汽車后橋
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-19
汽車后橋的實例教程
圖3-16 圓錐齒輪的差動輪系
圖3-17 汽車后橋上的差速器直線行駛
汽車后橋上的差速器實現(xiàn)運動的分解運動
差速器能使左右車輪以不同或相同的轉(zhuǎn)速進行純滾動，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向或直線行駛，把這種特性稱為差速特性。主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩平分給兩半軸，使兩側(cè)車輪驅(qū)動力盡量相等，其稱為轉(zhuǎn)矩特性。
圖18（a）中，汽車直線行駛時，小齒輪和側(cè)齒輪的齒輪之間保持相對靜止。差速器外殼、左右輪軸同步轉(zhuǎn)動，差速器內(nèi)部行星齒輪只隨差速器旋轉(zhuǎn)，沒有自轉(zhuǎn)。
圖18（b）中，汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，小齒輪和側(cè)齒輪保持相對轉(zhuǎn)動，使左右輪可以實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速行駛。由于汽車左右驅(qū)動輪受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞行星齒輪原來的力平衡，這時行星齒輪開始旋轉(zhuǎn)，使彎內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，彎外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增大，行星齒輪重新達到平衡狀態(tài)。
圖18 差速器的工作原理
減速器中的齒輪傳動機構(gòu)
減速器是一種動力傳遞機構(gòu)，其原理是利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩。減速器傳動軸上的齒數(shù)少的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪以達到減速的目的。普通的減速器也會有幾對相同原理的齒輪嚙合來達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。一級圓柱齒輪減速器如圖19所示。
圖19 齒輪減速器
行星齒輪減速器顧名思義就是行星圍繞恒星轉(zhuǎn)動，因此行星齒輪減速器就是行星輪圍繞一個太陽輪旋轉(zhuǎn)的減速器，其中一種形式的行星齒輪減速器，如圖20所示。
圖3-20 行星齒輪減速器
以上舉的例子是我們非常熟悉的，齒輪傳動應(yīng)用如此之廣，例子舉不勝舉，無論是在天上翱翔的飛機，在廣闊的大地上行駛的各種汽車，在浩瀚的大海中行駛的輪船，還是在我們的生活中使用的機器都離不開齒輪，齒輪的用途真是太大了，那么齒輪是誰發(fā)明的呢？
展開 圖3-16為圓錐齒輪的差動輪系，圖3-17為汽車后橋上的差速器。
汽車后橋上的差速器實現(xiàn)運動的分解運動
差速器能使左右車輪以不同或相同的轉(zhuǎn)速進行純滾動，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向或直線行駛，把這種特性稱為差速特性。主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩平分給兩半軸，使兩側(cè)車輪驅(qū)動力盡量相等，其稱為轉(zhuǎn)矩特性。
圖3-18（a）中，汽車直線行駛時，紅色（小齒輪）和褐色（側(cè)齒輪）的齒輪之間保持相對靜止。差速器外殼、左右輪軸同步轉(zhuǎn)動，差速器內(nèi)部行星齒輪只隨差速器旋轉(zhuǎn)，沒有自轉(zhuǎn)。
圖3-18（b）中，汽車轉(zhuǎn)彎行駛時，紅色和褐色齒輪保持相對轉(zhuǎn)動，使左右輪可以實現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速行駛。由于汽車左右驅(qū)動輪受力情況發(fā)生變化，反饋在左右半軸上，進而破壞行星齒輪原來的力平衡，這時行星齒輪開始旋轉(zhuǎn)，使彎內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，彎外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增大，行星齒輪重新達到平衡狀態(tài)。
減速器中的齒輪傳動機構(gòu)
減速器是一種動力傳遞機構(gòu)，其原理是利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所需要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩。減速器傳動軸上的齒數(shù)少的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪以達到減速的目的。普通的減速器也會有幾對相同原理的齒輪嚙合來達到理想的減速效果，大小齒輪的齒數(shù)之比，就是傳動比。一級圓柱齒輪減速器如圖3-19所示。
行星齒輪減速器顧名思義就是行星圍繞恒星轉(zhuǎn)動，因此行星齒輪減速器就是行星輪圍繞一個太陽輪旋轉(zhuǎn)的減速器，其中一種形式的行星齒輪減速器，如圖3-20所示。
以上舉的例子是我們非常熟悉的，齒輪傳動應(yīng)用如此之廣，例子舉不勝舉，無論是在天上翱翔的飛機，在廣闊的大地上行駛的各種汽車，在浩瀚的大海中行駛的輪船，還是在我們的生活中使用的機器都離不開齒輪，齒輪的用途真是太大了，那么齒輪是誰發(fā)明的呢？
