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基于ABAQUS的驱动轴防尘罩可靠性分析

ReliabilityAnalysisofDustCoverforDriving

ShaftBasedonABAQUS

代鹏飞、陈小东、张小涛、杨怀刚、王翀、景建敏、王青娟

(重庆长安汽车股份有限公司，动力研究院，重庆，401120)

摘要:本文运用ABAQUS对驱动轴防尘罩进行有限元分析，通过查阅相关结果可以判断防尘

罩设计是否满足要求；如果存在不足，可以有针对性的提一些优化建议，从而避免重复试验，

降低开发成本、缩短开发周期。分析表明，在产品的开发阶段采用有限元分析的方法，能给

产品的设计提供很好的指导。

关键词:有限元分析；防尘罩；橡胶；本构模型；Mooney-Rivlin

Abstract:Inthispaper,ABAQUSisusedtocarryoutfiniteelementanalysisofthe

drivingshaftdustcover.Byconsultingtherelevantresults,wecanjudgewhetherthe

designofthedustcovermeetstherequirements.Iftherearesomeshortcomings,wecan

putforwardsomeoptimizationsuggestions,soastoavoidrepeatedexperimentsand

reducethedevelopmentcostandshortendevelopmentcycle.Theanalysisshowsthatthe

finiteelementanalysismethodcanprovidegoodguidanceforproductdesigninthestage

ofproductdevelopment.

Keywords:FiniteElementAnalysis；Dustcover；Rubber；Constitutivemodel；

Mooney-Rivlin

0引言

在汽车传动系统中，为减少零部件磨损，提高其使用寿命，大量使用了防尘

罩。特别是驱动轴，它的工作环境相对恶劣；由于布置原因，长期暴露在恶劣的自然环境中，要保证正常的工作就要能抵挡泥水、石子、盐雾腐蚀及其他异物的

侵袭，因此必须采用防尘罩对球铰部件进行有效的密封防护[1]。

防尘罩是保护驱动轴球铰的主要零件，防尘罩的失效必然会导致球铰的失效。

因此，对球铰防尘罩的研究非常重要。一旦防尘罩出现损坏，将导致万向节磨损，

影响使用功能，缩短万向节使用寿命。同时，防尘罩采用的橡胶材料具有典型材料非线性，在工作过程中涉及大位移、大变形，传统的经验设计方法因其局限性

很难完全满足设计要求[2]。

在防尘罩的设计中，要对密封效果和跟随球铰运动后的变形进行仿真分析，

确必威体育官网网址封部位的接触压强以及运动变形后与周边零件无干涉。本文采用ABAQUS

有限元分析软件对驱动轴防尘罩进行分析，了解其密封情况，并获取防尘罩的变

形及与周边零件的干涉情况，从而判断防尘罩结构设计的合理性。

1分析模型介绍

如图1、2所示，某后驱动轴总成包括的固定节和移动节；其中，固定节为固定端

-1-

球笼式万向节，用于连接后制动器；移动节为伸缩端可轴向移动万向节，用于连

接后桥主减速器；驱动轴杆为连接两端万向节的部件。本文主要对固定节端防尘

罩进行分析，从而判断设计结构是否可行。

图1某汽车后驱动轴总成的结构图

图2某汽车后驱动轴总成的剖面图

1.1有限元模型的建立

防尘罩结构分析时，不考虑花键的影响，因此可以将驱动轴整体看成是轴对

称模型。同时，钟形壳、防尘罩、驱动轴杆可视为旋转体，建模时只需要画一个剖面，然后旋转就可以了；单元类型采用C3D8H六面体网格[3]，具体分析模型如下图3所示：

图3驱动轴固定节防尘罩的有限元分析模型

建模时，需要在固定节钢球的保持架几何中心处建一个Rbe2,主点在该几何

中心，从点在驱动轴杆上，用于加载驱动轴杆的旋转、弯曲角度。

1.2材料与属性

钟形壳、驱动轴杆和卡箍的材料属性根据实际的材料参数进行定义，具体参

数如下表1所示。

表1零部件材料参数

序号部件弹性模量GPa泊松比密度g/mm^3

1驱动轴2100.37.85

2卡箍2100.37.85

3半轴2100.37.85

-2-

由于防尘罩是橡胶材料，其材料属性定义与其他部件的材料定义不同，由于

其工作应变小于50%