[發明專利]一種汽車減速器殼體結構優化的方法

無效

• 申請號: 201310284492.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103335091A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 劉明卓;張立玲
• 申請（專利權）人: 北京汽車股份有限公司
• 主分類號: F16H57/02
• 分類號: F16H57/02;F16H57/03
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;安利霞

技術領域

本發明涉及汽車減速器技術領域，特別是指一種汽車減速器結構優化的方法。

背景技術

汽車減速器殼體是汽車底盤的重要部件之一。汽車減速器的結構形式因齒輪類型、主動齒輪與從動齒輪的安裝方法以及減速形式而異，而減速形式可分為單級減速、雙極減速、雙速減速、單雙級貫通、單雙級減速配以輪邊減速等，減速器結構與工況復雜多變。在傳統設計模式中，車輛工程師對汽車減速器結構先憑經驗進行設計，在設計分析之后再修改原設計進行減重。傳統設計的缺點是，在修改零件設計之后，零件有可能無法滿足剛度和強度等設計要求，同時反復修改設計花費大量的時間，也增加人力和計算的成本。同時，主流減速器殼體多采用球墨鑄鐵材料，設計相對保守，其重量相對較重，迫切需要通過拓撲優化設計減少其重量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種汽車減速器殼體結構優化的方法，可以通過拓撲優化設計實現減少減速器殼體的重量。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種減速器殼體結構優化的方法，包括：

分析減速器殼體的受力情況，獲得減速器殼體結構受到的作用力，所述作用力包括：主動錐齒輪軸承支反力和差速器軸承支反力；

根據減速器殼體結構受到的作用力，建立減速器殼體的設計空間和非設計空間；

根據所述設計空間和非設計空間，確定減速器殼體優化結構的評價標準；

根據所述評價標準，進行有限元計算，得到優化后的減速器殼體結構。

其中，所述方法還包括：根據優化后的減速器殼體結構，并與優化前的結構進行比較，得出結構優化的結論。

其中，分析減速器殼體的受力情況，獲得減速器殼體結構受到的作用力的步驟包括：

獲得傳動軸主動錐齒輪與所述減速器殼體的接觸面所產生的第一作用力；

獲得差速器與所述減速器殼體的接觸面所產生的第二作用力；

根據所述第一作用力和所述第二作用力，得到所述減速器殼體結構受到的作用力。

其中，所述傳動軸主動錐齒輪的軸承和差速器的軸承在徑向上的作用力作用于與其接觸半圓圓弧上，另一側不受軸承徑向力；且在受力一側軸承徑向力的合力的位置受到的力最大，向兩邊的分布逐漸減小，直到減小為零。

其中，根據減速器殼體結構受到的作用力，建立減速器殼體的設計空間和非設計空間的步驟包括：

根據所述作用力確定所述減速器殼體的接觸面或者載荷施加位置以及減速器殼體的最大活動空間；

將所述減速器殼體的接觸面或載荷施加位置不能變動的部位作為減速器殼體拓撲優化設計的非設計空間；

將所述減速器殼體的最大活動空間作為減速器殼體拓撲優化設計的設計空間。

其中，將減速器殼體在原有的基礎生成出一個圓筒狀的減速器殼體，且剛好與周圍零件在裝配關系上沒有干涉，將該狀態下的減速器殼體活動的空間確定為此減速器殼體的最大活動空間。

其中，根據所述設計空間和非設計空間，確定減速器殼體優化結構的評價標準的步驟包括：

根據殼體原設計有限元分析結果，將殼體的拓撲優化響應定義為體積最小且關鍵點位移不超過原設計的相同位置的關鍵點；以及強度特性用殼體的整體應力水平表示，應力結果不應高于原設計應力結果確定為減速器殼體優化結構的評價標準。

其中，關鍵點位移約束小于原設計相同關鍵點目標值0.024mm。

其中，根據所述評價標準，進行有限元計算，得到優化后的減速器殼體結構的步驟包括：

獲得減速器殼體拓撲優化后的單元密度值；

將單元密度值大于預設值的部分保留，其余部分去除，從而得到優化后的減速器殼體結構。

其中，所述預設值為0.3。

其中，根據優化后的減速器殼體結構，并與優化前的結構進行比較，得出結構優化的結論的步驟包括：

將優化后的減速器殼體結構，進行重建；

將優化后的減速器殼體與優化前的減速器殼體進行對比分析，得到包括監測點的結構位移結果的結論。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：