轻量化商用车带支撑垫的铝合金齿轮换挡拨叉

汽车及总成部件

轻量化商用车带支撑垫的铝合金齿轮换挡拨叉

面对日趋激烈市场竞争的商用车辆而言，需要实现既可以控制成本又能达到轻量化的设计。在不降低轴承强度和刚度以及完全能够满足最恶劣的道路负荷情况和环境条件下，商业车辆的设计是将现有的铸铁齿轮换挡叉换成铝合金齿轮换挡叉，因为铝合金件相比铸铁件具有良好的力学性能和热性能。同时，采用了可行的优化设计方案，即在给定的设计空间内采用一个额外的支承垫来分配负荷。利用OptiStruct、Nastran&Ansys等软件对铝合金齿轮换挡叉刚度、接触模式等对进行了分析评价。以一个6速手动变速器为例来仿真和验证这种优化设计。

解决动力总成结构的轻量化和性能设计的最有前途方法是采用先进的线性拓扑优化方法，应用此方法可解决许多机械和数学方面的理论问题。如何利用多学科的工程设计或者说复杂结构体系来解决更为复杂的问题是将面临的挑战。采用结构化的线性拓扑优化方法且在不降低产品任何功能的前提下对已有材料进行了替换。

利用线性拓扑优化技术和Altair OptiStruct仿真工具，对带支撑垫的铝合金齿轮换挡拨叉在VE商用车（沃尔沃集团和Eicher汽车有限公司合资生产的商用车）上进行了标准耐久性循环测试。

将“道路数据载荷采集”系统采集到的数据经过处理之后转换为换挡拨叉的工作周期，一共在3辆商用车上进行了1.8万km的标准耐久性试验，同一铝合金齿轮换挡拨叉在3辆车上累积进行了5.4万km试验，没有发生任何故障，验证了所提出优化设计的准确性。

Suresh Kumar Kandreegula et al.SAE 2015-01-0088.

编译：鲁兰