展開 橋殼是驅(qū)動橋總成上一個單獨的件，它具有支撐汽車載荷的作用，并將載荷傳遞給車輪。作用在后橋車輪的牽引力、制動力和側(cè)向力及垂直載荷經(jīng)后橋傳遞到車架上。若汽車后橋的強度及剛度不能達到要求，則會失效，可能會造成后橋斷裂，或永久變形，不能再繼續(xù)使用。因此在設(shè)計上，為了達到安全要求，對驅(qū)動橋的剛度有一定要求。本文中的驅(qū)動橋橋殼主要用于微型貨車，它是由中段的鋼板沖焊件分別與兩端的無縫鋼管焊接而成。
2 有限元模型的建立及分析
圖1 后橋主要結(jié)構(gòu)
后橋總成包括：橋殼焊接總成、主減總成、半軸總成，他們之間通過螺栓和軸承傳遞力，因此，在進行有限元模型建立時，按照以往分析經(jīng)驗對一些連接和零件進行簡化。
圖2 通過HyperMesh建立的模型
3 驅(qū)動橋橋殼有限元分析模型建立
根據(jù)汽車相關(guān)設(shè)計要求及試驗標準，利用有限元軟件HyperMesh建立有限元模型，使用有限元求解器RADIOSS對驅(qū)動橋進行力學(xué)性能分析。當汽車高速行駛于不平路面上時，驅(qū)動橋除承受在靜止狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷，這種工況下最為危險， 此時后橋橋殼的位移分布情況，如圖3所示。
圖3
圖4
4 驅(qū)動橋橋殼優(yōu)化目標建立
由圖3可知，該后橋的剛度為1.17，不能滿足企業(yè)后橋剛度為1的標準，后橋最大位移在中段，將橋殼中段單獨提取出來，我們查看中段的位移云圖（圖4），我們可以看出，紅色區(qū)域是影響剛度的關(guān)鍵位置。因此我們需要對紅色區(qū)域截面進行優(yōu)化。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的加工工藝，我們選取形狀優(yōu)化方法(Shape Optimization)。
展開 摘要：利用HyperMesh建立驅(qū)動橋有限元模型,然后運用RADIOSS求解器對該后橋進行有限元分析，得到該后橋的位移云圖及應(yīng)力值，通過位移云圖需找影響剛度的關(guān)鍵位置，然后通過OptiStruct對關(guān)鍵位置形狀進行優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：后橋 有限元分析 優(yōu)化分析 HyperMesh
1 前言
乘用車驅(qū)動橋是整車的關(guān)鍵零部件，其性能直接影響整車的安全性、可靠性。驅(qū)動橋總成是否滿足產(chǎn)品的設(shè)計需要，對整車的性能起到關(guān)鍵作用。
橋殼是驅(qū)動橋總成上一個單獨的件，它具有支撐汽車載荷的作用，并將載荷傳遞給車輪。作用在后橋車輪的牽引力、制動力和側(cè)向力及垂直載荷經(jīng)后橋傳遞到車架上。若汽車后橋的強度及剛度不能達到要求，則會失效，可能會造成后橋斷裂，或永久變形，不能再繼續(xù)使用。因此在設(shè)計上，為了達到安全要求，對驅(qū)動橋的剛度有一定要求。本文中的驅(qū)動橋橋殼主要用于微型貨車，它是由中段的鋼板沖焊件分別與兩端的無縫鋼管焊接而成。
2 有限元模型的建立及分析
后橋總成包括：橋殼焊接總成、主減總成、半軸總成，他們之間通過螺栓和軸承傳遞力，因此，在進行有限元模型建立時，按照以往分析經(jīng)驗對一些連接和零件進行簡化。
3 驅(qū)動橋橋殼有限元分析模型建立
根據(jù)汽車相關(guān)設(shè)計要求及試驗標準，利用有限元軟件HyperMesh建立有限元模型，使用有限元求解器RADIOSS對驅(qū)動橋進行力學(xué)性能分析。當汽車高速行駛于不平路面上時，驅(qū)動橋除承受在靜止狀態(tài)下的那部分載荷外，還承受附加的沖擊載荷，這種工況下最為危險， 此時后橋橋殼的位移分布情況，如圖3所示。
展開 借助VESTAMELT? Hylink粘合劑，multiform工藝同時實現(xiàn)了長纖維增強熱塑性塑料與金屬板材的成型與粘接，并使用作示范部件的縱、橫汽車控制臂減重約 20%。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘?shù)榷贿B接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現(xiàn)在一種新的生產(chǎn)工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長纖維增強熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰(zhàn)是，需要考慮加強肋以及纖維增強塑料的變壁厚分布，對此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術(shù)進行粘接，就顯得非常必要。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘?shù)榷贿B接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現(xiàn)在一種新的生產(chǎn)工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長纖維增強熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰(zhàn)是，需要考慮加強肋以及纖維增強塑料的變壁厚分布，對此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術(shù)進行粘接，就顯得非常必要。
