某纯电动客车双轮毂电机驱动桥结构设计与疲劳分析
基于电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析
基于电动汽车驱动桥设计及疲劳寿命分析摘要：随着全球能源供应的短缺，石油作为不可再生资源，其价格在不断上涨，能源危机已经成为全球性的问题。
新能源技术的应用，已经成为解决能源危机的主要手段，新能源技术可以减少对环境的污染，让电动汽车成为汽车领域未来的发展方向。
太阳能电动汽车是一种新型驱动系统的汽车，其与燃油动力系统的传统汽车相比，动力更强，启动、制动的效率更高。
但是，电动汽车驱动桥的设计工作直接关系着电动汽车的使用寿命与性能，加强电动汽车驱动桥的设计与研究，提升电动汽车驱动桥设计水平，有利于电动汽车的进一步发展。
本文就是对电动汽车驱动桥设计方面的概括性描述，提出驱动桥的设计参数，并对其疲劳寿命加以分析，其目的在于更好的保证设计质量，提高生产效率，进而为促进纯电动汽车领域的发展提供参考。
关键词：电动汽车；驱动桥设计；疲劳寿命；1 纯电动汽车电动驱动桥设计的背景与积极效果1.1 发展背景在2012年我国就提出了与新能源汽车有关的战略方针，对新能源汽车及相关零部件生产制造给予了经济扶持，同时在2013年也提出了后续的政策，对购买新能源汽车的消费者给予一定的经济补偿。
在2017年又出台了许多与新能源汽车有关的政策，召开了以新能源为主题的相关会议。
这些政府动态都明确的彰显着我国对新能源汽车的重视性，从国家层面以及消费者利益的层面，都提出了促进新能源汽车发展的举措。
另外，纯电动汽车的研发与推广，对汽车的使用费用、尾气排放、燃料利用率都有着积极的效果，具有极高的发展前景。
1.2 积极效果我国在传统汽车的制造方面落后于发达国家，在传统汽车的制造方面，由于技术水平的不足、起步较晚等方面的影响，至今没有具有受广大消费者一致认可的汽车品牌，在传统汽车方面短期内我国的汽车制造业并不能追赶上发达国家的步伐。
但是在纯电动汽车的研发方面，我国的起步并不晚，可以说与发达国家的起点基本相同，凭借多年以来积累的经验以及我国技术工作者的研发能力，在电动汽车领域我们还是能够走在世界的前沿。
纯电动汽车驱动桥模态分析与故障诊断
纯电动汽车驱动桥模态分析与故障诊 断
随着人们对于汽车舒适性的追求以及政府对于节能减排及环境 污染的监督,纯电动汽车及其各项性能的改善逐渐成为车企研发 的重点和提升市场竞争力的关键。纯电驱动桥是纯电动汽车的 重要组成部分,是纯电动汽车பைடு நூலகம்动力输出系统,对其进行振动噪 声和安全性的研究可以提高纯电动汽车整体的性能。
然后定性定量地分析得出各个部件的可靠度,分析导致驱动桥关 键部件安全性和可靠性下降的原因,最后提出有效地改善措施, 以提高驱动桥整体性能,保证其长久稳定的工作。本研究旨在通 过对纯电动汽车驱动桥进行模态分析和故障诊断来减少驱动桥 的振动噪声问题,提高驱动桥整体的安全性,使其能更好的应用 于纯电动汽车上。
本文以纯电动汽车驱动桥为研究对象,采用模态分析方法对纯电 动汽车驱动桥进行了振动噪声的研究,保证驱动桥在外界激励作 用下能正常工作,并对驱动桥关键部件进行故障树分析,通过故 障分析结果探讨提高驱动桥安全性和可靠性的方法。首先,对纯 电动汽车驱动桥进行模态试验,探讨最合理的试验方案以及模态 识别方法,获得纯电动汽车驱动桥的试验模态数据。
然后,根据企业所提供的信息,建立纯电动汽车驱动桥的三维模 型,利用有限元分析软件对三维模型进行模态分析,获得纯电动 汽车驱动桥的有限元模态参数,将试验获得的模态分析结果与有 限元分析的结果进行对比,验证对纯电动汽车驱动桥的俩种模态 分析结果准确性,再将试验获得的模态参数与汽车车速激励作比 较,经过对比分析得出各汽车车速激励频率对驱动桥都不会产生 共振。其次,对纯电动汽车驱动桥进行故障分析,在本文中主要 采用故障树分析法作为故障研究主要方法,分别对驱动桥的关键 部件电机,行星减速器,行星差速器,半轴产生的故障进行分类并 分析产生这些故障的原因,然后建立各自故障树分析图。
纯电动汽车一体化驱动后桥结构设计及优化分析
交通科技与管理93技术与应用0 引言本篇文章以市面上某款电动汽车的驱动桥为研究对象，使用ANSYS workbench 对其进行有限元模型分析，证实其强度刚度等都可满足使用标准，在此基础上采取直接优化方法，制定目标函数和输入参数后实施优化，从而获得更加可靠的数据，达到了轻量化的目标。
1 有限元分析1.1 构建车架模型及网格划分在建立驱动桥壳的模型时，需要抹去不影响整体性能的小孔与圆角，如此可降低网格划分难度。
选用的桥壳材料为45Cr 合金钢，屈服应力为450 MPa，总质量为28.15 kg，对各部件材料属性设置完成后，采取网格划分，使用的是六面体网格，网格数量为27 620，节点数为119 725。
1.2 极限工况仿真分析汽车在道路中行驶时会受到不同方向和大小的力，不过大都可以概括为四类工况，在进行计算时选用了这四类工况下的极限数值，对驱动桥桥壳进行仿真计算，获得了四类极限工况下桥壳的应力、位移分布规律。
最终的结论表明，一体化驱动桥桥壳在最大垂直力工况下桥壳中心处应力较大，为438.63 MPa；最大单位变形量是0.904 mm/m，都远低于国家标准值，所以此次研发的后桥结构满足极限工况中的应用要求，在极限状态下不会出现损伤。
