一种汽车驱动桥集中化设计方法与流程

本发明涉及汽车设备技术领域，尤其是一种汽车驱动桥集中化设计方法。

背景技术：

传统的汽车驱动桥设计方法是设计人员根据经验进行驱动桥零部件尺寸参数的初选，在此基础上进行相关的性能计算和强度校核；其次在初选尺寸的基础上进行相关的部件的优化设计，最后根据优化结果进行车桥零件的二维图纸的绘制，从而进行产品的试制与装配。该设计方法容易造成设计人员的工作量较大且设计过程反复。设计过程时常出现设计计算错误和产品零部件装配时出现干涉设计问题，设计效率低下。因此有必要开发一种集驱动桥优化计算、三维参数化设计、虚拟装配集中化的设计方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种计算准确、自动化设计程度高的汽车驱动桥集中化设计方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种汽车驱动桥集中化设计方法，其特征在于，所述方法包括，

步骤(1)：用户输入驱动桥参数和技术要求，并选择驱动桥形式；

步骤(2)：确定满足设计评价要求的产品构思；

步骤(3)：计算驱动桥的优化结构参数；

步骤(4)：驱动桥三维参数化设计；

步骤(5)：虚拟装配驱动桥零部件

步骤(6)：显示驱动桥集中化设计的优化结果与性能分析。

更进一步地，所述步骤(3)包括差速器结构参数优化计算和主减速器结构参数优化计算。

更进一步地，所述差速器结构参数优化计算包括：

(a)确定设计变量

X＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T＝[z₁,z₂,m_s，b]^T，其中z₁为行星齿轮的齿数、z₂为半轴齿轮的齿数，m_s为端面模数，b为工作齿宽；

(b)确定目标函数

以差速器体积最小为优化目标，目标函数为

f₁＝min(nV₁+2V₂)，

其中，n为行星齿轮个数，V₁为单个行星齿轮体积；V₂为单个半轴齿轮体积，目标函数求解结果为差速器设计的最优参数。

更进一步地所述主减速器结构参数优化计算包括：

(c)确定设计变量

其中m为模数，z₁为小齿轮齿数，

为齿宽系数

(d)确定目标函数

以齿轮分度圆柱体积最小为优化目标，目标函数为，

其中，u＝D₂/D₁目标函数求解结果为主减速器设计的最优参数。

更进一步地,所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中得到的数据均存入数据层中。

更进一步地,所述步骤(4)中从数据层中调用数据，根据用户输入数据和优化设计参数数据在功能模块层中进行差速器的三维参数化设计和主减速器的三维参数化设计。

更进一步地,所述步骤(5)虚拟装配驱动桥零部件，判断设计结果是否满足虚拟装配干涉，不满足则重新进行驱动桥结构参数优化设计，满足则存储驱动桥零部件模型参数。

一种汽车驱动桥集中化设计系统，其特征在于，所述系统包括：用户输入模块、性能分析模块、优化计算模块、三维参数化设计模块、虚拟装配模块、结果显示模块和数据存储模块。

更进一步地,所述用户输入模块、性能分析模块和优化计算模块中得到的数据均存入数据存储模块。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

该设计方法集优化设计计算、三维参数化设计、虚拟装配于一体，具有计算准确、自动化设计程度高的特点，提高了驱动桥的设计效率。本发明基于可视化条件下进行驱动桥零部件三维参数化设计和虚拟装配，对指导驱动桥生产过程中关键尺寸的检验以及提高生产车间装配管理水平有积极的作用，同时本发明可以快速建立驱动桥使用条件与设计参数之间的对应关系，提高设计的可靠性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中，

图1：一种汽车驱动桥集中化设计方法流程框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种汽车驱动桥集中化设计方法，其特征在于，所述方法包括，

步骤(1)：用户输入驱动桥参数和技术要求，并选择驱动桥形式；

步骤(2)：确定满足设计评价要求的产品构思；

步骤(3)：计算驱动桥的优化结构参数；

步骤(4)：驱动桥三维参数化设计；

步骤(5)：虚拟装配驱动桥零部件

步骤(6)：显示驱动桥集中化设计的优化结果与性能分析。

更进一步地，用户输入驱动桥参数和技术要求，并选择驱动桥形式。用户判断目标驱动车轮是否采用独立悬架，如果是，应选用断开式驱动桥；若采用非独立悬架，则应选择非断开式驱动桥。断开式驱动桥的结构中，主减速器和差速器及其壳体安装在车架或车身上，通过万向传动装置驱动车轮。此时，主减速器、差速器和部分车轮传动装置的质量均为簧上质量。非断开式驱动桥的结构中，其桥壳是一根支承在左右驱动轮上的刚性空心梁，其主减速器、差速器和驱动车轮均属簧下质量。

更进一步地，确定满足设计评价要求的产品构思步骤包括对驱动桥产品设计流程的规划和优化方法的选择，传统的优化方法往往得不到全局最优解。

更进一步地，所述步骤(3)包括差速器结构参数优化计算和主减速器结构参数优化计算。

所述差速器结构参数优化计算包括：

(a)确定设计变量

X＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T＝[z₁,z₂,m_s,b]^T，其中z₁为行星齿轮的齿数、z₂

为半轴齿轮的齿数，m_s为端面模数，b为工作齿宽；

(b)确定目标函数

设计差速器时，在保证其性能的前提下，应尽量使差速器机构紧凑，因此，选取差速器的体积最小为优化目标。由于差速器体积取决于半轴齿轮和行星齿轮的体积，故取两者的体积和为目标函数，

其中，n为行星齿轮个数，V₁为单个行星齿轮体积；V₂为单个半轴齿轮体积，δ为行星齿轮分锥角，目标函数求解结果为差速器设计的最优参数。

所述主减速器结构参数优化计算包括：

(c)确定设计变量

其中B为齿轮宽度，m为模数，z_m为小齿轮齿数，为齿宽系数

(d)确定目标函数

以一堆齿轮分度圆柱体积之和最小为优化目标，则齿轮传动重量最轻，成本最低。目标函数为：

其中，u＝D₂/D₁目标函数求解结果为主减速器设计的最优参数。

更进一步地,所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中得到的数据均存入数据层中。

更进一步地,所述步骤(4)中从数据层中调用数据，根据用户输入数据和优化设计参数数据在功能模块层中进行差速器的三维参数化设计和主减速器的三维参数化设计。系统通过UG/CATIA OPEN底层及接口程序调用数据层中的数据库，从而实现主减速器三维参数化设计和差速器三维参数化设计，基于web的参数化设计是虚拟技术的实现。数据库主要包含常用标准件库、设计计算参数库、三维建模参数库，完成调用后并将设计数据进行存储，从而丰富数据库资料。

更进一步地,所述步骤(5)虚拟装配驱动桥零部件，判断设计结果是否满足虚拟装配干涉，不满足则重新进行驱动桥结构参数优化设计，满足则存储驱动桥零部件模型参数。

一种汽车驱动桥集中化设计系统，其特征在于，所述系统包括：用户输入模块、性能分析模块、优化计算模块、三维参数化设计模块、虚拟装配模块、结果显示模块和数据存储模块。

更进一步地,所述用户输入模块、性能分析模块和优化计算模块中得到的数据均存入数据存储模块。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。