重型車輛電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元分析

余凱峰

摘要：基于目標(biāo)車輛要求，設(shè)計(jì)了一款適用于重型特種車輛的電動(dòng)輪，并利用CATIA建立了三維模型，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性。對(duì)電動(dòng)輪關(guān)鍵部件進(jìn)行受力分析，研究在三種典型工況下其受載情況，基于Abaqus對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度分析，對(duì)結(jié)果分析研究，為電動(dòng)輪的輕量化研究奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：重型特種車；電動(dòng)輪；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；有限元分析

中圖分類號(hào)：U463.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2018）01-0071-06

1前言

電動(dòng)輪包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和車輪系統(tǒng)。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置非常靈活，而且每個(gè)輪轂電機(jī)可以由單獨(dú)的電控單元來(lái)控制，實(shí)現(xiàn)每個(gè)車輪上的轉(zhuǎn)矩獨(dú)立分配。

重型特種車輛質(zhì)量大，工作環(huán)境惡劣，而且目標(biāo)車輛還要求高車速。這對(duì)于電動(dòng)輪的設(shè)計(jì)要求就更加的高。目前，電動(dòng)輪研究中的關(guān)鍵問(wèn)題就包括高速電動(dòng)輪的研究，電動(dòng)輪車輛簧下質(zhì)量帶來(lái)的負(fù)效應(yīng)問(wèn)題，電動(dòng)輪輪內(nèi)合理結(jié)構(gòu)布局的研究和電動(dòng)輪輕量化研究。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)和院校都對(duì)電動(dòng)輪技術(shù)做了相關(guān)研究。文獻(xiàn)介紹了電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)要點(diǎn)，還設(shè)計(jì)相關(guān)機(jī)構(gòu)減輕簧下質(zhì)量引起的負(fù)效應(yīng)。文獻(xiàn)介紹了對(duì)電動(dòng)輪關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析，分析其強(qiáng)度，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的安全性，進(jìn)而研究電動(dòng)輪的輕量化問(wèn)題。

本文結(jié)合目前電動(dòng)輪技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題，對(duì)重型特種車輛的電動(dòng)輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并建立三維模型，保證結(jié)構(gòu)的合理性。再對(duì)電動(dòng)輪關(guān)鍵零部件進(jìn)行有限元分析，在不同工況下計(jì)算其強(qiáng)度，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析研究，得出相應(yīng)結(jié)論。

2電動(dòng)輪總體方案設(shè)計(jì)

電動(dòng)輪有直接驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪和減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪兩種類型。由于后者相比前者比功率高，適合要求負(fù)載能力大的場(chǎng)合。本文依據(jù)目標(biāo)車輛的整車參數(shù)和動(dòng)力性指標(biāo)選擇減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪。減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)和減速系統(tǒng)），制動(dòng)系統(tǒng)，車輪系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)（冷卻散熱系統(tǒng)和機(jī)械連接件）。下面介紹各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

2.1輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)

2.1.1輪轂電機(jī)功率的設(shè)計(jì)

根據(jù)最高車速計(jì)算整車最大功率的公式為：