1.3 疲劳寿命分析根据汽车规定标准QCT533-1999中对驱动桥壳疲劳试验的要求，测试负载最大按照满载时的2.5倍加载，为36 kN；最小按照满载时的0.25倍加载，为3.6 kN。
所得结果为在满载轴荷作用下驱动桥桥壳的最低寿命为52万次，与国家规定的最低次数50万次相比略高，所以驱动桥壳在该极限工况中的疲劳寿命仿真计算中是满足要求的。
2 优化设计2.1 目标函数设定经过上面的计算可以了解到，桥壳的最大应力为438.63 MPa，最大位移为1.529 2，远小于材料极限值，所以驱动桥在强度及刚度方面远超过车辆的使用要求。
考虑到生产成本及耗油量等问题，在确保安全基础下可采取轻量化设计，此处可对其尺寸进行优化设计。
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。
内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。
在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。
一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。
通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。
纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。
通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。
基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。
二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。
根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。
由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。
2.设计结构需考虑动态负载。
纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。
3.改进连接点和结构。
车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。
4.最优化设计。
模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。
电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计及分析
摘要作为清洁能源汽车，电动汽车具有高能效，低噪音和零排放，成为世界新能源汽车发展的主要方向。
而对于永磁同步电动机，其结构简单，运行效率高，功率密度高，调速性能优良，符合电动汽车用电动机的要求。
因此，它在汽车工业中受到很多关注，并已广泛应用于电动汽车领域。
本文在有限元分析的基础上，采用场路结合的设计方法进行了电动汽车用永磁同步轮毂电机的设计和运行特性分析。
分析磁路结构参数变化对电机性能的影响，开发出适用于电动汽车的高效率、高功率密度、高过载能力的驱动电机，并由此总结了适用于电动汽车驱动的永磁同步电动机的设计方法，为后续系列产品的开发奠定了基础。
本文的主要研究工作有以下几个部分：根据电动汽车发展的关键技术，结合电动汽车的特殊运行条件和动力驱动特性，分析各种电动机性能的优缺点。
本文选择内置永磁同步电动机作为研究对象，通过对其结构特点和工作原理的分析，确定设计任务目标，使设计突出电动汽车驱动电机的特性。
以有限元软件为基础，依据电机学和相关电磁场理论，本文采用场路结合设计方法，确定了电机的设计方案，进行了电机主要尺寸设计、绕组方案确定、极槽配合选择、永磁体参数计算、永磁体充磁方向分析、气隙长度的设计等工作，完成样机的初步设计方案；然后根据电机电磁设计方案，建立有限元求解模型，对电机进行有限元分析计算，主要是对电机的空载、负载及过载工况进行仿真，并在此基础上研究电机的磁场分布、气隙磁密、空载反电动势、齿槽转矩、转矩转速以及永磁体涡流损耗等；研究相关结构的参数变化对电机的影响；从转子结构方面分析电机的弱磁扩速性能；为保证所设计的电机结构在运行时能够满足实际工况的机械强度需求，还对电机进行机械结构仿真，确保电机的各部分的应力能够满足所用材料的屈服强度的要求，保证电机的稳定运行。
最后依据设计结果制作了额定功率8.5kW、额定转速650r/min的样机，对样机的性能进行试验测试，测试结果表明样机具有较大的过载倍数和高效运行区域，达到预期设计目标。
轮毂电机客车驱动系统设计及性能比较
轮毂电机客车驱动系统设计及性能比较摘要：轮毂电机驱动电动汽车动力传输效率高、污染小、控制灵活，尤其可以实现对单个车轮的独立控制，因此具有明显的驱动控制优势。
然而，相对传统的动力中置电动汽车而言，轮毂电机省去了机械传动系统，电机更加靠近振动源，使其运行条件更加恶劣，同时电机在运行过程中还存在各类不确定性扰动，如路面的随机扰动和自身电磁激励。
工程上采用传统比例积分微分控制方法抑制不确定性扰动，虽然实现简单，但始终存在转速超调与快速跟踪之间的矛盾，在复杂扰动条件下跟踪精度不高，制约了车辆动力性能的提升。
