重载汽车传动轴的拓扑优化与轻量化设计

发布时间：2024-11-30 11:16

　　 对重载汽车传动轴的凸缘叉、花键轴叉及万向节叉等零部件进行了结构优化设计。首先在Creo软件中建立零部件的三维模型,使用ANSYS Workbench软件对其进行结构静力学分析,得到危险截面与实际应用中发生断裂的部位一致,且模型质量与实物称重吻合,完成三维模型的校正。然后采用变密度法对模型进行结构拓扑优化分析,根据分析结果,对其结构形状进行消减和尺寸优化,并对优化后的零部件进行了校核。结果表明,应用拓扑优化设计方法,可以有效降低零部件的质量,实现汽车传动轴轻量化设计目标。

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【部分图文】：

图1 几种不同类型的结构优化

结构优化可分为尺寸优化、形状优化和拓扑优化。尺寸优化是将可以浮动的尺寸参数化，在设置其浮动范围后，各尺寸进行排列组合，然后选择最优方案；形状优化是以材料的外形结构作为优化方向，尽量在减轻重量的情况下使外形美观；拓扑优化是在一定的区间范围内对产品材料的布置进行优化，通过比较多种优化....

图2 汽车后传动轴几何模型图

K57G0传动轴是一款用于重型汽车的传动部件，主要由前传动轴和后传动轴两部分组成。经过研究发现，此款传动轴的后传动轴存在较大优化空间，因此，主要针对后传动轴进行轻量化设计。首先对后传动轴的三维模型进行简化，目的是提高有限元分析效率和可行性，简化原则是在符合实际应用的前提下去掉一些....

图3 凸缘叉侧壁优化示意图

后传动轴主要由万向节叉、凸缘叉、十字轴、花键、花键轴叉以及轴筒等六部分组成，如图2所示。经过研究后发现，此款传动轴的凸缘叉、花键轴叉及万向节叉偏重。因此，后传动轴的轻量化设计主要针对凸缘叉、花键轴叉及万向节叉进行。根据拓扑优化分析结果及前期大量实验数据可知：凸缘叉的两侧壁及中心应....

图4 凸缘叉中心高优化示意图

图3凸缘叉侧壁优化示意图图5花键轴叉优化示意图

本文编号：4012983