商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化

张志阳; 龚青山; 刘敏; 江志刚; 张光国

doi:DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.016

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化

·优化·可靠性· | 更新时间：2025-04-03

- 商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化
- PREDICTION AND OPTIMIZATION OF FATIGUE LIFE OF ELECTRIC DRIVE AXLE HOUSING FOR COMMERCIAL VEHICLE UNDER MULTIPLE CONDITIONS
- 机械强度 2025年47卷第3期页码：129-135
- 作者机构：
  
  1.湖北汽车工业学院机械工程学院，十堰 442002
  2.湖北汽车工业学院艺术与设计学院，十堰 442002
  3.武汉科技大学机械自动化学院，武汉 430065
- 作者简介：
  
  张志阳，男，1999年生，河南周口人，硕士研究生；主要研究方向为汽车零部件轻量化设计；E-mail：424289344@qq.com。
  刘敏，女，1984年生，湖北京山人，硕士，讲师；主要研究方向为工业设计、汽车造型设计；E-mail：654276858@qq.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52375508);湖北省教育厅重点项目(D20211803);湖北汽车工业学院博士基金项目(BK202001)
- DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.016
  中图分类号：
- 收稿日期：2023-07-05，
  
  修回日期：2023-08-22，
  
  纸质出版日期：2025-03-15
- 稿件说明：
移动端阅览
张志阳，龚青山，刘敏，等. 商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化［J］. 机械强度，2025，47（3）：129-135.

ZHANG Zhiyang，GONG Qingshan，LIU Min，et al. Prediction and optimization of fatigue life of electric drive axle housing for commercial vehicle under multiple conditions［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（3）：129-135.
张志阳，龚青山，刘敏，等. 商用车电驱动桥壳多工况疲劳寿命预测及优化［J］. 机械强度，2025，47（3）：129-135. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.016.

ZHANG Zhiyang，GONG Qingshan，LIU Min，et al. Prediction and optimization of fatigue life of electric drive axle housing for commercial vehicle under multiple conditions［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（3）：129-135. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.03.016.

摘要

驱动桥壳在实际行驶过程中由于长期受到交变循环载荷的作用，

发生疲劳破坏的可能性较大。为了判断某商用车轮边电机电驱动桥的驱动桥壳在设计时是否满足疲劳寿命的要求，建立了驱动桥的三维模型和有限元模型。首先，对其进行惯性释放分析，得出其静强度、刚度满足要求。其次，基于nCode DesignLife软件，使用名义应力法，结合材料的

S⁃N

曲线和疲劳加载曲线，采用新的汽车行业标准对其在垂直弯曲疲劳、制动疲劳和横向疲劳多工况下的疲劳寿命进行了预测。结果发现，驱动桥壳在制动疲劳和横向疲劳工况下的疲劳寿命不满足标准中的要求，须对其进行结构优化。最后，对驱动桥壳进行了加筋优化处理。结果表明，优化后的驱动桥壳在最大冲击工况下最大应力减小了95.8 MPa，最大变形减小了1.064 mm，且在3种疲劳工况下的最低疲劳寿命分别提升了107.6、28.9、49.7万次，均超出了标准中的要求，证明了驱动桥壳结构优化的可行性，有效缩短了研发周期，并降低了研发成本。

Abstract

In the course of real operation

the drive axle housing is likely to undergo fatigue failure due to prolonged exposure to cyclic alternating loads.To determine whether the drive axle housing of a commercial vehicle’s wheel-side electric motor complying with fatigue life requirements at the design stage

a three-dimensional model and finite element model of the drive axle were established. Firstly

an initial inertia release analysis was performed，indicating that its static strength and stiffness met the requirements.Secondly

based on this foundation，utilizing nCode DesignLife software

using the nominal stress method in conjunction with the material’s

⁃

curve and fatigue loading curve

a new automotive industry standard was employed to predict the fatigue life of the housing under multiple conditions，such as vertical bending fatigue

braking fatigue and lateral fatigue.The results revealed that the fatigue life of the drive axle housing under braking fatigue and lateral fatigue conditions did not meet the requirements set out in the standard

necessitating structural optimization. Finally

reinforcement optimization was performed on the drive axle housing. The results show that

through optimization，the maximum stress of the drive axle housing is reduced by 95.8 MPa and the maximum deformation is decreased by 1.064 mm under the maximum impact conditions.Additionally

the minimum fatigue life under three different fatigue conditions is improved respectively by 1.076 million cycles

289 000 cycles

and

497 000 cycles

exceeding the requirements stated in the standards.This validates the feasibility of optimizing the drive axle housing structure

effectively shortening and reducing the research and development cycles and associated costs.