本文主要分析轮毂电机客车驱动系统设计及性能比较。
关键词：电机客车;驱动系统;轮毂电机;轮边电机引言轮毂电机驱动系统具有可独立控制、响应快和效率高等优点，已成为电动汽车动力系统的一个重要发展趋势。
本文以某型纯电动样车为原型，设计其轮毂电机驱动系统，解析其差速控制策略，然后采用Cruise软件进行仿真分析，比较轮毂、轮边和直驱三种构型的动力性和经济性。
1、整车驱动控制策略VCU发出运行指令后，PCM通过CAN读取挡位状态，当挡位状态为D或者Ｒ挡，驾驶员踩下AP时，与AP硬线连接的PCM会根据预存的整车动力学模型计算得到一个基本的整车扭矩需求值，然后根据不同的工况将扭矩需求分配给左右轮毂电机控制器，再控制轮毂输出对应扭矩完成驱动控制。
主要的三种控制策略如下:1)良好路面直线行驶。
PCM根据SAS的转向角度输出信号，判定转向角度为0，此时两个轮毂电机扭矩各按整车扭矩需求值的一半分配。
2)转向过程中的差速控制。
PCM根据SAS的转向角度输出信号，判定转向角度不为0，此时根据预存的整车动力学模型计算两个轮毂电机的扭矩分配值。
即转向过程中全部车轮围绕一个瞬时中心点做圆周滚动，这就是轮毂电机驱动系统广义上的差速控制过程。
3)实时的道路状态识别。
PCM实时获取ABS或EBS发送的转速信号，通过与车速的比较运算得到滑移率参数，进而对两轮的驱动扭矩进行实时修正，从而形成差速闭环控制。
《轮毂电机驱动电动汽车悬架分析与优化》范文
《轮毂电机驱动电动汽车悬架分析与优化》篇一一、引言随着科技的发展，电动汽车逐渐成为现代交通的重要组成部分。
轮毂电机作为一种新型的驱动方式，因其高效、紧凑的结构特点，在电动汽车中得到了广泛应用。
然而，电动汽车的悬架系统对其行驶性能、乘坐舒适性及安全性有着至关重要的影响。
因此，对轮毂电机驱动电动汽车的悬架系统进行分析与优化，具有重要的研究价值。
二、轮毂电机驱动电动汽车悬架系统概述轮毂电机驱动电动汽车的悬架系统主要由弹性元件、减震器、导向机构等部分组成。
其中，弹性元件负责承受和传递垂直载荷，减震器则用于减小路面不平度引起的振动和冲击，导向机构则保证车轮按照设定的轨迹运动。
三、轮毂电机驱动电动汽车悬架系统问题分析1. 振动与噪声问题：由于轮毂电机的特殊性，其驱动系统与悬架系统的耦合性较高，容易产生振动和噪声，影响乘坐舒适性。
2. 悬架性能问题：在复杂的路况下，传统的悬架系统可能无法很好地适应轮毂电机驱动的电动汽车，导致行驶性能和安全性下降。
3. 结构优化问题：现有的悬架系统结构可能存在设计上的不足，如结构笨重、耗能大等，需要进行优化以提升整体性能。
四、轮毂电机驱动电动汽车悬架系统分析方法1. 理论分析：通过建立数学模型，对悬架系统的动力学特性进行分析，了解其工作原理及性能特点。
2. 仿真分析：利用计算机仿真软件，对不同路况下的悬架系统进行仿真分析，预测其性能表现。
3. 实验分析：通过实际道路实验，对理论分析和仿真分析的结果进行验证和修正。
五、轮毂电机驱动电动汽车悬架系统优化策略1. 优化振动与噪声问题：通过改进减震器设计、优化悬挂系统结构等方式，减小振动和噪声的产生。
同时，采用先进的材料和技术，提高悬架系统的刚度和阻尼性能。
2. 提升悬架性能：针对复杂路况，通过优化悬挂系统的参数设置，如弹簧刚度、减震器阻尼等，提高行驶性能和安全性。
同时，采用智能控制技术，实现悬架系统的自动调节和优化。
3. 结构优化：对现有的悬架系统结构进行轻量化设计，降低耗能。
纯电动汽车电动驱动桥设计与试验
三、试验
1、台架试验
台架试验是在实验室环境下对电动驱动桥进行模拟测试的一种方法。通过台 架试验，可以模拟不同工况下的车辆性能表现，例如加速、制动、爬坡和涉水等。 同时，台架试验还可以对电动驱动桥的各个部件进行性能检测，例如电动机的扭 矩、转速和效率等。
2、实车试验
实车试验是在实际道路环境下对电动驱动桥进行测试的一种方法。通过实车 试验，可以全面评估车辆在实际使用中的性能表现，例如续航里程、驾驶稳定性、 舒适性和可靠性等。同时，实车试验还可以对车辆的安全性能进行检测，例如制 动性能、避障能力等。
一体化驱动桥在纯电动汽车中的应用非常广泛。以某款纯电动轿车为例，其 采用的是三合一电动驱动桥，将电机、减速器和差速器集成为一个整体。这种设 计使得动力传输更加直接，提高了车辆的加速性能和操控稳定性。此外，在一些 轻型商用车中，一体化驱动桥也被广泛应用于电动货车和客车等领域。
尽管一体化驱动桥在纯电动汽车中已经得到了广泛应用，但是其未来发展仍 然具有广阔的前景。一方面，随着技术的不断进步，一体化驱动桥的效率和性能 还有待进一步提高。例如，新的材料和工艺的应用，将有助于减轻驱动桥的重量 和提高其效率。另一方面，随着自动驾驶技术的不断发展，一体化驱动桥将会集 成更多的功能，如电动助力转向、制动能量回收等，从而进一步提升纯电动汽车 的性能和智能化水平。
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纯电动汽车电动驱动桥设计与 试验
01 一、引言
03 三、试验 05 五、结论
目录
02 二、设计 04 四、结果与分析 06 参考内容
