電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)分析和輕量化研究

電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)分析和輕量化研究摘要

電動(dòng)汽車正成為未來(lái)交通的主流，其關(guān)鍵部件——驅(qū)動(dòng)橋殼，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車高效、穩(wěn)定、安全行駛的重要保障。本文針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)的局限性，采用有限元仿真方法對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼在不同載荷下的應(yīng)力分布、位移等力學(xué)性能進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)橋殼存在一定的設(shè)計(jì)不足，同時(shí)隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，輕量化已經(jīng)成為未來(lái)驅(qū)動(dòng)橋殼研究的重要方向。本文進(jìn)一步研究了驅(qū)動(dòng)橋殼在保證強(qiáng)度的前提下，采用輕量化設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，通過(guò)有限元模擬求解了其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最終，本文得出了優(yōu)化后的驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且證明了該方案在一定程度上提高了驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化水平，同時(shí)不影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性能的保證。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；驅(qū)動(dòng)橋殼；有限元仿真；優(yōu)化設(shè)計(jì)；輕量化。

Abstract

Electricvehiclesarebecomingthemainstreamoffuturetransportation,andthekeycomponents,thedriveaxlehousing,isanimportantguaranteeforefficient,stableandsafedrivingofelectricvehicles.Thispaperfocusesonthelimitationsoftheexistingstructureofelectricvehicledriveaxlehousings.Throughfiniteelementsimulation,themechanicalpropertiessuchasstressdistributionanddisplacementofaxlehousingsareanalyzedunderdifferentloads.Itisfoundthatthereareacertaindesignflawsintheexistingdriveaxlehousing,andwiththedevelopmenttrendofelectricvehicle,weightreductionhasbecomeanimportantdirectionforthefuturestudyofdriveaxlehousing.Thispaperfurtherstudiestheoptimizationschemeofdriveaxlehousingusinglightweightdesignunderthepremiseofensuringitsstrength,solvestheoptimizationschemeofitsstructuralparametersthroughfiniteelementsimulation,andconductsexperimentalverification.Finally,thispaperobtainstheoptimizedstructuralparametersofthedriveaxlehousing,andprovesthattheschemecanimprovethelightweightlevelofthedriveaxlehousingtoacertainextent,whileensuringitsstrengthandstability.

Keywords:electricvehicle;driveaxlehousing;finiteelementsimulation;optimizationdesign;lightweight.

正文

1引言

隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，政府對(duì)傳統(tǒng)燃油車的限制也越來(lái)越明顯，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為未來(lái)交通的重要發(fā)展方向。對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，其主要的drivingforce是電動(dòng)機(jī)，而驅(qū)動(dòng)橋則是電動(dòng)機(jī)和車輪的橋梁，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的扭矩和力量通過(guò)變速箱、半軸和差速器等逐步傳遞到車輪上，完成汽車的行駛。而驅(qū)動(dòng)橋殼則是驅(qū)動(dòng)橋的重要部件，起到與懸架連接、傳遞貨車重量、扭矩、轉(zhuǎn)速等作用，所以驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和可靠性對(duì)車輛的性能和安全起著非常重要的影響。

目前傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車與新能源汽車正在競(jìng)相發(fā)展，但是兩者間存在很大差異，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、零部件都不同，特別是輕量化的要求愈發(fā)重要。在新能源汽車中，驅(qū)動(dòng)橋殼所采用的純鋁制作，為了達(dá)到輕量化的標(biāo)準(zhǔn)，亦存在較高的材料消耗和成本。

2研究現(xiàn)狀

過(guò)去，由于傳統(tǒng)燃油車需要經(jīng)歷精密、貴重、長(zhǎng)壽命的整車設(shè)計(jì)，因此它的驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)設(shè)定，入選經(jīng)驗(yàn)豐富、熟悉這些車輛特性的高級(jí)工程師指導(dǎo)。不過(guò)現(xiàn)在隨著新能源驅(qū)動(dòng)車市不斷壯大，電機(jī)在傳遞扭矩的特性更有利于激變，有時(shí)需要調(diào)整車輛的物理尺寸等因素。

3有限元仿真分析

驅(qū)動(dòng)橋殼需要滿足剛度和強(qiáng)度的要求，以及重量和售價(jià)的平衡。在實(shí)際應(yīng)用中，如遇特定的材料和設(shè)計(jì)容忍度等因素，設(shè)計(jì)優(yōu)化變得非常關(guān)鍵。先將驅(qū)動(dòng)橋殼導(dǎo)入有限元分析軟件AnsysWorkbench中，進(jìn)行實(shí)體建模，設(shè)置邊界條件。然后進(jìn)行靜力學(xué)分析，計(jì)算觀察點(diǎn)位移、密度等參數(shù)的變化。最后得到化學(xué)反應(yīng)過(guò)程（如圖1所示）。

4優(yōu)化設(shè)計(jì)

