重型車輛電動輪結構設計與有限元分析

余凱峰

摘要：基于目標車輛要求，設計了一款適用于重型特種車輛的電動輪，并利用CATIA建立了三維模型，驗證結構的合理性。對電動輪關鍵部件進行受力分析，研究在三種典型工況下其受載情況，基于Abaqus對其進行強度分析，對結果分析研究，為電動輪的輕量化研究奠定基礎。

關鍵詞：重型特種車；電動輪；結構設計；有限元分析

中圖分類號：U463.34 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）01-0071-06

1前言

電動輪包括驅動系統、制動系統、輔助系統和車輪系統。其驅動系統布置非常靈活，而且每個輪轂電機可以由單獨的電控單元來控制，實現每個車輪上的轉矩獨立分配。

重型特種車輛質量大，工作環境惡劣，而且目標車輛還要求高車速。這對于電動輪的設計要求就更加的高。目前，電動輪研究中的關鍵問題就包括高速電動輪的研究，電動輪車輛簧下質量帶來的負效應問題，電動輪輪內合理結構布局的研究和電動輪輕量化研究。近些年來，國內外許多企業和院校都對電動輪技術做了相關研究。文獻介紹了電動輪結構設計相關要點，還設計相關機構減輕簧下質量引起的負效應。文獻介紹了對電動輪關鍵零部件進行有限元分析，分析其強度，驗證結構的安全性，進而研究電動輪的輕量化問題。

本文結合目前電動輪技術的關鍵問題，對重型特種車輛的電動輪進行結構設計，并建立三維模型，保證結構的合理性。再對電動輪關鍵零部件進行有限元分析，在不同工況下計算其強度，對結果進行分析研究，得出相應結論。

2電動輪總體方案設計

電動輪有直接驅動型電動輪和減速驅動型電動輪兩種類型。由于后者相比前者比功率高，適合要求負載能力大的場合。本文依據目標車輛的整車參數和動力性指標選擇減速驅動型電動輪。減速驅動型電動輪包括驅動系統（驅動電機系統和減速系統），制動系統，車輪系統和輔助系統（冷卻散熱系統和機械連接件）。下面介紹各系統的設計方案。

2.1輪轂電機設計

2.1.1輪轂電機功率的設計

根據最高車速計算整車最大功率的公式為：