重型车辆电动轮结构设计与有限元分析

余凯峰

摘要：基于目标车辆要求，设计了一款适用于重型特種车辆的电动轮，并利用CATIA建立了三维模型，验证结构的合理性。对电动轮关键部件进行受力分析，研究在三种典型工况下其受载情况，基于Abaqus对其进行强度分析，对结果分析研究，为电动轮的轻量化研究奠定基础。

关键词：重型特种车；电动轮；结构设计；有限元分析

中图分类号：U463.34 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）01-0071-06

1前言

电动轮包括驱动系统、制动系统、辅助系统和车轮系统。其驱动系统布置非常灵活，而且每个轮毂电机可以由单独的电控单元来控制，实现每个车轮上的转矩独立分配。

重型特种车辆质量大，工作环境恶劣，而且目标车辆还要求高车速。这对于电动轮的设计要求就更加的高。目前，电动轮研究中的关键问题就包括高速电动轮的研究，电动轮车辆簧下质量带来的负效应问题，电动轮轮内合理结构布局的研究和电动轮轻量化研究。近些年来，国内外许多企业和院校都对电动轮技术做了相关研究。文献介绍了电动轮结构设计相关要点，还设计相关机构减轻簧下质量引起的负效应。文献介绍了对电动轮关键零部件进行有限元分析，分析其强度，验证结构的安全性，进而研究电动轮的轻量化问题。

本文结合目前电动轮技术的关键问题，对重型特种车辆的电动轮进行结构设计，并建立三维模型，保证结构的合理性。再对电动轮关键零部件进行有限元分析，在不同工况下计算其强度，对结果进行分析研究，得出相应结论。

2电动轮总体方案设计

电动轮有直接驱动型电动轮和减速驱动型电动轮两种类型。由于后者相比前者比功率高，适合要求负载能力大的场合。本文依据目标车辆的整车参数和动力性指标选择减速驱动型电动轮。减速驱动型电动轮包括驱动系统（驱动电机系统和减速系统），制动系统，车轮系统和辅助系统（冷却散热系统和机械连接件）。下面介绍各系统的设计方案。

2.1轮毂电机设计

2.1.1轮毂电机功率的设计

根据最高车速计算整车最大功率的公式为：