[发明专利]一种汽车减速器壳体结构优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车减速器技术领域，特别是指一种汽车减速器结构优化的方法。

背景技术

汽车减速器壳体是汽车底盘的重要部件之一。汽车减速器的结构形式因齿轮类型、主动齿轮与从动齿轮的安装方法以及减速形式而异，而减速形式可分为单级减速、双极减速、双速减速、单双级贯通、单双级减速配以轮边减速等，减速器结构与工况复杂多变。在传统设计模式中，车辆工程师对汽车减速器结构先凭经验进行设计，在设计分析之后再修改原设计进行减重。传统设计的缺点是，在修改零件设计之后，零件有可能无法满足刚度和强度等设计要求，同时反复修改设计花费大量的时间，也增加人力和计算的成本。同时，主流减速器壳体多采用球墨铸铁材料，设计相对保守，其重量相对较重，迫切需要通过拓扑优化设计减少其重量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车减速器壳体结构优化的方法，可以通过拓扑优化设计实现减少减速器壳体的重量。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种减速器壳体结构优化的方法，包括：

分析减速器壳体的受力情况，获得减速器壳体结构受到的作用力，所述作用力包括：主动锥齿轮轴承支反力和差速器轴承支反力；

根据减速器壳体结构受到的作用力，建立减速器壳体的设计空间和非设计空间；

根据所述设计空间和非设计空间，确定减速器壳体优化结构的评价标准；

根据所述评价标准，进行有限元计算，得到优化后的减速器壳体结构。

其中，所述方法还包括：根据优化后的减速器壳体结构，并与优化前的结构进行比较，得出结构优化的结论。

其中，分析减速器壳体的受力情况，获得减速器壳体结构受到的作用力的步骤包括：

获得传动轴主动锥齿轮与所述减速器壳体的接触面所产生的第一作用力；

获得差速器与所述减速器壳体的接触面所产生的第二作用力；

根据所述第一作用力和所述第二作用力，得到所述减速器壳体结构受到的作用力。

其中，所述传动轴主动锥齿轮的轴承和差速器的轴承在径向上的作用力作用于与其接触半圆圆弧上，另一侧不受轴承径向力；且在受力一侧轴承径向力的合力的位置受到的力最大，向两边的分布逐渐减小，直到减小为零。

其中，根据减速器壳体结构受到的作用力，建立减速器壳体的设计空间和非设计空间的步骤包括：

根据所述作用力确定所述减速器壳体的接触面或者载荷施加位置以及减速器壳体的最大活动空间；

将所述减速器壳体的接触面或载荷施加位置不能变动的部位作为减速器壳体拓扑优化设计的非设计空间；

将所述减速器壳体的最大活动空间作为减速器壳体拓扑优化设计的设计空间。

其中，将减速器壳体在原有的基础生成出一个圆筒状的减速器壳体，且刚好与周围零件在装配关系上没有干涉，将该状态下的减速器壳体活动的空间确定为此减速器壳体的最大活动空间。

其中，根据所述设计空间和非设计空间，确定减速器壳体优化结构的评价标准的步骤包括：

根据壳体原设计有限元分析结果，将壳体的拓扑优化响应定义为体积最小且关键点位移不超过原设计的相同位置的关键点；以及强度特性用壳体的整体应力水平表示，应力结果不应高于原设计应力结果确定为减速器壳体优化结构的评价标准。

其中，关键点位移约束小于原设计相同关键点目标值0.024mm。

其中，根据所述评价标准，进行有限元计算，得到优化后的减速器壳体结构的步骤包括：

获得减速器壳体拓扑优化后的单元密度值；

将单元密度值大于预设值的部分保留，其余部分去除，从而得到优化后的减速器壳体结构。

其中，所述预设值为0.3。

其中，根据优化后的减速器壳体结构，并与优化前的结构进行比较，得出结构优化的结论的步骤包括：

将优化后的减速器壳体结构，进行重建；

将优化后的减速器壳体与优化前的减速器壳体进行对比分析，得到包括监测点的结构位移结果的结论。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：