驱动桥主锥总成可压缩隔套的设计与开发

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1、驱动桥主锥总成可压缩隔套的设计与开发（申请清华大学工程硕士专业学位论文）培养单位：汽车工程系工程领域：车辆工程申请人：陈伟博指导教师：范子杰教授二〇一七年五月DesignandDevelopmentofCollapsibleSpacerUsedinDriveAxlePinionGearAssemblyThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMastero

2、fEngineeringByChenWeibo(VehicleEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorFanZijieMay,2017摘要摘要可压缩隔套又被称为弹性隔套、波形套，它由低碳钢制成，形状一般为两端是直壁圆管，中间具有波形区的回转体。当它被轴向压缩时，轴向力增加到一定水平后就几乎不随压缩的继续而变化。它主要被用于驱动桥主动锥齿轮总成中，替代普通的间隔衬套和调整垫片，实现圆锥滚子轴承预紧力的无级调整。采用可压缩隔套能够省去重复选垫的过程，提高主动锥齿轮总成的装配

3、效率。本文结合两款驱动桥，首先深入分析了可压缩隔套的工作机理和设计目标，然后通过试验对设计目标进行了实测，并对加工可压缩隔套的材料进行了材料试验，为可压缩隔套的设计奠定了基础。在设计可压缩隔套时，首先提出了一种可压缩隔套几何形状的新形式，并在该形式的基础上采用非线性有限元法对可压缩隔套的压缩过程进行了分析。然后通过试验设计、响应面拟合的方法系统地研究了可压缩隔套几何参数与其性能的关系。结果表明，采用二阶多项式响应面能够精确拟合可调几何参数与性能指标之间的关系。最后，采用多目标遗传算法对可压缩隔套的设计优化

4、问题进行了研究，得到了优化问题的Pareto前端，基于优化结果可以根据实际需要快速获得可压缩隔套的最优设计方案。以上过程形成了一套完整的可压缩隔套的设计与开发流程，具有设计周期短、人工干预少、设计方案优的优点。另一方面，通过可压缩隔套的试制、性能试验、试装配、驱动桥性能试验和市场验证，验证了可压缩隔套的性能可靠。本文的意义在于，提出的可压缩隔套设计方法能够指导可压缩隔套的设计者系统高效地完成设计工作，确保设计方案满足设计要求，而且是最优方案，大大缩短可压缩隔套从设计到应用的周期。关键词：可压缩隔套；主锥总

5、成；轴承预紧力；非线性有限元；多目标优化IAbstractAbstractCollapsiblespacerisalsocalledcrushsleeve,crushspacerorcompressiblesleeve.Itisaxisymmetricpartmadeofmildsteet,withacorrugatedareainthemiddleanddifferentdiameteroneachside.Whencompressed,itsaxialforcerisetoaspecificexten

6、tandthenremainsapproximatelyconstant.Itismostlyusedinpiniongearassemblyofadriveaxle,makingsteplessadjustmentofteperedrollerbearing’spreloadpossible.Byadoptingcollapsiblespacers,repetitivelyselectingsuitableshimthicknessforthepiniongearassembliescanbeelimi

7、nated,assemblyefficiencycanbelargelyimproved.Inthisthesis,collapsiblespacer’sworkingprinciplesanddesignobjectivesaredeeplyanalyzedfirstly.Thentensiletestsofthemildsteerwhichcollapsiblespacersaremadeofareconductedtoacquirethetruestress-straincurveofthemate

8、rial.Followingthat,anewtypeofshapeofcollapsiblespacerisintroduced.Basedonthenewtypeofshape,collapsiblespacer’sbehaviorduringcompressionisstudiedusingnonlinearfiniteelementmethod.Then,therelationshipbetweencollapsibl