汽車及總成部件

輕量化商用車帶支撐墊的鋁合金齒輪換擋撥叉

面對(duì)日趨激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的商用車輛而言，需要實(shí)現(xiàn)既可以控制成本又能達(dá)到輕量化的設(shè)計(jì)。在不降低軸承強(qiáng)度和剛度以及完全能夠滿足最惡劣的道路負(fù)荷情況和環(huán)境條件下，商業(yè)車輛的設(shè)計(jì)是將現(xiàn)有的鑄鐵齒輪換擋叉換成鋁合金齒輪換擋叉，因?yàn)殇X合金件相比鑄鐵件具有良好的力學(xué)性能和熱性能。同時(shí)，采用了可行的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，即在給定的設(shè)計(jì)空間內(nèi)采用一個(gè)額外的支承墊來(lái)分配負(fù)荷。利用OptiStruct、Nastran&Ansys等軟件對(duì)鋁合金齒輪換擋叉剛度、接觸模式等對(duì)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。以一個(gè)6速手動(dòng)變速器為例來(lái)仿真和驗(yàn)證這種優(yōu)化設(shè)計(jì)。

解決動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)的輕量化和性能設(shè)計(jì)的最有前途方法是采用先進(jìn)的線性拓?fù)鋬?yōu)化方法，應(yīng)用此方法可解決許多機(jī)械和數(shù)學(xué)方面的理論問題。如何利用多學(xué)科的工程設(shè)計(jì)或者說(shuō)復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系來(lái)解決更為復(fù)雜的問題是將面臨的挑戰(zhàn)。采用結(jié)構(gòu)化的線性拓?fù)鋬?yōu)化方法且在不降低產(chǎn)品任何功能的前提下對(duì)已有材料進(jìn)行了替換。

利用線性拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)和Altair OptiStruct仿真工具，對(duì)帶支撐墊的鋁合金齒輪換擋撥叉在VE商用車（沃爾沃集團(tuán)和Eicher汽車有限公司合資生產(chǎn)的商用車）上進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)耐久性循環(huán)測(cè)試。

將“道路數(shù)據(jù)載荷采集”系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后轉(zhuǎn)換為換擋撥叉的工作周期，一共在3輛商用車上進(jìn)行了1.8萬(wàn)km的標(biāo)準(zhǔn)耐久性試驗(yàn)，同一鋁合金齒輪換擋撥叉在3輛車上累積進(jìn)行了5.4萬(wàn)km試驗(yàn)，沒有發(fā)生任何故障，驗(yàn)證了所提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。

Suresh Kumar Kandreegula et al.SAE 2015-01-0088.

編譯：魯蘭