随着全球能源危机的不断加剧，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具， 逐渐获得了广泛。作为电动汽车的关键组成部分，电动驱动桥的设计与试验直接 关系到车辆的性能、安全和可靠性。本次演示将介绍纯电动汽车电动驱动桥的设 计方案与试验方法，并分析试验结果。
轮毂电机的原理与结构
轮毂电机的原理与结构
轮毂电机是一种集成了电机和车轮的新型动力装置，它在汽车、电动车等交通工具中得到了广泛的应用。
本文将从轮毂电机的原理
和结构两个方面进行介绍。
首先，我们来看一下轮毂电机的原理。
轮毂电机是一种直接将
电能转换为机械能的装置，它利用电磁感应原理来实现电能到动力
的转换。
当电流通过电机的线圈时，会在电机内部产生磁场，这个
磁场会与电机内部的永磁体相互作用，从而产生转矩，推动车轮旋转。
因此，轮毂电机的工作原理可以简单地理解为电能转换为机械
能的过程。
接下来，我们将介绍轮毂电机的结构。
轮毂电机通常由电机本体、减速器、轮毂和轮胎等部件组成。
电机本体是整个轮毂电机的
核心部件，它包括定子和转子两部分。
定子是固定不动的部分，上
面绕有线圈；转子则是旋转的部分，上面搭载有永磁体。
减速器的
作用是将电机的高速旋转转换为车轮所需的低速高扭矩输出，从而
提高车辆的行驶性能。
轮毂是电机的输出部分，它直接与车轮相连，将电机输出的动力传递给车轮，推动车辆行驶。
轮胎则起到了保护
轮毂和提供缓冲作用的作用。
总的来说，轮毂电机是一种利用电能驱动车轮旋转的装置，它将电能转换为机械能，从而推动车辆行驶。
轮毂电机的结构复杂而精密，包括电机本体、减速器、轮毂和轮胎等部件。
通过对轮毂电机的原理与结构的介绍，我们可以更加深入地了解这一先进的动力装置。
电动车轮边双电机驱动桥分析与典型产品参数和结构分析
电动车轮边双电机驱动桥分析与典型产品参数和结构分析我的小慧慧2021/05/041新能源汽车轮边双电机驱动桥分析与典型产品参数和结构分析，你知多少？1、国内电驱动桥分类及发展技术路线分析目前国内电动汽车发展技术路线主要分为以下三种：第一种是混合动力，即在传统燃油车上加装电力驱动，成本较高，传统车向新能源汽车过渡的中间产品第二种是改装电动车，即在燃油车基础上，将发动机改换成电动机，依然保留传统车的复杂机械传动系统2第三种是正向研发电动汽车，即按电动汽车的结构要求进行布置和设计，全新正向自主开发，与在传统汽车车身进行改装的电动汽车相比，结构合理性优势明显。
现在市面上大部分商用车新能源驱动系统的结构是由中央电机通过传动轴连接一个传统的后桥，传动效率差，系统构成复杂。
按照电机的布置形式，可以将电机驱动桥分成三类：轮边电机驱动桥、中央电机驱动桥以及轮毂电机驱动桥。
轮边电机驱动桥常见于客车或商用车，比如比亚迪K9和长江E-Glory （逸阁）；中央电机驱动桥普遍用于乘用车，比如特斯拉的经典车型P85D ；而轮毂电机由于设计难度较大，尚不能广泛应用于电动汽车。
2、什么是轮边双电机驱动桥？轮边电动机驱动通常有轮毂电动机和狭义的轮边电动机两种方式。
所谓狭义的轮边电动机方式是指每个驱动车轮由单独的电动机驱动，但是电动机不是集成在车轮内，而是通过传动装置（例如传动轴）连接到车轮。
3轮边电动机方式的驱动电动机属于簧载质量范围，悬架系统隔振性能好。
但是，安装在车身上的电动汽车电机对整车总布置的影响很大，尤其是在后轴驱动的情况下。
而且，由于车身和车轮之间存在很大的变形运动，对传动轴的万向传动也具有一定的限制。
通过将传统汽车的动力系统总成高度集成为轮边电机驱动桥，用电动机、减速器机构、轮毂等部件替代发动机、离合器、变速箱、传动轴等传统汽车动力系统，能够为车辆提供足够的动力输出的同时，省略了离合器、变速器等环节，简化传动系统，提高传动效率，且整车零部件比传统燃油车减少30-40%，质量大大减轻。
轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析
轮毂结构的动力学性能与疲劳特性分析轮毂是汽车重要的组成部分之一，其结构的动力学性能和疲劳特性对车辆的安全性和可靠性至关重要。
本文将对轮毂结构的动力学性能和疲劳特性进行分析和研究。
1. 轮毂结构动力学性能分析轮毂结构的动力学性能主要指的是在车辆行驶过程中，轮毂受到的载荷、振动和冲击的能力。
这取决于轮毂的设计、材料、加工工艺和装配质量等因素。
1.1 轮毂载荷分析轮毂在车辆行驶过程中承受来自道路的各种载荷，包括径向载荷、切向载荷、弯矩载荷等。
轮毂必须能够承受这些载荷，并保持结构的稳定性与完整性。
在轮毂的设计中，需要合理选择材料和结构形式来满足车辆行驶过程中的各种载荷需求。
1.2 轮毂振动分析轮毂在车辆行驶过程中会受到来自车辆悬挂系统、车轮胎等的振动载荷。
这些振动载荷会导致轮毂本身发生振动，进而影响整个车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性。
因此，轮毂的设计需要考虑减振措施，如增加轮毂的刚度和加装减振器。
1.3 轮毂冲击分析在某些情况下，轮毂可能会受到来自道路的冲击载荷，例如行驶过程中遇到凹凸不平的路面或碰到路障等。
这些冲击载荷会对轮毂造成严重的应力和变形，甚至导致轮毂的破损和失效。
因此，在轮毂的设计中，需要合理选择材料和增加结构强度，以提高轮毂对冲击载荷的抵抗能力。
2. 轮毂结构疲劳特性分析轮毂在车辆行驶过程中会受到长期连续的载荷作用，这会导致材料的疲劳损伤和失效。
轮毂结构的疲劳特性是指轮毂在长期使用过程中的抗疲劳性能。
