某电动客车轮边减速器疲劳特性分析与优化

发布时间：2020-07-17 17:50

【摘要】：随着我国经济形势和能源需求的巨大变化,近些年出现的电动汽车便是顺应新时代发展的产物。其中电动汽车的轮边减速器备受关注。它的优点是将动力和驱动装置整合在一起,大大缩短了传动线路,从而降低成本和减小因传动轴带来的动力损失,使传动系效率更高。然而,轮边减速器的安装空间受限,致使其结构更加紧凑,并且经常在大扭矩工况下运行,必然会使摩擦副产生大量摩擦热,摩擦热在系统内部传递又会引起系统内构件的温度升高,从而影响其各个构件的强度,寿命等。故有必要对其安全性能进行研究。基于上述背景,对新开发的一款轮边减速器进行了结构性能分析研究,主要目的是为了考察其是否满足使用要求。主要工作内容如下:1)轮边减速器稳态热分析。依据企业提供的轮边减速器设计参数,确立热源(包括齿轮功率损失、轴承磨擦功率损失)、导热热阻模型以及对流热阻模型。其次,基于热网络法,运用MATLAB软件计算轮边减速器系统在驱动电机额定转速下的稳态温度场,同时,为承受大扭矩斜齿轮副强度问题和疲劳寿命问题的研究提供热边界条件。2)结构约束模态分析。首先,建立正确合理的轮边减速器箱体和齿轮系统有限元模型。然后,运用ABAQUS软件计算了齿轮系统的约束冷模态,同时以求得齿轮系统的最高温度为边界条件,计算了齿轮系统的约束热模态。研究了温度对齿轮系统约束模态的影响。其次,利用NASTRAN软件对常温下的轮边减速器箱体进行了约束模态计算,为箱体的动力学特性设计(如降噪等)提供了参考依据。3)结构强度分析。将热网络法计算得到的齿轮系统的最高温度作为热边界条件,设置正确的约束及随温度变化的材料参数,分别计算了有温度载荷作用和无温度载荷作用第二级斜齿轮副的强度,通过二者对比,考察了温度对该斜齿轮副强度的影响。同时,对轮边减速器箱体进行了静力学分析,在强度校核满足要求后,基于OPTISTRUC T对箱体进行了拓扑优化,并通过箱体壁面减厚,减少筋条的方式对其减重,使减重后的箱体仍满足强度要求。4)疲劳分析。通过分析齿轮的啮合规律,建立了齿轮载荷谱曲线。以高温工况下、受力较大的斜齿轮副为研究对象,采用名义应力法,利用NCODE疲劳软件加载载荷谱曲线对在温度载荷和扭矩载荷共同作用下的第二级斜齿轮副进行了弯曲疲劳寿命预测。其次,通过材料热处理的方式,使其达到设计寿命要求。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72;U463.218.2

【参考文献】