STRUCTURAL STRENGTH AND LIFE ANALYSIS OF AN ELECTRIC DRIVE AXLE SHELL BASED ON THE MEASURED LOAD SPECTRUM

JIANG Liangxing; NI Dacheng; YAO Chao; HUANG Qing; QING Xinhui

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.02.002

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

STRUCTURAL STRENGTH AND LIFE ANALYSIS OF AN ELECTRIC DRIVE AXLE SHELL BASED ON THE MEASURED LOAD SPECTRUM

·Fatigue·Damage·Fracture·Failure Analysis· | 更新时间：2025-02-28

- STRUCTURAL STRENGTH AND LIFE ANALYSIS OF AN ELECTRIC DRIVE AXLE SHELL BASED ON THE MEASURED LOAD SPECTRUM
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 2, Pages: 10-18(2025)
- 作者机构：
  
  1.湖南力行动力科技有限公司，株洲 412000
  2.湖南大学电气与信息工程学院，长沙 410082
  3.中车时代电动汽车股份有限公司，株洲 412000
- 作者简介：
  
  JIANG Liangxing, E-mail: jiangxx13@126.com
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program Project(2021YFB2500700)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.02.002
  CLC： U463
- Received：01 April 2023，
  
  Revised：04 August 2023，
  
  Published：15 February 2025
- 稿件说明：
移动端阅览
姜良兴，倪大成，姚超，等. 基于实测载荷谱下的某电驱动桥桥壳结构强度及寿命分析［J］. 机械强度，2025，47（2）：10-18.

JIANG Liangxing，NI Dacheng，YAO Chao，et al. Structural strength and life analysis of an electric drive axle shell based on the measured load spectrum［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（2）：10-18.
姜良兴，倪大成，姚超，等. 基于实测载荷谱下的某电驱动桥桥壳结构强度及寿命分析［J］. 机械强度，2025，47（2）：10-18. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.02.002.

JIANG Liangxing，NI Dacheng，YAO Chao，et al. Structural strength and life analysis of an electric drive axle shell based on the measured load spectrum［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（2）：10-18. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.02.002.

摘要

准确地预估产品的疲劳寿命对于电动汽车关键零部件的结构强度设计以及可靠性设计具有重要作用。以实测强化路道路的载荷谱为出发点，提出了实测载荷谱数据处理与分析的方法，基于Miner准则，得出了车辆在空载、半载以及满载下的载荷数据，通过时域频域处理、损伤等效处理等，得到了可供振动仿真分析以及室内台架试验的关键数据；设计开发了一款平行轴式电驱动桥，针对桥壳等关键部件开展了静力学分析和模态分析，得出了桥壳不会因为路面激励而产生扭转和弯曲现象的结论；基于nCode DesignLife仿真分析软件得出了桥壳疲劳寿命与损伤值分布，通过桥壳耐久试验验证了仿真分析的准确性；基于实测的强化路道路载荷谱，在整车振动试验台上开展了15 000 km的强化路室内整车振动试验。试验表明，该电驱动桥产品整体寿命及可靠性满足设计要求，同时验证了分析方法的可靠性。

Abstract

Accurately predicting the fatigue life of products plays an important role in the structural strength design and reliability design of key components of electric vehicles.Starting from the measured road load spectrum of the reinforced road

a method for data processing and analysis of measured load spectrum was proposed

based on the Miner criterion

the load data of the vehicle under no-load

half-load and full load were obtained

and the key data for vibration simulation analysis and indoor bench test were obtained through time-domain frequency domain processing and damage equivalent treatment.A parallel-shaft electric drive axle was designed and developed

the statics analysis and modal analysis were carried out for key components such as the bridge shell

and the results concluded that the bridge shell would not have torsion and bending caused by road surface excitation.Based on nCode DesignLife simulation analysis software

the fatigue life and damage value distribution of the bridge shell were obtained

and the accuracy of the simulation analysis was verified by the bridge shell durability test.Based on the measured road load spectrum of the reinforced road

a 15 000 km vehicle vibration test was carried out on the vehicle vibration test bench for the electric drive axle.The test shows that the overall life and reliability of the electric drive axle meet the design requirements

and the reliability of the analysis method is verified.

关键词

Keywords

references

王建华，黄剑飞，靳迪 . 电驱动桥关键技术综述［J］. 汽车技术， 2021 （ 6 ）： 33 - 40 .

