汽車車橋安全性研究中CAE的應(yīng)用

車橋作為重型汽車底盤四大系統(tǒng)（傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）之一的傳動系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部件，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋由差速器、主減速器、橋殼、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)框、半軸等重要部件構(gòu)成。它不僅起到支撐車架、車廂的作用，承受不同路面經(jīng)輪胎帶來的各種作用力和力矩，還要將載荷傳給車輪，而且還可以利用轉(zhuǎn)向節(jié)框和主銷實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。

由于重型汽車在不同路面上行駛，車橋受到各種復(fù)雜的載荷作用，為了提高車橋的安全可靠性，在設(shè)計的時候必須滿足車橋的強度、剛度以及疲勞壽命設(shè)計要求。同時由裝配公差帶來的安全性問題也不可忽視，合理選擇公差范圍，改變結(jié)構(gòu)降低應(yīng)力顯得尤為重要。對車橋進行輕量化設(shè)計，按照傳力路線合理布置材料，提高材料利用率，可以達到在滿足強度要求下降低零部件應(yīng)力，降低成本的目的，同時零部件的輕量化設(shè)計已經(jīng)成為各個車橋廠家重點關(guān)心的問題。

但是目前各車橋廠家主要還是以經(jīng)驗設(shè)計與試驗相結(jié)合的方法，若在試驗過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，再利用經(jīng)驗設(shè)計方法對其進行修改，再試驗再修改循環(huán)往復(fù)直至達到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。這無疑造成成本的增加和時間的浪費，而且其設(shè)計過程具有盲目性，過于依賴設(shè)計師的經(jīng)驗，不利于產(chǎn)品的研發(fā)。

隨著計算機的快速發(fā)展使得有限元理論可以得到更加廣闊的應(yīng)用，CAE（計算機輔助工程）應(yīng)運而生，可以快速并準(zhǔn)確地解決復(fù)雜的工程問題。CAE起步于航天有限元開發(fā)，隨著有限元軟件的商業(yè)化，使用的場所變得越來越廣泛。CAE不僅囊括線性和非線性的靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析、動態(tài)特性分析等結(jié)構(gòu)分析，還包括流體分析、電磁學(xué)分析、優(yōu)化等多方面的范疇。在汽車上的運用包括整車和汽車前橋的強度分析和模態(tài)分析、剛度分析、疲勞耐久性分析、振動噪聲分析；整車碰撞安全分析平順性、操作穩(wěn)定性分析等方面的研究。利用計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造(CAM)與試驗相結(jié)合的方法不但可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并提出合理的結(jié)構(gòu)改進方案，將風(fēng)險降到最低，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且可以縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，降低產(chǎn)品研發(fā)成本。