黄丰云，周 旷

(武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070)

驱动桥位于车辆传动系统末端，既是承载部件也是传力部件，这就要求桥壳必须有足够的强度、刚度和良好的动态特性，桥壳的合理设计是提高汽车舒适性和稳定性的有效手段[1]。据估算，汽车质量每削减10%，油耗可减少6%～8%[2]，而减少1 kg的簧下质量的效果等同于减轻15 kg的簧上质量[3]。由此可见，桥壳轻量化研究的意义重大。

汽车轻量化主要有两种方式：①采用轻质的金属或者非金属材料；②改变现有的结构，如使零部件薄壁化、中空化、小型化。汽车的轻量化应当是在保证整车性能的前提下，质量最小[4]。笔者通过分析后桥受力，并采用仿真软件验证了以铝合金材料对后桥壳体原20钢进行替换的可行性，以桥壳结构相应尺寸为设计变量，质量最小为设计目标，以其强度和刚度为约束，基于HyperMesh尺寸优化方法对桥壳进行结构上的优化与分析。

1 桥壳受力分析

1.1 桥壳相关参数

某汽车公司为提高燃油使用效率、降低排气污染，拟采用ZL205A替换原材料为20钢的后桥桥壳。在满足强度刚度的同时，对桥壳的结构进行优化，以达到轻量化的目的。所研究的桥壳为三段可分式桥壳，车型部分参数如表1所示。

表1 研究车型部分参数表

图1为需要进行轻量化的桥壳实物图，该桥壳左右半轴套管壁厚为5 mm；中央部分壳体，即桥包上下壳的壁厚为4 mm；壳体过渡部分(即中央部分壳体与左右半轴套管连接部分)的壁厚为5 mm；桥壳壳体后盖的壁厚为2.5 mm；……