汽车主减速器的优化设计

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汽车主减速器的优化设计

崔胜民，张谊华

（哈尔滨工业大学汽车工程学院， 威海 264209）

摘要 摘要 摘要 摘要: :: :本文以汽车主减速比为设计变量，汽车动力性的要求做约束条件，对以汽车燃油经济性所做的目标函数
进行求解，得到最佳匹配的主减速比。在此基础上，以齿轮副最小体积和为目标函数，以齿轮的几何约束和
强度要求为约束函数，对主减速器的双曲面齿轮结构参数进行优化，形成对汽车主减速器整体优化的设计方
法。在保证汽车动力性的同时，达到节能降耗，提高设计质量的目的。最后通过设计实例，验证此优化方法
的可行性。
关键词 关键词 关键词 关键词: : : : 汽车主减速器；传动比；优化；双曲面齿轮

汽车主减速器作为汽车驱动桥中重要的传力部件，是汽车最关键的部件之-。主减速器
设计的好坏关系到汽车的动力性、经济性以及噪声、寿命等诸多方面。如何协调好各方关系、
合理匹配设计参数，以达到满足使用要求的最优目标，是主减速器设计中最重要的问题。通
常主减速器优化设计多是仅从某-角度考虑，单-的改善其某-方面参数，而没有将其参数
优化有效结合起来。因此，本文力求改变以往的设计方式，提出针对汽车主减速器整体的最
优化设计方法，通过对汽车主减速器传动比优寻主减速器双曲面齿轮结构参数的优化，实
现汽车主减速器参数的最佳匹配，达到充分发挥汽车整体性能、节约能耗、降低成本、提高
设计质量和效率。
1 1 1 1 汽车 汽车 汽车 汽车汽 汽汽 汽主减速器传动比优 主减速器传动比优 主减速器传动比优 主减速器传动比优化模型 化模型 化模型 化模型
优化设计最关键的-步是建立反映客观工程实际的、完善的数学模型，因此，建模时要
抓住主要矛盾，适当忽略不重要的因素，尽量使问题合理简化，这样既可节省时间，也会改
善优化结果。
1.1 1.1 1.1 1.1 设计变量 设计变量 设计变量 设计变量
本文主要研究的是在不改变汽车变速器传动比的情况下，针对汽车主减速器传动比的优
化选择。因此，只以主减速器传动比 o i 为优化模型的设计变量，即：
o X i （1）
1. 1.1. 1.2 22 2 目标函数 目标函数 目标函数 目标函数
设计中总是希望得到良好的动力性和经济性。然而，汽车动力性与经济性往往是相互矛
盾的，不可能在同-方案中，使汽车的动力性、燃油经济性都达到最优。本文采用以燃油经
济性作为优化的主要目标，在保证汽车在具有必要的动力性的条件下，具有最好的经济性。
汽车燃油经济性-般用多工况行驶燃油消耗量来衡量，因此，以循环工况燃油消耗量 s
Q 为目
标函数，要求 s
Q 最校即：
min ( ) s
f X Q （2）
汽车在整个循环工况的燃油消耗量 s
Q 等于各行驶工况如等速行驶、加速、减速和怠速停
车等行驶工况的燃料消耗量之和。按循环六工况的计算油耗总量。 (参照国内载货汽车六工况
试验循环JB3352)。汽车六工况循环参数如表1所示。