关键词

Keywords

references

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

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

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）

吴炜，石启军，王磊，等 . 基于动态特性试验的半挂车架疲劳分析［J］. 机械强度， 2023 ， 45 （ 2 ）： 481 - 487 .

WU Wei ， SHI Qijun ， WANG Lei ， et al . Fatigue life analysis of the frame of a semitrailer special vehicle ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2023 ， 45 （ 2 ）： 481 - 487 . （In Chinese）

KUMAR G S ， KUMARASWAMIDHAS L A . Design optimization focused on failures during developmental testing of the fabricated rear-axle housing ［J］. Engineering Failure Analysis ， 2021 ， 120 ： 104999 .

TAN X F ， WANG C L ， XIE K ， et al . Research on fatigue reliability prediction model and structural improvement of welded drive axle housing based on master S - N curve method ［J］. Quality and Reliability Engineering International ， 2023 ， 39 （ 1 ）： 302 - 319 .

余珩，杨慧萍，刘志恩，等 . 载重货车后桥疲劳寿命分析［J］. 武汉理工大学学报（交通科学与工程版）， 2014 ， 38 （ 3 ）： 667 - 671 .

YU Heng ， YANG Huiping ， LIU Zhi’en ， et al . Fatigue life analysis of truck axle load ［J］. Journal of Wuhan University of Technology （Transportation Science & Engineering）， 2014 ， 38 （ 3 ）： 667 - 671 . （In Chinese）

余智，张凤亮，熊海贝 . 基于线性累计损伤理论的预应力混凝土风电塔架疲劳可靠性及剩余寿命研究［J］. 武汉大学学报（工学版）， 2016 ， 49 （ 5 ）： 756 - 762 .

YU Zhi ， ZHANG Fengliang ， XIONG Haibei . Fatigue reliability and remaining life analysis of prestressed concrete wind turbine towers based on linear cumulative damage rule ［J］. Engineering Journal of Wuhan University ， 2016 ， 49 （ 5 ）： 756 - 762 . （In Chinese）

全国汽车标准化技术委员会 . 商用车驱动桥总成： QC/T 533—2020 ［S］. 北京：北京科学技术出版社， 2020 ： 2 - 7 .

National Technical Committee on Road Vehicles of Standardization Administration of China . Commercial vehicle drive axle assembly ： QC/T 533—2020 ［S］. Beijing ： Beijing Science and Technology Press ， 2020 ： 2 - 7 . （In Chinese）

周东龙 . 基于虚拟迭代的某轻卡后桥疲劳分析研究［D］. 太原：中北大学， 2019 ： 70 - 75 .

ZHOU Donglong . Fatigue analysis of a light truck rear bridge based on virtual iteration ［D］. Taiyuan ： North University of China ， 2019 ： 70 - 75 . （In Chinese）

刘勇，陈斌，罗峰 . OptiStruct结构分析与工程应用［M］. 北京：机械工业出版社， 2021 ： 278 - 279 .

LIU Yong ， CHEN Bin ， LUO Feng . OptiStruct structural analysis and engineering application ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2021 ： 278 - 279 . （In Chinese）

赵少汴 . 有限寿命疲劳设计法的基础曲线［J］. 机械设计， 1999 ， 16 （ 11 ）： 5 - 7 .

ZHAO Shaobian . Basic curves of fatigue design methods for finite life ［J］. Mechine Design ， 1999 ， 16 （ 11 ）： 5 - 7 . （In Chinese）

《机械工程材料性能数据手册》编委会 . 机械工程材料性能数据手册［M］. 北京：机械工业出版社， 1995 ： 83-91，178-180，232-236 .

Editorial Board of Mechanical Engineering Material Performance Data Manual . Mechanical engineering material performance data manual ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 1995 ： 83-91，178-180，232-236 . （In Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

空气锤钎头的结构优化及疲劳寿命研究

基于疲劳寿命预测的齿轮箱箱体结构优化

油气勘探检波器尾椎-大地扫频振动耦合性能研究

基于载荷谱的汽车后桥准双曲面齿轮高周疲劳寿命评估

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