轻型驱动桥轻量化设计研究

发布时间：2020-04-14 18:07

【摘要】：本文以轻型驱动桥为平台,来进行轻量化的设计研究。主要思路是应用高强度、轻量化材料,以及采用更加紧凑的新型结构布置来实现。对于驱动桥桥壳部分,用铸造式驱动桥桥壳代替原有的冲压焊接式桥壳,降低整体壳体厚度,对于桥壳上关键受力位置进行优化,局部加强,最终实现整体降重。对于主减速器壳体,采用铸铝合金代替原来的铸铁材料。由于铸铝的密度大约是铸铁密度的三分之一,因此可以极大限度地降低零件重量。对于轮边部分结构的改进,主要采用更加紧凑的布置形式,用轮毂轴承单元代替原有的跨置式轴承方案,缩短轮毂轴向尺寸,降低重量。在汽车的底盘类零件中,驱动桥桥壳作为壳体类零件,其重量在整个底盘类零件中所占的比重很大,而目前还没有通过应用奥-贝球铁(ADI)材料实现驱动桥桥壳降重的措施。本文即是以轻型驱动桥桥壳作为研究平台,实现奥-贝球铁(ADI)材料在驱动桥桥壳上的应用。在本文中,以某轻型载货车驱动桥为实例,用奥-贝球墨铸铁(ADI)材料取代原有的冲压焊接式桥壳,不采用传统的铸造桥壳+轮边轴管的安装方式,采用整体式铸造。通过计算与CAE分析,保证新方案的桥壳在强度和刚度上与原结构相当。在保证各项指标在满足车辆强度及寿命的要求下,实现轻量化,单件重量降低38%,同时减少了机械加工、装配等工序,提高生产效率。在主减速器壳的轻量化方案中,本文采用了铝合金材料,其密度约为铸铁材料的35%。由于铸铝材料较铸铁软,因此需要重点考核轴承、齿轮安装部位的支撑刚度。本文利用增加壳体局部壁厚、优化加强筋等方式解决该问题。同时,由于铝合金材料较软,在螺栓安装位置壳体局部材料易被压溃失效,本文采用加装钢丝螺套的方式改善铝合金壳体上螺纹孔载荷分布不均问题,同时,取消连接螺栓的防松齿,减小拧紧力矩。本方案实现单件有效降重47%。本文中提及的轻量化方案,还包括同SKF合作进行了轮边轮毂轴承单元的方案设计,减小了轮毂、半轴等零件的轴向尺寸,使得结构更加紧凑。同时,实现了免维护的效果,避免了因维护不当造成的产品失效。本方案实现降重35%。
【图文】：

原桥壳结构示意图

随着铸造工艺的飞速发展，目前所能达到的最小壁厚已不局限于表格中所规定的数值。通过与生产厂家的铸造研究所沟通，本方案桥壳最大长度 1853mm，采用 4mm 主体壁厚，在铸造工艺上可实现。确定结构如下，，见图 3.2。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.2

【参考文献】

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本文编号：2627558