某型汽车驱动桥壳可靠性优化设计

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Ｕ ６ ．２ ４３３ ；
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汽车 在 行 驶 过 程 中所 遇 到 的 道 路 情 况 是 千 变 万化 的。驱 动桥壳 承受 繁 重 的载 荷 ， 其 是 当汽 车 尤 通 过不 平 路 面 时 ， 于 车 轮 与 地 面 问 产 生 冲击 载 由 荷， 在设 计 不 当或 制 造 工 艺 有 问 题 时 ， 引 起 桥 壳 会
究 了该 桥壳板簧座附近关键部位优 化的 目标 函数和设 计变量 ， 静疲 劳、 载荷 、 在 静 侧倾 强度 、 紧急制动 等条件 的约束 下， 建立 了完整 的可靠性优化的数学模型 ， 并通过 Ｍａ ａ 化工具箱 实施 了优化 。根 据优 化结果 指导企 业对驱 动桥 壳开展 轻量 化的 ｔｂ优 ｌ 减 重而没有影响桥 壳的可靠性 ， 收到 了良好 的效果 ， 体现 了优化过程 的科学性与可行性。 关键词 驱动桥 壳 可 靠性优 化 设计 Ａ
１ 机械 可靠性优 化 问题 中 ， 般 包 含 三 一
方 面 的 内容 ： 量 （ 质 重量 ） 成本 和可 靠 度 。据 此 ， 、 确定优 化 的 目标 函 数 和 约束 条 件 。对 于 可 靠 性 最
这就需要对驱动桥壳展开可靠 性优化设计研究¨ 。 ｊ
率作为约束条件 ； 也等 价于这样 的问题 ： 在可靠性
意 义上 最优 的机 械零 部件 是 ， 给定 的机 械 零 部 件 在
质量或成本之下 ， 机械零部件 有最大可靠度或最小
１ ６期
孙忠云 ， ： 等 某型汽 车驱 动桥壳 可靠性 优化 设计
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失 效 概率 。故 把 上 述 机 械 零 部 件 的 可 靠 性 优 化 问 题 分 为 以下两 大类 ：
个参 数 的最佳 值 。因此 对 该 优 化过 程 而言 ， 设 计 其
变量 就是 ：
＝
（ ）给定 零 部 件 成 本 （ １ 或体 积 、 量 ） 求 可靠 重 ，
度 最大 。其 数学 模 型可 以这样 表述 ：
ｍ ｘＲ（ ａ Ｘ）
［１ ２ ３ ， ， ］ ＝［ ， Ｈ， ｔ 日 ］
可靠 性优 化 设 计 ， 在 达 到 可 靠 性 目标 的 同 时 ， 是 还 应采 用优 化方 法来 降低 成 本 ， 提 高 其 工 作 性 能 与 并
载荷 能 力 。这 就 意 味着 在 考 虑 驱 动 桥 壳 可 靠 性 的
状态 下 进行 优化设 计 ， 而保 证 它在 规 定 的条 件 和 从 规定 的时 问 内 ， 成 规 定 的 功 能 ， 不 发 生 故 障 和 完 且
变 形 或折 断 。作为 车 辆 最 重 要 的 组成 之 一 ， 用频 使 繁 ， 质量 和性 能直 接 影 响 到 车 辆 的 整 体 性 能 和有 其
事故 。因此 ， 驱 动 桥壳 开展 基 于可 靠 性 的优 化 设 对 计 ， 使得 驱 动 桥 节 省 制 造 材 料 ， 高 使 用 可 靠 性 将 提 和经 济 性 ， 合 安 全 、 能 与 环 保 的 可 持 续 发 展 符 节
战略。
江苏 某 机械 有 限公 司 生 产 ３ Ｏ多种 汽 车 的 驱动
桥 壳 ， 生产 与 销 售 均 达 到 了一 定 的规 模 。受 传 统 其
设 计方 法 的限 制 ， 生 产 的部 分 驱 动桥 桥 壳 强度 与 所
效使用寿命 ， 因此 桥 壳 必 须 满 足 足 够 的 强 度 和 刚 度 、 量 化 、 高 的 可 靠 性 等设 计 要 求 。在 驱 动 桥 轻 较 壳 的设计 要求 中 ， 可靠 性 已 经 成 为最 重 要 的技 术 指 标 之一 ， 并且 在设 计 阶 段 就 决定 了桥 壳 的 固有 可 靠
２０ ０９年苏北科技发展计划 （ 苏科计 ［０ ９ ３ ２ ０ ２号 ） ３ 资助 第一作者简介 ： 忠云 （ ９４ ） 山东 海 阳人 ， 孙 １７ ～ ， 讲师 ， 士研究 生 硕
研究方 向： 车工程 。 汽
优 的机械 零 部 件 就 是 在 给 定 机 械 零 部 件 布 局 和 机 械零 部件 可靠 度 的情 况 下 ， 械 零 部 件 有 最 小 质 量 机 或最 小 成 本 。这 是 以 机 械 零 部 件 成 本 或 机 械 零 部 件 质量 作 为 目标 函 数 ， 以机 械 零部 件 可 靠 度 或 失 效
性水 平 。驱 动 桥 壳 的 可 靠 性 设 计 是 运 用 概 率 统 计 理论 给 出某 一设 计 参数 ， 要 同时 确 定 桥壳 的多 个 而 设 计 参数 ， 独 的 可 靠 性 设 计 方 法 显 然 无 能 为 力 ， 单
刚度 虽然 达到 了要 求 ， 其 可靠 性 一 直 得 不 到 有效 但 的把 握 。因 此 本 文 以该 企 业 生 产 的 某 型 驱 动 桥 壳 为例 ， 展 基 于 可 靠 性 的优 化设 计 ， 期 得 到 高 可 开 以 靠性 、 合经 济发 展要 求 的现代 化 低碳产 品 。 符
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２ １ Ｓ ｉ ｅｈ Ｅ ｇ ｇ ０ ｃ Ｔ ｃ． ｎｎ ． １ ．
交 通 运 输
某 型 汽 车驱 动桥 壳 可 靠 性 优 化 设 计
孙忠云 王显 会
（ 京理丁大学机械工程学院 ， 京 ２０９） 南 南 １０４
摘
要
针 对企业生产 的某型汽车驱 动桥 壳强度 高、 自重大、 可靠性 没有把 握 的情况 ， 开展基 于 可靠性优 化设 计的研 究。研
第 １ １卷
第 １ ６期
２ １ 年 ６月 ０１
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ． １ Ｎｏ １ Ｊ ｎ ０ １ １１ ．６ ｕ ｅ２ １
１７ — １１ ２ １ ） ６３ ５ —４ ６ １ ８ ５（ ０ １ １ — ８ ０ ０
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