WANG Jianhua ， HUANG Jianfei ， JIN Di . Review on key technologies of electric drive axles ［J］. Automobile Technology ， 2021 （ 6 ）： 33 - 40 . （In Chinese）

GAO D W ， JIN Z H ， ZHANG J Z ， et al . Development and performance analysis of a hybrid fuel cell/battery bus with an axle integrated electric motor drive system ［J］. International Journal of Hydrogen Energy ， 2016 ， 41 （ 2 ）： 1161 - 1169 .

高尉，刘高朋 . 电动汽车同轴式电驱动桥力学特性分析［J］. 汽车工业研究， 2018 （ 8 ）： 20 - 24 .

GAO Wei ， LIU Gaopeng . Mechanical characteristics analysis of coaxial electric drive axle of electric vehicle ［J］. Auto Industry Research ， 2018 （ 8 ）： 20 - 24 . （In Chinese）

占锐，程华国，徐康，等 . 轻型商用车集成式电驱动桥试验台及方法研究［J］. 机械传动， 2020 ， 44 （ 11 ）： 157 - 161 .

ZHAN Rui ， CHENG Huaguo ， XU Kang ， et al . Research of the test bench and method of integrated electric drive axle for light commercial vehicle ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 157 - 161 . （In Chinese）

黄剑飞，王建华，靳迪，等 . 电驱动桥研究综述［J］. 机械传动， 2020 ， 44 （ 11 ）： 171 - 176 .

HUANG Jianfei ， WANG Jianhua ， JIN Di ， et al . Research review of electric drive axle ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2020 ， 44 （ 11 ）： 171 - 176 . （In Chinese）

周驰，杨彦超，王铁，等 . 组合工况下自卸车驱动桥壳强度分析［J］. 汽车技术， 2014 （ 8 ）： 8 - 12 .

ZHOU Chi ， YANG Yanchao ， WANG Tie ， et al . Analysis of dump truck drive axle housing strength under combined conditions ［J］. Automobile Technology ， 2014 （ 8 ）： 8 - 12 . （In Chinese）

郑慧林 . 基于有限元法的微型车驱动桥结构分析及疲劳寿命预测研究［D］. 南京：南京理工大学， 2008 ： 1 .

ZHENG Huilin . Structural analysis and fatigue life prediction of mini-car drive axle based on finite element method ［D］. Nanjing ： Nanjing University of Science and Technology ， 2008 ： 1 . （In Chinese）

SHAO Y M ， LIU J ， MECHEFSKE C K . Drive axle housing failure analysis of a mining dump truck based on the load spectrum ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2011 ， 18 （ 3 ）： 1049 - 1057 .

张宇，李昌，韩兴，等 . 基于nCode汽车后桥疲劳失效灵敏度评估方法［J］. 机械强度， 2021 ， 43 （ 4 ）： 936 - 944 .

ZHANG Yu ， LI Chang ， HAN Xing ， et al . Fatigue failure sensitivity evaluation method of automobile rear axle based on nCode ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2021 ， 43 （ 4 ）： 936 - 944 . （In Chinese）

米承继，谷正气，伍文广，等 . 随机载荷下矿用自卸车后桥壳疲劳寿命分析［J］. 机械工程学报， 2012 ， 48 （ 12 ）： 103 - 109 .

MI Chengji ， GU Zhengqi ， WU Wenguang ， et al . Fatigue life analysis of rear axle housing of mining dump truck under random load ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2012 ， 48 （ 12 ）： 103 - 109 . （In Chinese）

朱茂桃，奚润，李伟 . 某轻型汽车后桥壳体疲劳寿命分析［J］. 汽车技术， 2009 （ 1 ）： 34 - 37 .

ZHU Maotao ， XI Run ， LI Wei . Fatigue life analysis of a light-duty vehicle’s rear axle housing ［J］. Automobile Technology ， 2009 （ 1 ）： 34 - 37 . （In Chinese）

TOPAC M M ， GU··NAL H ， KURALAY N S . Fatigue failure prediction of a rear axle housing prototype by using finite element analysis ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2009 ， 16 （ 5 ）： 1474 - 1482 .

卢剑伟，王馨梓，吴唯唯 . 路面随机激励下轻型货车驱动桥壳疲劳可靠性分析［J］. 汽车工程， 2016 ， 38 （ 1 ）： 122 - 126 .

LU Jianwei ， WANG Xinzi ， WU Weiwei . Fatigue reliability analysis on the driving axle housing of a light truck under random road excitation ［J］. Automotive Engineering ， 2016 ， 38 （ 1 ）： 122 - 126 . （In Chinese）

王雪梅，薛振国，刘玲玲 . 基于有限单元法重载车辆驱动桥壳优化设计［J］. 机械设计与制造， 2021 （ 1 ）： 240 - 244 .

