轮边电驱动减速系统齿轮腹板的轻量化设计.pdf

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1、第55卷第4期V01．55No．4农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2017年4月April2017doi：10．3969巧．issn．1673～3142．2017．04．001轮边电驱动减速系统齿轮腹板的轻量化设计黄崇文1，郑松林比，冯金芝12，沈健1(1．200093上海市上海理工大学机械工程学院；2．200093上海市上海理工大学机械工业汽车底盘机械零部件强度与可靠性评价重点实验室)[摘要]针对轮边驱动减速系统的齿轮腹板进行了轻量化设计。

2、使用有限元仿真软件对齿轮模型进行拓扑优化，根据拓扑优化结果采用控制变量法进行轻量化设计。对不同设计方案的齿轮腹板进行有限元分析，比较不同结构的应力分布情况，得出最优的齿轮腹板轻量化设计方案。[关键词]轮边驱动；减速系统；齿轮；拓扑优化；轻量化设计[中图分类号]U463．212；U469．72[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2017)04—0001—05LightweightDesignofGearWebsinWheel-SideDecelerationSystemofElectricVehi

3、cleHuangChongwenl，ZhengSonglinl”，FengJinzhil’，ShenJianl(1．CollegeofMechanicalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China；2．MachineryIndustryKeyLaboratoryforMechanicalStrength＆ReliabilityEvaluationofAutoChassisComponents．Uni

4、versityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)[Abstract]Alightweightdesignmethodofgearwebsforwheel—sidereducerisresearchedinthisstudy．Topologyoptimizationofthegearmodelisprocessedbytheuseofsimulationsoftware．Lightweightdesignismadebycontrol

5、variatemethodanddifferenttypesofwebsaredesigned．Afterthesimulationofthesefiniteelementanalysis，comparisonofdifferentstructuresunderthestressofgearsinsidethewebaremadeandgearweboptimizationisdrawn．[Keywords]wheel-hubdrive；decelerationsystem；gear；topological

6、optimization；lightweightdesign0引言轮边驱动电动汽车因其自身结构特点，目前被公认为未来电动汽车的理想选择。具有良好的市场应用前景。但是由于这种动力系统布置形式的特殊性，导致汽车簧下质量超重，影响了整车的操纵稳定性，制约了该车的产业化进程[卜皇]。因此。对轮边驱动系统的轻量化设计成为一个必须要解决的问题，而其中轮边减速器的轻量化设计最为关键。要解决该问题，就要在满足可靠性和耐久性的前提下尽可能地减小体积，减轻重量，从而达到轻量化的目的。齿轮作为减速系统的重要结构，负责将电机的动力

7、传递到车轮上，同时也起到了减速增扭的作用。因此在保证可靠性的前提下，对齿轮组进行轻量化设计有重要意义，这样不仅能够提高车辆基金项目：国家自然科学基金项目(编号：51375313k七海市科委基础研究重点项目(编号：13JCl408500&11140502000)收稿日期：2016—1l-03修回日期：2016一ll—lO的整体性能．而且还可以起到节能减排的作用。传统的齿轮设计方法往往比较保守，安全系数过高，这样设计出的齿轮一般体积和质量会偏大，强度过度富余。因此，不论是从节能减排还是提高车辆性能的角度出发，都

8、需要探索一种符合时代要求的减速器齿轮轻量化设计方法。本文以轮边驱动减速齿轮组为研究对象，针对齿轮腹板刚度过剩严重、轻量化空间较大的情况，基于其在工作过程中的受力情况与特点，结合拓扑优化的结果，提出多种齿轮腹板的结构改进方案。并经过有限元分析不同结构方案齿轮腹板内部的应力分布情况，找到最适合于此轮边电驱动减速器齿轮组的结构方案。1有限元法和拓扑优化有限元法最先应用于航空航天工程结构的分析，其基本思想是将一个连续体离