電動汽車驅動橋殼的結構分析和輕量化研究

電動汽車驅動橋殼的結構分析和輕量化研究摘要

電動汽車正成為未來交通的主流，其關鍵部件——驅動橋殼，是實現電動汽車高效、穩(wěn)定、安全行駛的重要保障。本文針對現有電動汽車驅動橋殼結構的局限性，采用有限元仿真方法對驅動橋殼在不同載荷下的應力分布、位移等力學性能進行了分析，發(fā)現現有驅動橋殼存在一定的設計不足，同時隨著電動汽車的發(fā)展趨勢，輕量化已經成為未來驅動橋殼研究的重要方向。本文進一步研究了驅動橋殼在保證強度的前提下，采用輕量化設計的優(yōu)化方案，通過有限元模擬求解了其結構參數的優(yōu)化方案，并進行了實驗驗證。最終，本文得出了優(yōu)化后的驅動橋殼結構參數，并且證明了該方案在一定程度上提高了驅動橋殼的輕量化水平，同時不影響其強度和穩(wěn)定性能的保證。

關鍵詞：電動汽車；驅動橋殼；有限元仿真；優(yōu)化設計；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)境保護意識的增強，政府對傳統(tǒng)燃油車的限制也越來越明顯，電動汽車已經成為未來交通的重要發(fā)展方向。對于電動汽車來說，其主要的drivingforce是電動機，而驅動橋則是電動機和車輪的橋梁，電動機發(fā)出的扭矩和力量通過變速箱、半軸和差速器等逐步傳遞到車輪上，完成汽車的行駛。而驅動橋殼則是驅動橋的重要部件，起到與懸架連接、傳遞貨車重量、扭矩、轉速等作用，所以驅動橋殼的結構、強度和可靠性對車輛的性能和安全起著非常重要的影響。

目前傳統(tǒng)內燃機驅動車與新能源汽車正在競相發(fā)展，但是兩者間存在很大差異，其設計標準、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，驅動橋殼所采用的純鋁制作，為了達到輕量化的標準，亦存在較高的材料消耗和成本。

2研究現狀

過去，由于傳統(tǒng)燃油車需要經歷精密、貴重、長壽命的整車設計，因此它的驅動橋殼的結構設定，入選經驗豐富、熟悉這些車輛特性的高級工程師指導。不過現在隨著新能源驅動車市不斷壯大，電機在傳遞扭矩的特性更有利于激變，有時需要調整車輛的物理尺寸等因素。

3有限元仿真分析

驅動橋殼需要滿足剛度和強度的要求，以及重量和售價的平衡。在實際應用中，如遇特定的材料和設計容忍度等因素，設計優(yōu)化變得非常關鍵。先將驅動橋殼導入有限元分析軟件AnsysWorkbench中，進行實體建模，設置邊界條件。然后進行靜力學分析，計算觀察點位移、密度等參數的變化。最后得到化學反應過程（如圖1所示）。

4優(yōu)化設計

在原有的車身結構框架內，對驅動橋殼的結構進行調整，以達到輕量化的目的。為了保證問題的正確性，需要對感性因素進行限制并優(yōu)化魔鬼項目設計。借助優(yōu)化設計技術和蠕代算法，對帶有特定目標函數的復雜系統(tǒng)進行了研究。最后得出新的輕量化驅動橋殼的結構方案。

5實驗驗證

將最終優(yōu)化的驅動橋殼結構方案進行樣機制作，并進行實驗測試。實驗測試包括靜態(tài)載荷實驗、振動實驗、疲勞測試、斷裂試驗等全方位測試，驗證方案優(yōu)化后的驅動橋殼在載荷下能夠保證其強度和穩(wěn)定性能，同時達到輕量化的目的。

6結論

本文主要針對現有電動汽車驅動橋殼結構的局限性，采用有限元仿真方法實現對車輛驅動橋殼在不同載荷下的應力分布、位移等力學性能的分析，發(fā)現現有驅動橋殼存在一定的設計不足。

本文進一步研究了驅動橋殼在保證強度的前提下，采用輕量化設計的優(yōu)化方案，通過有限元分析求解了其結構參數的優(yōu)化方案，并進行了實驗驗證。實驗結果證明，該方案在一定程度上提高了驅動橋殼的輕量化水平，同時不影響其強度和穩(wěn)定性能的保證。

通過本文的研究，為電動汽車驅動橋殼的輕量化設計提供了借鑒，同時為輕量化設計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分析驅動橋殼在不同載荷下的應力分布和位移等力學性能，通過對現有驅動橋殼的缺陷進行了分析，并提出了輕量化設計的優(yōu)化方案。實驗驗證結果表明該方案能夠在保證強度和穩(wěn)定性的前提下，有效地減輕驅動橋殼的重量。

在未來的研究中，可以考慮進一步完善驅動橋殼設計的優(yōu)化方案，同時將其應用到實際電動汽車的生產中。另外，還可以對其他車身結構的輕量化設計進行研究，以滿足汽車行業(yè)對輕量化的需求。

8結語

本文針對電動汽車驅動橋殼結構的局限性，通過有限元仿真分析和實驗驗證，提出了一種輕量化設計的優(yōu)化方案。該方案在保證驅動橋殼強度和穩(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計提供了借鑒和參考未來的研究可以繼續(xù)深入探究汽車輕量化的各種實現方法以及對車身結構、動力系統(tǒng)等方面的影響。同時，可以對電動汽車的其他重要部件，如電池、電機等進行輕量化設計，以進一步提升汽車的能效和續(xù)航能力。此外，還可以考慮將先進的材料和制造技術應用于汽車輕量化設計中，從而實現更高效、更環(huán)保的汽車出行。總之，汽車輕量化設計是未來汽車發(fā)展的重要方向，將持續(xù)為人們帶來更加快捷、可靠和可持續(xù)的交通出行除了以上提到的輕量化措施，未來的汽車發(fā)展還可以從以下幾個方面進行深入研究：

1.智能化設計：隨著人工智能技術的不斷進步，未來的汽車將更加智能化，智能化設計可以提高汽車的效率和安全性。例如，在車輛的制造過程中，可以通過智能化數據分析和計算來優(yōu)化車身結構和零件構造，從而減少車的重量和能耗。同時，智能化設計也可以應用于車輛的行駛過程中，例如利用車內電子設備、感應技術和無線通信技術來實現自動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.電動化技術：電動化技術是未來汽車發(fā)展的一個重要方向。隨著電池技術的不斷進步和成本的降低，未來的汽車將越來越多地采用電動化技術。電動汽車比傳統(tǒng)汽車具有更高的能效和零排放，但是電池的重量較大，會影響汽車的續(xù)航能力和動力性能。未來的研究可以進一步探究電動汽車的輕量化設計方案，例如通過新型材料和制造技術實現電池重量的減輕，從而提高汽車的續(xù)航能力和性能表現。

3.綠色化設計：隨著環(huán)境污染問題的日益加重，未來汽車應該更加注重環(huán)保性和可持續(xù)發(fā)展性。綠色化設計可以應用于汽車的制造、使用和回收過程中，例如利用可再生能源和資源來替代傳統(tǒng)的化石能源和原材料，采用環(huán)保材料和制造工藝來減少污染和能耗。同時，綠色化設計也可以應用于汽車的使用階段，例如通過智能化技術和車輛共享模式來減少個人車輛的使用量，從而進一步減少能源消耗和環(huán)境排放。