在当今全球节能减排的大环境下,汽车轻量化已经成为汽车制造业设计的重要原则。驱动桥是汽车传动系统的一个重要总成,其中驱动桥壳是驱动桥的重要零件之一。驱动桥壳既是差速器、主减速器及车轮传动装置的外壳,也是传力件。在满足卡车安全性的条件下,其轻量化设计能够降低生产成本、减少整车油耗、提高设计空间。本文研究江淮某款中型卡车驱动桥壳,通过理论计算及有限元分析对驱动桥壳进行轻量化设计,并试验验证其优化的合理性。(1)阐述驱动桥壳的功用,并对驱动桥壳进行分类。综合对比铸造整体式、冲焊整体式、拉延整体式驱动桥壳,最终选择冲焊整体式桥壳。考虑到减少驱动桥壳有限元分析的计算量和提高有限元计算的精度,对驱动桥壳几何模型进行简化,最终建立卡车驱动桥壳几何模型。对有限元软件ANSYS的基本原理和具体功能进行分析。建立驱动桥壳有限元模型,并对有限元模型进行网格划分。(2)在四种典型工况下,对驱动桥壳的强度及刚度进行理论计算与有限元分析,分析结果与理论计算相吻合。对驱动桥壳进行2.5倍满载轴荷疲劳寿命有限元分析,分析得出驱动桥壳最低疲劳寿命100万次,满足国家标准QC/T539《汽车驱动桥台架试验疲劳寿命不低于50万次》,且有较大冗余。有限元分析驱动桥壳自由模态,固有频率远大于外界激励频率,驱动桥不会发生共振。理论计算与有限元分析结果表明驱动桥壳可以进行轻量化设计。(3)驱动桥壳本体为钢板冲焊成型,对桥壳本体进行响应面优化,减薄钢板厚度和减少外形尺寸,桥壳本体减重9.99kg,并且响应面后桥壳本体结构更合理。驱动桥壳板簧座为铸造成型,对驱动桥板簧座进行拓扑优化。根据拓扑优化结果在板簧座底部开槽,板簧座减重6kg。经过两轮优化后驱动桥壳总减重15.99kg,减少了驱动桥壳初始质量的11.3%,轻量化明显。(4)在最大静应力工况下,对优化后的驱动桥壳进行有限元分析,分析结果表明驱动桥壳强度和刚度满足要求。根据QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》、QC/T534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》的规定,对优化后的驱动桥壳进行疲劳寿命台架试验和垂直弯曲刚度台架试验,试验结果满足标准要求。驱动桥壳有限元分析结果与试验验证很好的吻合,表明驱动桥壳轻量化合理。