2.1 轮毂疲劳寿命分析轮毂的疲劳寿命是指轮毂在特定载荷条件下能够安全运行的时间。
轮毂的疲劳寿命与材料的疲劳强度和结构的疲劳强度有关。
在轮毂的设计中，需要进行疲劳寿命分析，以确保轮毂能够在整个使用寿命期间保持安全可靠的性能。
2.2 轮毂的疲劳损伤分析轮毂在长期使用过程中，由于载荷的作用会导致材料的疲劳损伤，例如裂纹的产生和扩展等。
轮毂的疲劳损伤会对结构的完整性和性能产生负面的影响。
因此，在轮毂的设计中，需要进行疲劳损伤分析，以确定结构中可能出现的疲劳损伤位置和程度，并采取相应的措施进行修复或更换。
纯电动客车车身结构设计及强度分析
纯电动客车车身结构设计及强度分析摘要：为推动纯电动客车的发展与进步,进一步发挥纯电动客车在环保出行方面的突出优势，工程师首先必须提前了解纯电动客车的车身结构设计与强度要求，只有对各类金属材料、碳纤维复合材料等有明确认知，才可以将各类新型材料融入纯电动客车，释放出各类新型材料在优化车身结构、提升客车强度等方面的具体优势，切实落实好可以提升纯电动客车整体性能的做法。
本文将立足当下时代背景，重点围绕“纯电动客车车身结构设计与强度”这个话题展开科学论述。
关键词：纯电动客车；车身结构设计；车身强度引言：纯电动客车作为一种清洁能源交通工具，在我国的交通行业中具备独特的优势，为切实发挥出纯电动客车在我国交通事业中的环保、节能价值，工程师首先必须要对纯电动客车的车身结构设计与强度有深刻的认知，这是打造并推进纯电动客车在国内大面积普及的前提条件。
一、纯电动客车车身材料的种类纯电动客车的车身材料选择比较多元，但不管是什么材料，只要被应用于纯电动客车，首先都必须符合车身的设计、制造与维护要求，同时还应该满足使用、美观和安全等诸多方面的特色。
目前市面上大多数纯电动客车的车身材料都是以钢为主，采用钢材料打造的纯电动客车占据了我国客车行业近80%的比例，而随着科学技术的不断推进与发展，各种新型的材料也逐步被广泛地运用于纯电动客车车身，最常见的材料有铝合金、碳纤维复合材料这两种。
认真回顾研究纯电动客车车身材料的发展历程不难发现，从福特打造第1个铝合金和塑料的汽车零部件到现在为止，汽车车身材料的选择日趋多样化，包含高强度钢板在内的诸多材料逐渐被运用于客车车身的制造。
可以预见的是，从现在开始到未来的很长一段时间里，高强度钢板这类材料仍然会被运用在客车的车身上。
事实上，高强度钢板早就已经在太空飞行设备中被广泛应用且取得了不错的成效。
随着科技的逐步推进，高强度钢板的研发成本日趋降低，所以未来高强度钢板在纯电动客车车身的应用会日渐普及。
某纯电动客车双轮毂电机驱动桥结构设计与疲劳分析
某纯电动客车双轮毂电机驱动桥结构设计与疲劳分析黄详【摘要】相对于集中式和双轮边式电驱动桥结构,双轮毂电机驱动方案更能提高传动效率,节约能源.文章以某纯电动客车双轮毂电机后驱动桥为研究对象,采用CATIA 三维软件进行驱动桥结构设计,根据车轮接地点力工况,采用HyperWorks软件校核刚强度;结合疲劳累积损伤理论,通过线性静态循环工况评估该驱动桥结构件的疲劳损伤,以期达到疲劳寿命要求.研究表明:此驱动桥结构可以满足低地板宽通道、刚强度及疲劳寿命的理论设计要求.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】5页(P3-6,16)【关键词】纯电动客车;轮毂电机;驱动桥;刚强度;疲劳损伤【作者】黄详【作者单位】上海科曼车辆部件系统股份有限公司,上海 201815【正文语种】中文【中图分类】U469.72纯电动公交车普遍采用集中驱动桥方案，即采用电机替代原发动机位置通过传动轴总成提供动力给整体式驱动桥主减速器，然后通过整体式驱动桥主减速器向两边车轮输入动力。
受到整体式驱动桥主减结构、电机以及传动轴总成的限制，后桥位置的车内底板较高，不方便乘客上、下车，总体占用空间比较大。
目前市场克服以上技术的不足，11米以上公交车多数采用双轮边电驱动方案，更高一级为采用双轮毂电机为驱动方案。
相比于传统驱动系统方案，轮毂直驱可以从根本上改善动力传动，且省掉部分传动部件，提高效率。
据某轮毂电机厂公布数据，双轮毂电机效率比双轮边电机效率可以提高12.5%。
虽然轮毂电机是未来纯电动客车的主流驱动产品，因轮毂电机集中布置在轮辋内，结构紧凑，受力复杂，导致驱动桥壳结构设计困难，且驱动桥壳作为为汽车重要的承载件和传动件，是维系整个车辆运行安全的关键部件，它的刚强度性能和疲劳寿命会直接影响汽车的有效使用寿命。
故亟需匹配轮毂电机的驱动桥壳结构开发。
应用CATIA三维软件建立类似U型结构驱动桥壳模型，满足整车低地板布置要求。
某电动车后桥壳结构疲劳寿命分析
10378某电动汽车后桥壳结构疲劳寿命分析卿宏军 韩旭（湖南大学车身先进设计制造国家重点实验室 湖南 长沙410082）摘 要:本文以拟开发的某电动车后桥壳为研究对象,分别采用后桥壳总成垂直弯曲疲劳强度台架试验规范中标准交变载荷和某相近车型实测随机载荷谱，利用准静态迭加方法（Quasi-Static Superposition）得到结构各节点时间历程疲劳分析载荷,对该后桥壳结构进行了结构抗疲劳分析。
分析结果对后桥壳总成零件结构设计改进，以及后桥壳总成垂直弯曲疲劳强度试验规范的修订完善具有一定指导意义。
