汽车分动箱壳体设计与分析.pdf

26 技术纵横 轻型汽车技术 2011(4)总260 汽车分动箱壳体设计与分析 俞志平 (上汽商用车技术中心南汽研究院) 摘 要 本文以一个实例浅析了汽车分动箱壳体设计的基本要求，介绍了壳体的结构设计和 CAD三维模型的设计思路，简述了普遍选用的材料及其特性，并通过有限元分析和台架 试验验证壳体设计的合理性。 关键词：壳体设计 CAD有限元分析 台架试验 l 引 言 3 选用材料 汽车分动箱作为传动系关键总成，用于分配传 汽车分动箱壳体一般采用铸造铝合金，而且含 动系统的转矩，以满足汽车在不同工况下对牵引力 有适当数量的共晶体，以具备 良好的铸造性能。常 的不同要求。分动箱壳体是安装分动箱各机件的基 用的Al—Si系合金的共 晶体具备很好的机械性能和 础件，起到安装、保护传动机构和容纳润滑油的作 铸造性能。如果减少 Si含量时加人少量 Cu，就会产 用。 生CuA12强化相，可以通过淬火和 自然时效使合金 得到强化，其抗拉强度最高能达到280MPa。 2 壳体设计的基本要求 材料选用的原则是有足够的强度、良好的铸造 为了保证分动箱内部零件相互之间精确的相对 性能，同时成本低。本例分动箱采用压力铸造铝合 位置，这就要求重要表面的尺寸、几何形状和相互位 金A1Si9Cu3，其抗拉强度不低于200MPa。其热物性 置有严格的公差要求。 参数：热导率、密度、比热、运动粘度，见图1。液相线 分动箱工作时，会使壳体不同部位承受弯曲和 温度为585℃；固相线温度为504~g；凝固潜热为 扭曲。分动器接收到经变速器传递过来的发动机扭 373KJ／Kg。材料的热物特性决定铸造性能，此材料流 矩时，壳体要承受扭转，所以壳体要保证一定的扭转 动性好 ，能铸造成复杂零件 ，还具备 良好的力学性、 刚度。轴承座要有足够的刚度，以保证轴承工作可 切削性和耐压性。 靠。分动箱总成壳体接合面也要有足够的刚度，以防 18o 止预紧螺栓时，密封部位变形导致渗油。 = 60 壳体设计要轻量化，但是受到材料强度和铸造 笔40 一 工艺允许的最小壁厚限制。壳体结构设计不合理，则 娶2O 会影响刚度要求。所以壳体设计有一个重要原则：在 ■ 塞∞ 满足刚度要求的前提下，尽可能轻量化。 80 壳体设计得越紧凑，质量越轻。但是要保证壳体 0 2OO 4O0 6O0 8OO 内壁与链轮齿顶有 5～8mm间隙，如果间隙过小，会 撇崖 (．c) 导致润滑油液压阻力增加，引