WANG Xuemei ， XUE Zhenguo ， LIU Lingling . Optimization design of drive axle housing in heavy-duty vehicle based on finite element method ［J］. Machinery Design＆Manufacture ， 2021 （ 1 ）： 240 - 244 . （In Chinese）

金祥曙，周晓军 . 基于随机载荷谱的汽车驱动桥疲劳性能强化试验研究［J］. 机械设计， 2007 ， 24 （ 12 ）： 49 - 52 .

JIN Xiangshu ， ZHOU Xiaojun . Research of intensified test on fatigue property of automobile driving axle based on random load spectrum ［J］. Journal of Machine Design ， 2007 ， 24 （ 12 ）： 49 - 52 . （In Chinese）

高晶，宋健，朱涛 . 随机载荷作用下汽车驱动桥壳疲劳寿命预估［J］. 机械强度， 2008 ， 30 （ 6 ）： 982 - 987 .

GAO Jing ， SONG Jian ， ZHU Tao . Fatigue life prediction of vehicle’s driving axle house under random loading ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2008 ， 30 （ 6 ）： 982 - 987 . （In Chinese）

宋晓飞，林荣会，李帅朝，等 . 基于OptiStruct的驱动桥壳轻量化设计［J］. 机械传动， 2019 ， 43 （ 4 ）： 83 - 88 .

SONG Xiaofei ， LIN Ronghui ， LI Shuaichao ， et al . Lightweight design of drive axle housing based on OptiStruct ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 83 - 88 . （In Chinese）

李亮，宋健，文凌波，等 . 商用车驱动桥壳疲劳寿命的有限元仿真与实验分析［J］. 机械强度， 2008 ， 30 （ 3 ）： 503 - 507 .

LI Liang ， SONG Jian ， WEN Lingbo ， et al . Finite element simulation and test for fatigue life of commercial vehicle driving axle housing ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2008 ， 30 （ 3 ）： 503 - 507 . （In Chinese）

石光林，朱林，王汝贵 . 基于残余应力修正疲劳强度原理的桥壳疲劳寿命分析［J］. 机械设计， 2015 ， 32 （ 10 ）： 56 - 60 .

SHI Guanglin ， ZHU Lin ， WANG Rugui . Fatigue life analysis for bridge of loader based on residual stress correction fatigue strength ［J］. Journal of Machine Design ， 2015 ， 32 （ 10 ）： 56 - 60 . （In Chinese）

邹喜红，凌龙，陈静，等 . 用户关联的驱动桥试验场耐久性试验规范研究［J］. 中国机械工程， 2022 ， 33 （ 14 ）： 1670 - 1679 .

ZOU Xihong ， LING Long ， CHEN Jing ， et al . Research on durability test specifications of user-association drive axle test fields ［J］. China Mechanical Engineering ， 2022 ， 33 （ 14 ）： 1670 - 1679 . （In Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

HIGH-CYCLING FATIGUE LIFE ASSESSMENT OF VEHICLE HYPOID GEARS BASED ON LOAD SPECTRUM

STUDY ON MESHING CHARACTERISTICS AND FATIGUE LIFE OF CYCLOIDAL SPUR GEARS WITH LOW SLIDING RATE

RESEARCH ON FATIGUE LIFE ANALYSIS METHOD OF ADDITIVE MANUFACTURING TITANIUM ALLOY STRUCTURE BASED ON FKM STANDARD

RESEARCH ON COLLISION SIMULATION AND OPTIMIZATION OF CAB STRUCTURE OF A COMMERCIAL VEHICLE

STRUCTURAL OPTIMIZATION AND FATIGUE LIFE STUDY OF AIR HAMMER BIT

Related Author

XIONG Guanglin

DENG Yue

HUANG Dong

WU Hang

ZHU Caichao

LI Yao

XU JianMin

ZHENG QingJie

Related Institution

College of Mechanical & Power, China Three Gorges University

Department of Technology, Chongqing Tsingshan Industrial Co., Ltd.

State Key Laboratory of Mechanical Transmission for Advanced Equipment,Chongqing University

School of Mechanical and Automotive Engineering,Xiamen University of Technology

The High Educational Key Laboratory for Flexible Manufacturing Equipment of Fujian Province(Xiamen Institute of Technology)

⁰