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原文传递电动汽车同轴一体化电驱动桥有限元分析及轻量化设计

论文题名：	电动汽车同轴一体化电驱动桥有限元分析及轻量化设计
关键词：	电动汽车;电驱动后桥;轻量化设计;结构优化
摘要：	纯电动汽车以其噪声小、无污染、能源清洁、排放少的优点逐步得到国家的日益重视。纯电动商用车作为纯电动汽车发展的一个重要分支，可以大量应用于电动物流车、小型电动载货汽车等众多汽车领域。然而随着商用汽车需求量的不断攀升，纯电动商用车在使用过程中的问题也日益凸显，其中驱动后桥一体化集成化问题显得尤为突出。作为纯电动商用车的主要承载件和传动件，既要求驱动后桥具有一体化集成化的结构以尽量的减小空间体积，方便电动汽车电池组的排布；又要求具有较高的传动效率以提高电动汽车的续航里程且需要具有较大的承载能力以满足电动汽车的载货需求。因此如何设计一种满足以上要求的纯电动商用车电驱动后桥是一项亟需解决的问题。基于此本文依托重庆某汽车有限公司资助项目“电动汽车电驱动后桥系统研究与应用”，提出了一种电动汽车同轴一体化电驱动后桥结构，并对其强度、刚度、疲劳寿命等性能进行了分析，对其结构轻量化优化展开了研究。　　首先，对现有的电动汽车驱动后桥结构进行详细的分析，在现有驱动后桥的基础上提出一种同轴一体化电驱动后桥的构型。基于电驱动后桥新构型，结合车厂实际车型参数，对其进行驱动电机及传动系参数的匹配。并对匹配后的电驱动后桥进行三维几何模型的构建。　　其次，基于构建的同轴一体化电驱动后桥几何模型对其进行有限元模型的构建。在构建的有限元模型的基础上，结合汽车实际行驶路况，对驱动后桥在四种极限行驶工况下的受力情况和约束情况进行分析，进而基于ANSYS Workbench仿真平台对驱动后桥极限工况下的强度、刚度进行仿真分析。　　再次，依据一体化电驱动后桥桥壳材料特性及其实际加工方法对桥壳材料的S-N曲线进行了修正，基于修正的材料S-N曲线对其进行桥壳疲劳寿命分析及疲劳安全系数分布规律分析。进而对一体化电驱动后桥的模态进行分析，得出其1-6阶固有频率，与其实际工作频率进行比较，避免后桥发生共振破坏。基于驱动后桥极限工况下强度、刚度仿真结果及疲劳寿命仿真结果对驱动后桥进行结构优化，对后桥的薄弱环节进行加强。　　然后，在结构优化的基础上，以驱动后桥桥壳套管厚度和中间壳体厚度为变量，以驱动后桥最大位移变形及最大应力为约束条件，以后桥总质量为目标函数，构建驱动后桥轻量化优化模型。运用目标驱动优化法对后桥轻量化模型进行求解，确定后桥各个变量与约束条件及目标函数之间的响应曲面关系，为后桥的实际应用提供理论指导。　　最后，基于电驱动后桥结构改进和轻量化设计的结果，对同轴一体化电驱动后桥的样品进行研制并自主开发驱动后桥电机测试系统，对驱动后桥的电机进行特性曲线的测试，并对装配的电驱动后桥系统进行样机的性能跑合实验。
作者：	赵来杰
专业：	机械工程
导师：	李聪波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文