為演示這項工藝，選用了德國一家知名汽車制造商的汽車后橋縱、橫向控制臂作為示范件，它們原來由固體金屬制成，現(xiàn)在采用multiform工藝生產(chǎn)。在德國錫根大學(xué)X. Fang教授的指導(dǎo)下，研究人員對采用全新的FRP-金屬混合材料制成的部件進行了設(shè)計、仿真/計算和測試。隨著這些工作以及后續(xù)工藝開發(fā)的完成，一種新的解決方案應(yīng)運而生，它采用高強鋼板和長玻纖增強熱塑性塑料，同時采用VESTAMELT? Hylink粘合劑實現(xiàn)異種材料的粘接。出于示范的目的，在縱向控制臂的生產(chǎn)中，采用了含40%長玻纖的聚酰胺6、聚酰胺610和聚酰胺12。
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汽車后橋的最新內(nèi)容
汽車工業(yè)中，很多零件都是用生鐵制作的，大約占車輛凈重的10%，如缸套、變速箱殼體、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)殼體、汽車后橋殼體、制動器系統(tǒng)鼓、各種支架等生產(chǎn)鑄造鐵件一般使用砂型。
C-焊接
電焊是將兩塊金屬材料局部加熱或同時加熱沖壓的生產(chǎn)方法。一般一只手拿著面具，另一只手握著與電纜線相接的電焊鉗或焊絲的焊接工藝稱為手工電弧焊，但是手工電弧焊在汽車行業(yè)中很少使用，車身生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是焊接。
比如汽車的前橋和后橋都是單獨進行分析。這樣，不容易確定子系統(tǒng)的載荷和邊界條件。需要使用者做大量的假設(shè)，才能進行分析。
而Abaqus把各個需要分析的部件或子系統(tǒng)作為一個整體進行分析，對整體直接施加外部載荷和邊界條件，這樣使得沒有經(jīng)驗的用戶可以根據(jù)實際的情況進行分析，降低了對用戶的要求。并且，同時對一個模型可以進行靜力和動力分析，得到結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，為改進設(shè)計提供依據(jù)。
圖16為圓錐齒輪的差動輪系，圖17為汽車后橋上的差速器。
圖3-16 圓錐齒輪的差動輪系
圖3-17 汽車后橋上的差速器直線行駛
汽車后橋上的差速器實現(xiàn)運動的分解運動
差速器能使左右車輪以不同或相同的轉(zhuǎn)速進行純滾動，進而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向或直線行駛，把這種特性稱為差速特性。主減速器傳來的轉(zhuǎn)矩平分給兩半軸，使兩側(cè)車輪驅(qū)動力盡量相等，其稱為轉(zhuǎn)矩特性。
并具有耐磨、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。
汽車后橋總成是汽車底盤的關(guān)鍵零部件，后橋總成中齒輪傳遞的不平穩(wěn)性是后橋主減速器產(chǎn)生嘯叫噪聲的根本原因。目前國內(nèi)汽車企業(yè)解決后橋總成齒輪嘯叫噪聲的方法主要是通過人工依靠經(jīng)驗進行齒輪修形，并結(jié)合實車測試反復(fù)調(diào)整齒輪參數(shù)達到降低齒輪噪聲的目的。這種人工經(jīng)驗修形的方法由于缺少理論依據(jù)，耗時長，效率低。
4 結(jié)束語
1）結(jié)合現(xiàn)有問題和市場實際需求，設(shè)計了一種采用定軸式齒輪作同軸減速器的電動汽車驅(qū)動后橋。
2）該電驅(qū)橋減速器采用新型的殼體支承結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了輸入軸與輸出軸共軸傳動，解決了電機安裝偏置問題。
3）對減速器總成進行了極限工況下的強度和剛度仿真分析，并改進了設(shè)計方案。
4 結(jié)束語
1）結(jié)合現(xiàn)有問題和市場實際需求，設(shè)計了一種采用定軸式齒輪作同軸減速器的電動汽車驅(qū)動后橋。
2）該電驅(qū)橋減速器采用新型的殼體支承結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了輸入軸與輸出軸共軸傳動，解決了電機安裝偏置問題。
3）對減速器總成進行了極限工況下的強度和剛度仿真分析，并改進了設(shè)計方案。
4）制造出了產(chǎn)品樣件進行臺架測試和整車試驗，獲得了比偏軸減速器電驅(qū)橋更好的效果，完全滿足使用要求
單橋驅(qū)動的三軸汽車，后橋設(shè)計成支持橋掛車上的車橋也是支持橋發(fā)動機前置前驅(qū)動轎車的后橋也屬于支持橋。
維護和保養(yǎng)
車橋的日常維護和保養(yǎng)
(1)車輛運行前檢查車橋外部連接螺栓是否松動，車橋是否漏油，輪轂，減速器總成是否異響等。
(2)車橋強制保養(yǎng):
A:強制保養(yǎng)視使用工況的不同在車輛行駛3000-5000km之間進行。
中央雙級減速驅(qū)動橋
在國內(nèi)目前的市場上，中央雙級驅(qū)動橋主要有2 種類型：一類載重汽車后橋設(shè)計，如伊頓系列產(chǎn)品，事先就在單級減速器中預(yù)留好空間，當要求增大牽引力與速比時，可裝入圓柱行星齒輪減速機構(gòu)，將原中央單級改成中央雙級驅(qū)動橋，這種改制“三化”（即系列化，通用化，標準化）程度高，橋殼、主減速器等均可通用，錐齒輪直徑不變；另一類如洛克威爾系列產(chǎn)品，當要增大牽引力與速比時，需要改制第一級傘齒輪后，再裝入第二級圓柱直齒輪或斜齒輪
并具有耐磨、減震、工藝性能好、成本低等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等。
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