日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網

  • 公眾號

    • 汽車測試網

    • 在線課堂

    • 電車測試

首頁 > 汽車技術 > 正文

汽車驅動橋輕量化設計

2020-11-03 22:40:20·  來源：汪振曉  
　
一.研究背景世界汽車工業(yè)發(fā)展面臨三大問題：節(jié)能、環(huán)保、安全汽車輕量化是節(jié)能與環(huán)保的重要方法和途徑輕量化與汽車制動安全、操縱穩(wěn)定性、舒適性相關整車輕量化
一.研究背景
世界汽車工業(yè)發(fā)展面臨三大問題：節(jié)能、環(huán)保、安全 
汽車輕量化是節(jié)能與環(huán)保的重要方法和途徑 
輕量化與汽車制動安全、操縱穩(wěn)定性、舒適性相關
 
整車輕量化：
1、降低排放的有效途徑：
世界鋁業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)：汽車自重每減少10%，排放降低5%-6% 歐盟將實現(xiàn)CO2排放控制目標的基礎確定為汽車的小型化與輕量化 美國“新一代汽車共同開發(fā)計劃”(PNGV)將汽車輕量化列為汽車節(jié) 能減排三大技術措施之一。
2、整車經濟性提高的重要方法： 
研究表明，約75%的油耗與整車的重量有關，降低汽車重量就可 有效降低油耗及排放；對商用車的研究表明，汽車重量每減少100Kg, 油耗可降低6%-7%.
3、提高運輸效率，符合我國可持續(xù)發(fā)展要求：
汽車的輕量化符合國家節(jié)能減排戰(zhàn)略和中長期科技發(fā)展規(guī)劃的要求 我國原油對外依存度為60%.
 
二.輕量化設計方案
驅動橋簡介
 
驅動橋功能 
①將傳動裝置傳來的發(fā)動機扭矩通過主減速器、差速器、 半軸等傳到驅動車輪，實現(xiàn)降速増扭； 
②通過主減速器圓錐齒輪副或雙曲面齒輪副改變轉矩的傳遞方向；
③通過差速器實現(xiàn)兩側車輪差速作用，保證內、外側車輪以不同轉速轉向； 
④通過橋殼體和車輪實現(xiàn)承載及傳力作用。
本文將以某自主品牌越野車車型X 為藍本 ，以車型X的驅動橋為例講述 輕量化設計，并應用三維軟件和有限元對驅動橋進行分析計算，最后通過臺架以及實車試驗驗證本文所述車型X輕量化方案的可行性。
 
主減速器減重方案 
用較小的尺寸和最輕的質量，設計制造出承載能力強，輕量化的主減速器，可 以降低整車噪聲、提高整車舒適性和通過性，還減小了材料的使用和自身功耗。
 
齒輪機構
齒輪尺寸優(yōu)化 
• 通過過優(yōu)化主減速器、輪 邊減速器速比，原則：適當 提高行星齒輪輪邊速比，減 小主減速比； 
• 優(yōu)化齒輪模數(shù)，在保證強 度要求的前提下，縮小齒輪 模數(shù)，減小齒輪尺寸；
齒輪材料 
• 采用性能更優(yōu)的20CrMoH， 代替20CrMnTi，表面硬度更高， 心部韌性更佳，滲碳后表面性能提升；齒輪工藝 
• 采用強力噴丸表面強化技 術，可進一步提高其扭矩傳 遞能力，噴丸表面強化后的 齒輪疲勞強度壽命最高可提升30%； 
殼體
主減總成殼體重量一般占總成的30%左右，重量占比較大，通過優(yōu) 化結構、材料以鋁代鋼，提高材料利用率；
 
半軸
半軸為主減速器重要零件，對強度要求很高。
優(yōu)化半軸與突緣連接方式
半軸與輸出法蘭一體式設計，采 用一次鍛造成型，提升了半軸與法 蘭的連接強度，同時優(yōu)化了連接環(huán) 節(jié)，減少了連接螺母、O 型圈，縮 短了半軸長度，重量減輕；
 

優(yōu)化設計后半軸 普通半軸
優(yōu)化外廓尺寸
減小法蘭直徑和厚度； 切除多余的法蘭邊； 
等強度設計，切除多余的材料； 

優(yōu)化半軸材料
采用高強度的采用代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料 

輪邊減速器輕量化方案 
輪轂 輪轂是輪胎內廓支撐輪胎的圓桶型的、中心裝在軸上的金屬部件，又叫做輪圈、鋼圈、轱轆、胎 鈴。輪轂根據(jù)直徑、寬度、成型方式、材料不同種類繁多。
新技術、工藝
采用低壓鑄造技術，材料利用率 提升30% 
采用齒輪仿真技術、減小行星齒 輪機構,減小整體尺寸
新材料應用
采用壓鑄鋁合金
結構優(yōu)化
等強度設計，對軸承支撐、車輪連接部位強化；
優(yōu)化內部型腔，減小鑄造缺陷，提升輪轂強度；
轉向節(jié) 
 
