壳易于铸造，加工简单，但维修不便。当拆卸主减速器时，必须把整个驱动桥从汽车上拆下来。分段式桥壳多用于中型汽车和轻型汽车上。
1.2 国内外研究现状
驱动桥是工程机械底盘的重要部件，其性能直接影响着机械的整体性能。大量实践表明，由于受力复杂，驱动桥壳是各种车辆上比较容易出现破坏的部件之一。因此，国内外都对此进行了大量的研究，主要集中于以下几个方面。
1）有限元法
有限元法由于能够解决结构形状和边界条件都非常任意的力学问题，因而在实际中得到广泛应用，成为一种可靠的新的数值计算方法，并取得许多实际效益。在车辆设计中，有限元法也得到应用。应用有限元法，对车辆的所有结构件、零部件，可以进行刚度、强度、稳定性分析，可以进行模态分析再现振动模态，进一步可以计算动态响应，较真实地描绘出动态过程。
设计驱动桥壳时，作为车辆的主要承载构件之一，驱动桥壳形状和受力都很复杂，因此，要精确计算出驱动桥壳各状态下各处的应力是很困难的。过去，主要是通过对桥壳样品进行台架试验和整车行驶试验，考核桥壳强度和刚度。有时还采用在桥壳上贴应变片的电测方法，让车辆在典型路段上满载行驶或典型工况下工作，以测定桥壳的应力。这些方法只有在有桥壳样品的情况下才能使用，而且需要付出相当大的人力、物力和时间。或者将桥壳看成是一简支梁，校核某些特定断面的最大应力值。我国通常推荐将桥壳复杂的受力状况简化在典型工况下，只要桥壳的强度得到保证，就认为该桥壳在车辆的各种行驶条件下是可靠的。传统的桥壳强度的计算方法，只能近似计算出桥壳某一断面的应力平均值，不能完全反映桥壳上应力及其分布的真实情况。因此，这种方法仅用于对桥壳强度的验算，或用来与其它车型的桥壳强度进行比较，而不能用于计算桥壳上某点的真实应力值。
有限元法作为一种现代化的结构计算方法，在一定的前提条件下，可以计算出机械产品各处的位移、应力和应变。在国外，二十世纪七十年代前后，有限元方法逐渐在车辆桥壳的强度分析中得到应用。如美国的机械研究所、万国汽车公司等，都曾经使用有限元法计算过桥壳的强度。使用有限元法对车辆驱动桥壳进行强度分析，只要计算模型简化得合理，受力与约束条件处理恰当，就可以得
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到比较理想的计算结果。而且，可以得到比较详细的应力和变形的分布情况，以及应力集中区域和应力变化趋势，这些都是传统方法难以做到的。因此，在驱动桥壳设计中，应用有限元法具有重要的意义。通过对驱动桥壳进行有限元分析计算，既可以分析驱动桥壳的变形、应力、应变、强度与刚度等情况，也可以分析比较各种设计方案，在保证强度与刚度的前提下，为结构的减重、改进以及优化设计提出可行的措施和建议。
下面结合一些学者在驱动桥壳上做的有限元研究成果来具体介绍一下有限元法在驱动桥壳设计过程中进行分析、评估和校核中的应用：
(1) 驱动桥壳垂直弯曲的静力分析
主要是计算桥壳的垂直弯曲强度和刚度。郑燕萍在有限元中将桥壳两端固定，在弹簧座处施加载荷，得出结论：当桥壳承受满载轴荷时，每米轮距最大变形量不超过1.5mm，强度足够；龙慧对装载机的前驱动桥壳进行了垂直弯曲的有限元强度分析，计算出桥壳应力、变形分布和应力集中，为提高驱动桥壳的承载能力和新产品的开发提供了较为可靠的依据。
(2) 驱动桥壳模态分析
驱动桥壳模态分析主要通过计算，得到整个驱动桥壳在自由状态下的固有频率与固有振型，以分析驱动桥壳的动态特性。
陈朝阳介绍了多输入/多输出理论模态分析的基本方法，并用该方法对模型进行了计算，得到其理论解；同时又对该模型进行了实验模态分析，得到了实验解。两种解的误差很小，说明该理论分析方法完全可以应用于驱动桥的模态分析中。褚志刚通过模态分析方法找到了某汽车驱动桥壳的破坏原因。该驱动桥壳在使用中中部区域常出现裂纹，静强度计算表明该桥壳静应力分布合理，破坏区的静应力很小，模态分析中桥壳的前九阶频率在路面谱频率范围内，在路面谱的激励下很容易引起垂直方向的共振。这不但说明模态分析在驱动桥的研究和设计中有着具体的应用，而且还是必要的。
