电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析

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1、硕士学位论文电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析THEDESIGNOFELECTRICVEHICLEDRIVINGAXLEANDFATIGUELIFEANALYSIS周兆华哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U469.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析硕士研究生周兆华导师崔胜民教授申请学位：工程硕士学科：车辆工程所在单位：汽车工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U469.4U.D.C:621.3Diss

2、ertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEDESIGNOFELECTRICVEHICLEDRIVINGAXLEANDFATIGUELIFEANALYSISCandidateZhouZhaohuaSupervisorProf.CuiShengminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：VehicleEngineeringAffiliation：SchoolofAutomobileEngineeringDateofDef

3、ence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要由于燃油汽车的过度使用，不可避免的产生了能源危机和环境污染问题。为解决汽车使用过程中产生的负面影响，逐渐形成了电动汽车这一全新领域。电动汽车具有零污染排放，高经济性和操作性，行驶平稳且无噪声等优点。电动汽车的推广过程中，续驶里程是制约其发展的主要原因。在有限能量供给的情况下，如何通过改进电动汽车零部件设计方法和驱动系统结构形式来延长续驶里程是值得研究的问题。驱

4、动桥是汽车动力传输系统中的重要组成部分，驱动桥不同的结构形式会对动力传递效率产生较大的影响，对电动汽车驱动桥设计的研究具有非常重要的意义。根据已知电动汽车驱动桥设计参数，分析驱动桥结构形式，运用三维设计软件CATIA完成电动汽车驱动桥建模。对驱动桥进行理论分析，确定理论受力情况，设置驱动桥仿真约束条件。参考相关设计标准，利用有限元分析软件ANSYSWorkbench对桥壳进行四种典型工况的受力仿真分析，对半轴进行静扭仿真试验，对各传动齿轮副进行接触强度仿真分析。仿真结果表明，驱动桥总成及其零部件的强度和刚度是满足设计要求的。由于为全

5、浮式驱动桥，汽车行驶过程中，地面所产生的振动频率对桥壳自身振动频率有较大影响，对桥壳进行模态分析。分析结果表明，桥壳的前6阶固有频率避开了来自路面的激励，总体仿真表明驱动桥的设计是合格的。基于驱动桥静力分析和模态分析，依照测试标准，确定分析方法，对驱动桥进行疲劳寿命分析。运用Workbench中FatigueTool模块对桥壳和半轴进行疲劳寿命仿真，得到各构件的疲劳寿命云图，同时与设计标准相比较，确定驱动桥设计在疲劳寿命仿真分析方面是合格的。根据驱动桥有限元分析结果，对驱动桥结构以及设计参数进行改进。改变驱动桥桥壳变截面数量、弹簧座

6、受力面积和间距以及桥壳整体壁厚来改善驱动桥受力状况，同时进行多次有限元仿真分析，确定驱动桥改进参数。整理改进后的设计参数，确定驱动桥最终结构形式，同样进行有限元分析和疲劳寿命仿真分析，与改进前驱动桥仿真结果比较。结果表明，改进后的驱动桥桥壳质量降低4%，疲劳寿命提高40.9%。关键词：电动汽车；驱动桥设计；有限元分析；疲劳寿命分析I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractDuetotheexcessiveuseoffuel-poweredvehicles,theenergycrisisandenvironmentalpollu

7、tionproblemsareariseninevitably.Tosolvethenegativeimpactthatgeneratedwhenthevehiclerunning,thenewfieldofelectricvehicleisformed.Electricvehiclescanproducelesspollutant,saveenergy,operateeasily,rungsmoothlyandwithoutnoise.Duringthedevelopmentofelectricvehicles,drivingra

8、ngeisthemainobstacle.Improvingthedesignmethodofpartsandoptimizingthestructureofdrivingsystemtoextendthetraveldistance