电动车 -轻型后桥轮边轻量化研究

牛湛滔1轮毂轴承单元的发展及现状在驱动桥总成中，轮毂轴承是及其重要的重要的传统结构的商用车驱动桥总成，轮毂轴承通常这种结构在驱动桥进行总成装配时，需要对轮毂整，同时还要进行人工涂脂润滑，其产品质量受到很多人因素影响，难以保证产品具有很好的一致性和可靠性，从提高，目前在国外的高端卡车当中，轮毂轴承轮毂轴承单元可以有效地简化驱动桥的装配工艺，提高生产效率，后续维护成本低，降低了用户的的用车成本。更重要汽车驱动桥中轮毂轴承的作用是将来自悬架的车辆轮毂轴承的工况复杂，同时承受轴向载荷和径全性能起到了很大的作用。另外，随着路面工况、轮毂轴承单元的发展史：汽车轮毂轴承单元首次被应用是在上世纪九十年代，到目前为止，汽车轮毂轴承单元的结构和应用方面已经得到了很大的发展。在满足车辆对驱动桥强度和寿命要求的情况下，轮毂轴承单元已经具备了高安全性、装配便利性、以及高安全性，同时它能有效地满足车辆紧凑型设计，并且提高了车辆传动系的传递效率。轮毂轴承单元结构发展图见图1。开始生产的。它是双列角接触球轴承，由一个整体式的外圈、两个分开的内圈和双列滚子组成，被应用到当时的轿车上。后续的轮毂轴承单元均是在这种结构上得以发展，按不同的车辆类型，如商用车、轿车等不同的使用需求，对轴承单元的结构进行了不同的优化设计，对经过不平路面以及转弯过程中轴承所承受的不同力矩都能够提供有效的支承。这种结构在进行总成装配时，仍需要调整轴承的预紧力，需要轴承内圈要有较高的尺寸精度要求。第一代轮毂轴承单元已经实现了免维护，即自带密封结构，不需要维护保养，对提高轴承的寿命有很大的贡献。第二代轮毂轴承单元是在第一代产品的基础上，进行优化改进。结构上是在轴承外圈上增加一个整体的突缘，可以实现轮毂的分离。突缘上布置有螺纹孔，用来进行制动器的装配。第二代轮毂轴承单元在结构上与第一代产品没有太大的变化，只是根据使用情况的不同，可实现内圈旋转或外圈旋转，满足更多产品的使与之前相比，是一种全新性的驱动桥轮边轴承系统。其轴承外圈和内圈均设计有突缘，外圈突缘用螺栓与悬架零件固定在一起，轴承内圈通过螺栓安装到车轮上，这种结构的轴承具有较高的轴承单元的轴向预紧通过一个大螺母来调整，保证其具有合适的轴承预紧力，通过这种方式，轴承在装配时不需要进行间隙调整，只需满足大螺母的拧紧力矩即可。四代轮毂轴承单元，及紧凑型HHM。这是一种新型的、紧凑型的结 构，它将轮毂和半轴形成一个组件，可以有效地实现驱动桥的轻量化。在整车结构方面，它更有利于悬架系统的空间布置，主要被应用在四第四代轮毂轴承单元将轮毂轴承和等速万向节设计成一体化，使得在由于轮毂轴承单元和等速万向节直接影响车辆的转向性能，这种结构可以提供更小的转弯半径，从而直接的提升了车辆的驾驶操控性。由于采用了等速万向节，这种轴承单元除了尺寸被设计的更加小意外，其传动效率也在传统结构上提升了30%以上。轮边部分的轻量化设计，主要体现在结构向着紧凑型发展、减小轴向尺寸的思路进行。根据国际商用车的发展趋势，本方案采用匹配轮毂2原方案介绍毂用内、外两个圆锥滚子轴承采用跨置式的形式支撑在轴头上，在轮毂内轴承的内侧和半轴法兰面处用两个油封对桥壳这种结构形式的缺点是轮毂、轴头和半轴的轴向尺寸大另外，这种方案对轴承预紧力的调整要求较高，轴承都会导致轴承烧蚀问题，市场上用户保养过程中对轴承预⑴利用合理的结构减小零件的轴向尺寸，从而降低重量；预紧力的控制；4设计方案整车总重（kg）驱动桥油温(℃)⑶车辆模拟工况：轮毂轴承单元在整车上的使用工况可以简化如下，直行以0.15g加速度左转向以0.15g加速度右转向以0.25g加速度左转向以0.25g加速度右转向城市运输70%长途运输4%4%轮中心线布置位置的不同，于车轮中心线的偏距为47.5mm时，此时的轴0本方案中新设计的零件有轮毂、制动鼓、轴和半轴连接螺栓。其中，主要的承载零件为轮毂表5轮边材料性能参数------4.3.2.2计算工况（边界条件）计算后轮毂在垂直工况、单侧侧滑工况、制动工况公式加载方式约束状态垂直工况49000车轮接地点，垂直向上约束轴头全部自由度单侧侧滑工况车轮接地点，垂直向上23520车轮接地点，侧向向内20580车轮接地点，纵向向后制动工况29400车轮接地点，垂直向上约束轴头全部自由度、制动鼓内表面绕轮毂轴承的旋转自由度20580车轮接地点，纵向向后承单元外径和轮毂孔径配合分别按最大和最小的过盈量建立模型，0加载时长（s）通过有限元分析，可得出如下结论：本文提出的在该轻型驱动桥上采用的轻量化措施，包括采用ADI材料的整体式铸造驱动桥壳、铝合金减速器壳和应用轮毂轴承单元方案，表9轻量化效果统计⑴应用ADI材料可以有效实现驱动桥桥壳降重，本方案实际降重在一些关键位置截面需要考虑刚度要求，进行局部优化处理，可通过增加壁厚、设置加强筋等方法提升刚度；⑵整体式桥壳强度可以满足使用要求，能够提高生产效率、降低成本、实现轻量化;⑶铸铝材料的主减速器壳可以有效实现降重，在设计时需要考虑主动锥齿轮支撑刚性、连接螺栓法兰面压力等因素，避免产生