关键词：后桥壳 标准交变载荷 随机载荷谱 准静态迭加 疲劳分析中图分类号：U461.７ 文献标识码：AThe structure durability analysis of a certainelectromotion vehicle rear bridgeHongjun Qing , xu han(State key laboratory of advanced design and manufacturing for vehicle body Hunan chang sha P.C 410082) Abstract: The paper’s main study is based on a certain electromotion vehicle rear bridge durability life. Two type loads including standard cycle load and road spectral load gathered from a certain similar existing vehicle are adopted .accordingly, the method of quasi‐static superposition is adopted to get the time history stress loads of all structural nodes .finally, the rear bridge structure durability life analysis is achieved using these loads. The results have some guidance on how to improve the durability performance of the parts of rear bridge and adjust the corresponding test parameters of rear bridge bending durability test scheme.Key words: rear bridge shell, standard cycle load, road spectral load, durability analysis.1.前 言电动汽车后桥壳属于整车关键结构件，在使用过程中，本身会受到各种交变载荷的作用，易引起结构疲劳裂纹，影响整车安全和使用性能。
轮毂电机系统及其驱动技术分析
轮毂电机系统及其驱动技术分析1. 轮毂电机结构型式分析轮毂电机动力系统通常由电动机、减速机构、制动器与散热系统等组成。
轮毂电机动力系统根据电机的转子型式主要分成内转子型和外转子型。
图1 为两种型式轮毂电机的结构简图。
通常，减速驱动时，电机多采用内转子形式，一般运行在高速状态，减速装置放在电机和车轮之间起到减速和提升转矩的作用。
其中，减速装置可以是传统的行星齿轮机械减速方式，也可以是磁齿轮减速方式。
直接驱动时，电机多采用外转子形式。
直接驱动方式适用于负载较轻，一般不会出现过载情况的场合下。
高速内转子的轮毂电机具有较高的比功率，质量轻、体积小、效率高、噪声小、成本低; 缺点是必须采用减速装置，使效率降低，非簧载质量增大，电机的最高转速受线圈损耗、摩擦损耗以及变速机构的承受能力等因素的限制。
低速外转子电机结构简单、轴向尺寸小，比功率高，能在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，外转子直接和车轮相连，没有减速机构，因此效率高; 缺点是如要获得较大的转矩，必须增大电机体积和质量，因而成本高，加速时效率低，噪声大。
表1 所示为两种结构形式的轮毂电机优缺点分析。
这两种结构在目前的电动车中都有应用，但是随着紧凑的行星齿轮变速机构的出现，高速内转子式驱动系统在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。
轮毂电机动力系统由于电机电制动容量较小，不能满足整车制动效能的要求，通常需要附加机械制动系统。
轮毂电机系统中的制动器可以根据结构采用鼓式或者盘式制动器。
由于电动机电制动容量的存在，往往可以使制动器的设计容量适当减小。
大多数的轮毂电机系统采用风冷方式进行冷却，也有采用水冷和油冷方式对电机、制动器等发热部件进行散热降温，但结构比较复杂。
2. 电机应用类型与特点分析电动汽车要求电机具有以下特点:( 1) 电动机的过载能力强，要求电动机的瞬时功率和最大转矩大; ( 2) 电动机的调节性能好，要求电机有较宽的调速范围和理想的调速特性;( 3) 电动机的效率高、逆向工作性能好，在电动机的整个运行范围内，均有很高的效率，并且能够实现电动汽车制动能量回馈; ( 4) 电动机工作可靠性好，结构尺寸小。
纯电动汽车两档式驱动桥设计
纯电动汽车两档式驱动桥设计
纯电动汽车的驱动桥设计主要分为两种：单电机和双电机。
1. 单电机驱动桥
单电机驱动桥是指整个车辆只有一个电动机，通过传动系统将动力传递到车轮上。
这种设计相对简单，成本较低，但是存在一些缺点，如驱动力分配不均匀、加速性能差等。
2. 双电机驱动桥
双电机驱动桥是指车辆配备两个电动机，每个电机驱动一侧车轮。
这种设计可以实现四驱功能，提高了车辆的稳定性和加速性能。
但是，双电机驱动桥的成本较高，且需要更复杂的控制系统。
