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

面對日趨激烈市場競爭的商用車輛而言，需要實現既可以控制成本又能達到輕量化的設計。在不降低軸承強度和剛度以及完全能夠滿足最惡劣的道路負荷情況和環(huán)境條件下，商業(yè)車輛的設計是將現有的鑄鐵齒輪換擋叉換成鋁合金齒輪換擋叉，因為鋁合金件相比鑄鐵件具有良好的力學性能和熱性能。同時，采用了可行的優(yōu)化設計方案，即在給定的設計空間內采用一個額外的支承墊來分配負荷。利用OptiStruct、Nastran&Ansys等軟件對鋁合金齒輪換擋叉剛度、接觸模式等對進行了分析評價。以一個6速手動變速器為例來仿真和驗證這種優(yōu)化設計。

解決動力總成結構的輕量化和性能設計的最有前途方法是采用先進的線性拓撲優(yōu)化方法，應用此方法可解決許多機械和數學方面的理論問題。如何利用多學科的工程設計或者說復雜結構體系來解決更為復雜的問題是將面臨的挑戰(zhàn)。采用結構化的線性拓撲優(yōu)化方法且在不降低產品任何功能的前提下對已有材料進行了替換。

利用線性拓撲優(yōu)化技術和Altair OptiStruct仿真工具，對帶支撐墊的鋁合金齒輪換擋撥叉在VE商用車（沃爾沃集團和Eicher汽車有限公司合資生產的商用車）上進行了標準耐久性循環(huán)測試。

將“道路數據載荷采集”系統(tǒng)采集到的數據經過處理之后轉換為換擋撥叉的工作周期，一共在3輛商用車上進行了1.8萬km的標準耐久性試驗，同一鋁合金齒輪換擋撥叉在3輛車上累積進行了5.4萬km試驗，沒有發(fā)生任何故障，驗證了所提出優(yōu)化設計的準確性。

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

編譯：魯蘭