 
轉向節(jié)的功用是傳遞并承受汽車前部載荷，支撐并帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽 車行駛轉狀態(tài)下，它承受著多變的沖擊載荷，因此，要求其具有很高的強度。
針對轉向節(jié)受力情況進行劃分：
  • 把車輪與上下三角臂連接，并承受載荷沖擊——轉向節(jié)殼；固定齒圈并承受來自齒圈的扭矩—— 轉向節(jié)軸頸 ；轉向節(jié)殼采用輕質材料鈦合金，而承受扭矩的軸頸采用合金結構鋼。
  • 對多余材料進行優(yōu)化去除；
  • 對高應力處進行加強，對受力較小的部位優(yōu)化去除，造保證整體強度條件下，保證零件最輕；
  • 高強度、輕量化材料的利用，鈦合金比傳統(tǒng)材料輕40%， 強度提升20%;
節(jié)臂 
轉向節(jié)臂又叫梯形臂，是轉向傳動裝置的最后一級傳力部件，轉向節(jié)臂安裝在左右轉向節(jié)上， 另一端用球銷和橫拉桿連接。通過轉向縱拉桿將其與轉向搖臂連接起來，并實現(xiàn)轉向。
1、措施
通過創(chuàng)新設計，通過提 高轉向節(jié)臂與轉下節(jié)殼 的配合間隙，提高連接 強度，縮小節(jié)臂結構
2、措施
調整轉向節(jié)臂的安裝位置， 改變轉向節(jié)臂與轉下拉桿的 空間角度，優(yōu)化轉向節(jié)臂的 受力，可縮小結構
3、措施
切除多余材料
4、措施
采用模鍛工藝，提高材料 機械能力，提升零件強度
輕量化設計成果
 
輕量化設計
 
 
 
3、CAE分析
主減速器殼體CAE分析 
受力分析
根據(jù)相關公式可得出主減速器殼體各軸承處的載荷;
 
 
殼體建模 
  • 主減速器殼體有限元模型由1406672個單元組成； 
  • 在有限元分析過程中，對輸出軸兩側螺栓孔進行全約束，采用二階單元計算； 
  • 主減速器殼體的材料為ZL101 ，材料的屈服強度為190MPa。
 
約束條件
 
分析結果
 
 
 
結論：車型X主減速器殼體的最大應力為170MPa，不超過材料屈服極限190MPa， 滿足強度要求，輕量化的方案可行。
轉向節(jié)與節(jié)臂CAE分析
轉向節(jié)與轉向節(jié)臂分析工況說明： 
  • 根據(jù)整車質心高度、軸荷等條件計算車輪所受載荷 
  • 前六個工況采用慣性釋放方法，進行轉向節(jié)強度計算；極限轉向工況約 束輪心點，在上控制臂外點、下控制臂外點、橫向推力桿外點加載； 
  • 前后軸轉向節(jié)模型一致，且后軸荷大，此分析采用后軸計算； 
  • 前六個分析工況參考越野車結構零部件強度分析標準：EQCD-26。第七個極限轉向工況為考慮自重及轉向電機輸出最大轉向扭矩。
 
說明：Z0為靜載狀態(tài)下的輪荷，Z’為軸荷轉移時產生的附加輪荷
節(jié)臂CAE分析
 
 
分析結果
 
結論：車型X轉向節(jié)的最大應力為875MPa，不超過材料屈服極限930MPa，滿足強度要求；車型X轉向節(jié)臂的最大應力為601.5MPa，不超過材料屈服極限785MPa，滿足強度要求， 輕量化方案可行。
輪轂CAE分析
 
約束：約束連接制動盤螺栓孔位置全部自由度；釋放軸承外圈節(jié)點沿軸向轉動自由度；
 
 
 
結論：車型X輪轂輕量化后的最大應力（166MPa）小于材料屈服值（190MPa)，滿 足強度要求。
 
4、臺架與實車試驗
總成臺架試驗
 
總成疲勞試驗，標準與國外不一致，主減速器試驗次數(shù)50萬次以上，滿足國標要求； 
總成靜扭試驗，總成后備系數(shù)大于2.5，滿足國標要求；
實車試驗 
按照前文設計的總成，進行了總成試制，并開展實車驗證，滿足使用要求；
 
 
5、總結
1、輕量化是今后驅動橋結構設計的根本要求，利用CAE拓撲優(yōu)化、運用新材 料、探索新工藝是有效的解決途徑。 
2、選取了驅動橋總成的4個典型部件進行了建模，進行了7個典型工況的力 學分析，計算設計結果并試驗改進得出最佳方案，實現(xiàn)了各部件輕量化35kg， 并通過了臺架與實車試驗。 
3、輕量化的驅動橋已逐步應用與東風的越野車和SUV。 
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25