设计强度和寿命直接关系到整车的使用寿命及可靠性。在基本结构不变的情况下最大化桥壳使用寿命成为本文研究的课题。基于有限元寿命仿真的优化相比于传统的经验优化再加上疲劳试验可以减少周期成本,必将得到广泛的应用。为完成上述目标本文从以下几个步骤来开展研究。 首先,以依维柯某乘用车车桥为研究对象,根据整车技术参数建立运用ADAMS建立整车动力学仿真模型模型。基于此模型,以B级路面功率密度谱为输入,设定车速为40km/h,仿真时间为100s,求解出车桥左右板簧座的时域响应。 其次,根据车桥原始结构运用CAD及Solidworks软件建立起二维及三维模型,进而以三维模型建立起ABAQUS有限元网格模型。根据车辆实际行驶条件抽象出三大模拟工况,基于限元模型求解出桥壳在三大工况(Brake、Bump、Cornering)下的应力分布。发现Bump工况下桥壳中段处应力最大,最大应力为50.97Mpa。 然后,针对Bump工况,在MSC.Fatigue软件中将最大应力、材料的S-N曲线、钢板弹簧座的时域响应作为输入,得到桥壳的疲劳寿命云图。接着根据设计经验微调桥壳中段、减速器壳、钢板弹簧座、桥壳与法兰连接处的4个厚度尺寸,分别得到多组寿命数据样本,根据这些样本点构建以寿命为应变量的响应面模型。基于响应面模型运用NSGA-Ⅱ多目标优化的遗传算法对桥壳进行优化设计,优化后的寿命从仿真来看增加了22%,静应力减少了约10%,在质量减少的基础上实现了桥壳的寿命延长。 最后,根据QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》对优化前和优化后的桥壳分别进行台架试验,垂直弯曲疲劳试验的结果是寿命延长了18%,与仿真结果接近,属于可接受范围;弯益刚度试验得到的结果是位移1.74mm,符合相关规定,证明了优化设计的正确性。