总的来说，单电机驱动桥适用于城市代步车或经济型车型，而双电机驱动桥适用于高性能车型或越野车型。
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10.16638/ki.1671-7988.2019.09.001某纯电动客车双轮毂电机驱动桥结构设计与疲劳分析黄详（上海科曼车辆部件系统股份有限公司，上海201815）摘要：相对于集中式和双轮边式电驱动桥结构，双轮毂电机驱动方案更能提高传动效率，节约能源。
文章以某纯电动客车双轮毂电机后驱动桥为研究对象，采用CA TIA三维软件进行驱动桥结构设计，根据车轮接地点力工况，采用HyperWorks软件校核刚强度；结合疲劳累积损伤理论，通过线性静态循环工况评估该驱动桥结构件的疲劳损伤，以期达到疲劳寿命要求。
研究表明：此驱动桥结构可以满足低地板宽通道、刚强度及疲劳寿命的理论设计要求。
关键词：纯电动客车；轮毂电机；驱动桥；刚强度；疲劳损伤中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)09-03-05Structural Design and Fatigue Analysis of a Double-Wheel Motor Driven Bridgeof a Pure Electric BusHuang Xiang（Shanghai Komman Vehicle Component Systems Stock Co. Ltd, Shanghai 201815）Abstract: Compared with the centralized and double-wheeled electric drive axle structure,the double in-wheel motor drive scheme can improve transmission efficiency and save energy. In this paper, a rear drive axle of full electric bus with the double in-wheel motor is taken as the research object. The CA TIA three-dimensional software is used to design the drive axle structure. According to the grounding point force condition of the wheel, the Hyperworks software is used to assess the stiffness and strength; combined with the fatigue accumulation damage theory, in order to meet the fatigue life require -ment, the fatigue damage of the drive axle structural member is evaluated by the linear static duty cycle. The study shows that this drive axle structure can meet the theoretical design requirements of low floor, wide channel, stiffness and strength and fatigue life.Keywords: Full electric bus; In-wheel motor; Drive axle; stiffness and strength; fatigue damageCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)09-03-05前言纯电动公交车普遍采用集中驱动桥方案，即采用电机替代原发动机位置通过传动轴总成提供动力给整体式驱动桥主减速器，然后通过整体式驱动桥主减速器向两边车轮输入动力。
受到整体式驱动桥主减结构、电机以及传动轴总成的限制，后桥位置的车内底板较高，不方便乘客上、下车，总体占用空间比较大。
目前市场克服以上技术的不足，11米以上公交车多数采用双轮边电驱动方案，更高一级为采用双轮毂电机为驱动方案。
相比于传统驱动系统方案，轮毂直驱可以从根本上改善作者简介：黄详(1985-)，男，本科，工程师，就职于上海科曼车辆部件系统股份有限公司，主要从事客车底盘设计与分析。
3汽车实用技术4 动力传动，且省掉部分传动部件，提高效率。
据某轮毂电机厂公布数据，双轮毂电机效率比双轮边电机效率可以提高12.5%。
虽然轮毂电机是未来纯电动客车的主流驱动产品，因轮毂电机集中布置在轮辋内，结构紧凑，受力复杂，导致驱动桥壳结构设计困难，且驱动桥壳作为为汽车重要的承载件和传动件，是维系整个车辆运行安全的关键部件，它的刚强度性能和疲劳寿命会直接影响汽车的有效使用寿命。
故亟需匹配轮毂电机的驱动桥壳结构开发。
应用CATIA 三维软件建立类似U 型结构驱动桥壳模型，满足整车低地板布置要求。
根据车轮接地点力四种工况，采用HyperWorks 软件校核刚强度；在满足刚强度要求的前提下，结合应变疲劳和累积损伤理论，通过线性静态循环工况计算该驱动桥结构件的疲劳损伤，以期达到疲劳寿命要求。