(3) 驱动桥壳的响应分析
谐响应分析用于确定线性结构承受随时间按正弦(简谐)规律变化的载荷时稳定响应的一种技术；褚志刚求得驱动桥壳在垂直激励作用下的响应以及动应力，找到驱动桥壳典型部位以及破坏的确切位置。刘万封根据结构应变模态的特
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点及测试方法，建立了微型汽车驱动桥桥壳的动态响应模型，可以计算出任意载荷条件下结构的应变响应，确定疲劳危险点，进而可以进行结构疲劳分析的计算机模拟[10]。
2）可靠性工程
可靠性工程以概率和随机分布为基础，研究各种结构在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。人们对随机现象的研究由来己久，但其在工程中的应用却并非相伴而生。传统设计认为材料本身的性能(强度、韧性、硬度等)和所受到的应力都是常量，以此为指导的产品偏于保守。考虑随机性并在设计中引入可靠度，更真实地反映客观现实，由此设计出的产品也更科学合理。现在，一些发达国家设计制造的某些零件，其寿命可以精确到小时，如果没有可靠性计算，是不可想象的。为了使驱动桥的性能更为优良，寿命更加符合人们的要求，包括桥壳、齿轮到半轴的设计都必须将可靠度考虑进去。
3）优化算法
现代优化算法包括禁忌搜索算法、模拟退火算法、遗传算法和拉格朗日松弛算法等。这些算法涉及生物进化、人工智能、数学和物理学、神经系统和统计力学等概念，是以一定的直观基础构造的算法，称之为启发式算法。启发式算法的兴起与计算复杂性理论的形成有密切关系。当人们不满足于常规算法求解复杂问题时，现代优化算法开始体现其作用。
将优化算法引入驱动桥及其各元件的设计，可以减小部件体积、节省材料、优化传动结构、优化传动零件的参数，使其设计更趋于科学合理。
4）虚拟仿真
虚拟现实是计算机相关技术中的重要课题，继多媒体技术之后，正日益引起驱动桥厂商及开发设计部门的高度关注。这不仅因为它的概念、理论及设备新颖，而且一经实现就表现出了强大的生命力，展示出极具应用前景的态势。
1.3 有限元法及其理论
在19世纪，有限元方法的思想已经作为一种数值求解的方法被提出来了，然而求解需要的巨大工作量，超出了当时人们的能力。所以这种方法当时并没有实际应用的可能性。20世纪中期开始，电子计算机技术的出现和迅速发展为人
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们提供了巨大的数值计算能力。在此基础上，人们重新对有限元法的实际应用展开研究。20世纪50年代，工程师首先对飞机结构进行了有限元分析，从此，有限元法进入了实际应用阶段。
有限元法的分析步骤分为结构的离散化、单元分析、整体分析三步。 有限元法是利用分割近似的原理，把连续结构分离成有限各子结构，再在子结构上寻找满足一定要求的近似解。
单元分析的任务就是确定单元载荷向量?元刚度矩阵?
Fe?和单元结点位移向量??e?和单
Ke?。它们之间的关系如下：
?Fe???Ke???e? (1.1)
?e?，我们还可以求得单元应变向量?若已知?
??和单元应力向量???：
?????B???e? (1.2)
B?为几何矩阵。
其中?
?????S???e? (1.3)
S?为应力矩阵。
其中?
???=?De???? (1.4)
??????x?y?z?xy?yz?zx?TT??????x?y?z?xy?yz?zx?式中：
?De?为弹性矩阵
?1????1??对称????1???1?2?E??De???2?1????1?2??????????????????1?2???2?(1.5)
1?2?2
式中：E为材料的弹性模量，?为材料的泊松比。
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