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零件在工作環境下的力學性能是設計人員所關注的重點，然而某些零件可能在沒有進入工作狀態前，由于裝配環境惡劣而產生破損甚至破壞，從而影響零件的使用壽命和裝配成功率。因此，對一些裝配工況惡劣的零件進行強度校核很有必要。
汽車差速器是驅動轎的主件，其作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。
采用有限元分析對差速器殼體進行數值分析，為了獲得較高的計算精度，對該殼體采用二階的10節點四面體和較精細的網格進行離散。分析的差速器殼體的幾何模型、有限元模型如圖所示。模型包含單元數目為94963，節點數目為170933。有限元模型的前處理采用HyperMesh來完成，求解器使用MSC.Nastran，采用MSC.Patran進行后處理。殼體材料型號為QT500-7，彈性模量為140～154 GPa，密度為7.2×10-6kg/mm3，泊松比為0.3，屈服極限為320 MPa，強度極限為500 MPa。在裝配過程中，用夾具夾住差速器殼體的面A和面B兩側，頂面C固定，由底面施加壓力進入裝配位置。
為了充分考慮該過程中差速器殼體的受力情況，本次計算分別以2種工況(夾緊、裝配)進行。其中夾緊工況模擬夾具夾緊殼體，即約束面A與面B對應方向(x軸方向)的平動自由度，并在面B施加面壓力，以此確定夾具施加的夾緊力取值范圍。裝配工況模擬殼體被夾緊，頂部被支撐且底部受壓的裝配工況，即約束面A和面B的3個自由度以及頂面C與底面D對應方向上的平動自由度(z軸方向)，在底面D上施加面壓力，以確定裝配時殼體底部所能施加的極限載荷。
在上述邊界條件下通過NASTRAN進行試算，使用PATRAN觀察其計算結果，得到2個工況下差速器殼體的應力分布云圖，如圖所示。其中夾緊工況下側面壓力為100 MPa，最大應力值為318 MPa，裝配工況下底面壓力為130 MPa，最大應力值為490 MPa。
由計算可以得到2種工況下差速器殼體應力水平接近強度極限時的各個承載面的壓力值，由該壓力值與各承壓面的有效承壓面積，可得到各工況下各面的載荷值和安全裕度。
通常一般工程機械承受靜態載荷時的安全系數要求：ns=1.5～2.0，nb=2.0～5.0。顯然上述計算值遠沒有達到規定的安全裕度。由于本次分析對材料的屈服極限和強度極限取的是下限，因此計算結果偏于保守，為獲得可靠的荷載范圍，還需進行計算。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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