1 结构设计1.1 设计要求设计边界如图1所示，以整车宽度≤2550mm ，离地间隙≥135mm 为前提要求，满足《GB/T 19260低地板及低入口城市客车结构要求》标准要求，后桥通道宽≥500mm ，通道纵向坡度控制在8%以内。
图1 设计边界1.2 驱动桥结构方案图2 驱动桥结构设计图3 驱动桥结构设计根据边界条件输入，采用CATIA 三维软件进行驱动桥结构设计，如图2～3所示，初期设计为焊接结构驱动桥壳，经过计算发现无法满足刚度要求，故考虑铸件结构桥壳。
驱动桥主体结构主要包括两边的承载座，中间支架及C 型臂。
轮毂电机通过螺栓连接在承载座轴头上，中间支架通过两端螺栓联接在承载座上，形成整体式驱动桥壳。
为提高驱动桥的整体刚度，中间支架采用类似箱体设计，这样能够增加支架的抗弯能力，还对制动器总成起到防尘防护的作用。
支架中间部分设有V 推支座用于连接V 型推力杆；制动器总成和制动盘连接在两边的承载座内腔，且承载座顶端设有多个腰型孔，有利于制动盘的散热；承载座上端部分设有推力杆座，用于连接纵向推力杆总成；C 型臂前后对称布置在两边的承载座上，用于连接空气弹簧和减振器总成，起到整车承载和减振功能。
驱动桥结构初步设计方案满足离地间隙设计输入≥135mm ，通道宽≥500mm 的要求。
2 刚强度分析2.1 材料定义如表1所示，承载座及中间支架材料为ZGD650-830，C 型臂为QT450-10。
轮毂电机连接承载座的主轴材料和连接标准件为42CrMo ，其余零件材料为Q345。
表1 材料参数2.2 有限元模型如图4所示，主要结构件采用2阶四面体单元（高应力区局部细化单元），连接螺栓采用rigidlink+beam+rigidlink 单元模拟，推力杆球铰均采用Bush 单元模拟，推力杆不作为研究对象，故简化为1D 梁单元，其他连接部分均采用一对多形式的rbe2单元模拟。
加载点连接采用rbe2单元将连接法兰螺孔耦合于车轮接地点及轮心。
上、下推力杆与车架连接点约束X 、Y 、Z 向位移自由度，C 型臂气囊支座安装面中心点处约束Z 向位移。
车轮接地点和轮心处分别加载响应的载荷。
具体加载力见表2所示。
图4 有限元模型2.3 边界条件在底盘零部件的强度校核中，通常采用汽车直线行驶时车轮接地点的受力作为载荷施加。
在工程计算上，根据受力黄详：某纯电动客车双轮毂电机驱动桥结构设计与疲劳分析5的方向一般选取四种典型工况，下面为各工况理论推导：2.3.1 垂向力工况用于静强度计算时，最大垂向力工况车轮与路面接触点处的垂直力可以用F VZ 2表示，考虑到分析对象为后驱动桥，纵向力F VX 2在没有动力参数输入的情况下，根据经验可按最大附着力F V μ的三分之一进行计算，此时侧向力F VY 2等于F LY 1。
其中：k 2：静强度垂向动载系数，根据轮胎垂直刚度，取值为2.4；F V 0r ：后车轮满载静载荷，取值为67300N ； μ：附着系数，一般取值为0.8；用于耐久性计算时，垂直力用F V Z1表示，此时侧向力和纵向力忽略；其中：k 1：耐久性垂向动载系数，根据轮胎垂直刚度，取值为1.4。
2.3.2 侧向力工况用于静强度计算时，最大侧向力工况按直线行驶工况进行计算，而不是按照在车轮与路面极限附着系数下的转弯行驶工况确定，是因为在转弯行驶时，在外轮上的作用的垂直力和侧向力都比较大，但是它们引起的弯矩方向却具有相反的方向，即相互抵消，造成合成弯矩的减小。
此时最大侧向力可以用F LY 2表示，且由于侧向力的最大值不会与垂直力的最大值同时出现，因此垂向力F LZ 2等于F VZ 1，纵向力F LX 2在没有动力参数输入的情况下，根据经验可按二分之一的最大附着力F V μ计算。
其中：μF 2：静强度侧向力系数，根据后车轮满载静载荷，取值为0.31；用于耐久性计算时，侧向力用F LY 1表示，垂向力F LZ 1为后车轮满载静载荷F V0r ，此时纵向力忽略。
其中：μF 1：耐久性侧向力系数，根据后车轮满载静载荷，取值为0.15。
2.3.3 制动力工况由于制动时轴荷转移的作用，后轴上的垂直负荷减小，用于静强度计算时，根据经验，最大制动力F BX 2等于最大附着力F V μ，汽车后轮与路面接触点处的垂向力F BZ 2应为F V 0r ，侧向力进行忽略。
用于耐久性计算时，汽车后轮与路面接触点处的垂向力F BZ 1可为F V 0r ，根据经验，纵向力F BX 1可按四分之一的最大附着力F V μ计算，侧向力进行忽略。
2.3.4 驱动力工况由于驱动时轴荷转移的作用，后轴上的垂直负荷会增加，用于静强度计算式，根据经验，最大驱动力F AX 2等于1.1倍后车轮满载静载荷F V 0r ，汽车后轮与路面接触点处的垂向力F AZ 2为F VZ 1，侧向力可忽略不计。
用于耐久性计算时，汽车后轮与路面接触点处的垂向力F AZ 1可为F V 0r ，根据经验，纵向力F AX 1可按三分之一的最大附着力F V μ计算，侧向力进行忽略。
表2 各工况车轮接地点加载力2.4 刚度分析图5 刚度分析如图5所示，驱动桥壳最大变形量为2.11mm 。
按《QC/T6 534标准驱动桥壳垂直弯曲刚性试验评价指标》要求，满载轴荷时每米轮距最大变形不超过 1.5mm ；该驱动桥轮距为1.9m ，桥壳允许最大变形为≤2.85mm ；故该结构满足刚度要求。