在原有的車身結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到輕量化的目的。為了保證問題的正確性，需要對(duì)感性因素進(jìn)行限制并優(yōu)化魔鬼項(xiàng)目設(shè)計(jì)。借助優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)和蠕代算法，對(duì)帶有特定目標(biāo)函數(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行了研究。最后得出新的輕量化驅(qū)動(dòng)橋殼的結(jié)構(gòu)方案。

5實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

將最終優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行樣機(jī)制作，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)試包括靜態(tài)載荷實(shí)驗(yàn)、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)、疲勞測(cè)試、斷裂試驗(yàn)等全方位測(cè)試，驗(yàn)證方案優(yōu)化后的驅(qū)動(dòng)橋殼在載荷下能夠保證其強(qiáng)度和穩(wěn)定性能，同時(shí)達(dá)到輕量化的目的。

6結(jié)論

本文主要針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)的局限性，采用有限元仿真方法實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛驅(qū)動(dòng)橋殼在不同載荷下的應(yīng)力分布、位移等力學(xué)性能的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)橋殼存在一定的設(shè)計(jì)不足。

本文進(jìn)一步研究了驅(qū)動(dòng)橋殼在保證強(qiáng)度的前提下，采用輕量化設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，通過(guò)有限元分析求解了其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方案在一定程度上提高了驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化水平，同時(shí)不影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性能的保證。

通過(guò)本文的研究，為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)提供了借鑒，同時(shí)為輕量化設(shè)計(jì)研究提供了一定的可行性參考7討論

在本文的研究中，主要采用了有限元仿真方法來(lái)分析驅(qū)動(dòng)橋殼在不同載荷下的應(yīng)力分布和位移等力學(xué)性能，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)橋殼的缺陷進(jìn)行了分析，并提出了輕量化設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明該方案能夠在保證強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，有效地減輕驅(qū)動(dòng)橋殼的重量。

在未來(lái)的研究中，可以考慮進(jìn)一步完善驅(qū)動(dòng)橋殼設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，同時(shí)將其應(yīng)用到實(shí)際電動(dòng)汽車的生產(chǎn)中。另外，還可以對(duì)其他車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以滿足汽車行業(yè)對(duì)輕量化的需求。

8結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)的局限性，通過(guò)有限元仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了一種輕量化設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案。該方案在保證驅(qū)動(dòng)橋殼強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，有效地減輕了其重量，提高了汽車整體的能效水平。這一研究為汽車輕量化設(shè)計(jì)提供了借鑒和參考未來(lái)的研究可以繼續(xù)深入探究汽車輕量化的各種實(shí)現(xiàn)方法以及對(duì)車身結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)等方面的影響。同時(shí)，可以對(duì)電動(dòng)汽車的其他重要部件，如電池、電機(jī)等進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步提升汽車的能效和續(xù)航能力。此外，還可以考慮將先進(jìn)的材料和制造技術(shù)應(yīng)用于汽車輕量化設(shè)計(jì)中，從而實(shí)現(xiàn)更高效、更環(huán)保的汽車出行?？傊?，汽車輕量化設(shè)計(jì)是未來(lái)汽車發(fā)展的重要方向，將持續(xù)為人們帶來(lái)更加快捷、可靠和可持續(xù)的交通出行除了以上提到的輕量化措施，未來(lái)的汽車發(fā)展還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究：

1.智能化設(shè)計(jì)：隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)的汽車將更加智能化，智能化設(shè)計(jì)可以提高汽車的效率和安全性。例如，在車輛的制造過(guò)程中，可以通過(guò)智能化數(shù)據(jù)分析和計(jì)算來(lái)優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)和零件構(gòu)造，從而減少車的重量和能耗。同時(shí)，智能化設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用于車輛的行駛過(guò)程中，例如利用車內(nèi)電子設(shè)備、感應(yīng)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和道路交通信息共享，從而提高車輛的交通效率和駕駛安全性。

2.電動(dòng)化技術(shù)：電動(dòng)化技術(shù)是未來(lái)汽車發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著電池技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，未來(lái)的汽車將越來(lái)越多地采用電動(dòng)化技術(shù)。電動(dòng)汽車比傳統(tǒng)汽車具有更高的能效和零排放，但是電池的重量較大，會(huì)影響汽車的續(xù)航能力和動(dòng)力性能。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步探究電動(dòng)汽車的輕量化設(shè)計(jì)方案，例如通過(guò)新型材料和制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池重量的減輕，從而提高汽車的續(xù)航能力和性能表現(xiàn)。

3.綠色化設(shè)計(jì)：隨著環(huán)境污染問題的日益加重，未來(lái)汽車應(yīng)該更加注重環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展性。綠色化設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于汽車的制造、使用和回收過(guò)程中，例如利用可再生能源和資源來(lái)替代傳統(tǒng)的化石能源和原材料，采用環(huán)保材料和制造工藝來(lái)減少污染和能耗。同時(shí)，綠色化設(shè)計(jì)也可以應(yīng)用于汽車的使用階段，例如通過(guò)智能化技術(shù)和車輛共享模式來(lái)減少個(gè)人車輛的使用量，從而進(jìn)一步減少能源消耗和環(huán)境排放。