汽車的輕量化是指在保持汽車強度和安全性能的前提下，盡可能減輕汽車整備質量，以提高汽車的動力性能，降低燃料消耗和排放污染。輕量化已成為世界汽車發展的趨勢，新的輕量化材料也應運而生，例如高強度鑄造鋁合金。這種合金通過添加Cu、Si、Mg、Mn、Ni、Zn、Fe、Co、La等元素，可以獲得強硬度、耐磨性和抗沖擊能力等綜合性能。高強度鋁合金可以替代普通鋁合金、鑄鐵和粉末冶金類汽車零部件，例如殼體、盤套和卡鉗等。
本文介紹了一種優化設計和CAE分析，用一種超高強度鋁合金材料代替鑄件QT450-10材料作為驅動橋主減速器殼的材料。通過這種材料的應用，可以減輕產品質量，實現產品的輕量化，并且保證產品具有更可靠的性能。
超高強度鋁合金材料
替代普通鋁合金材料：HQT20材料具有良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能，可以替代普通鋁合金材料，在應用中實現輕量化。這對于一些需要重量控制的領域，如航空航天、汽車等行業具有重要意義。
替代鑄鐵、粉冶類機車零部件：HQT20材料經過多級TX熱處理后，硬度和強度明顯提升，可以替代鑄鐵和粉冶類機車零部件，提高零部件的強硬度、耐磨性和抗沖擊能力。
替代高速旋轉類、摩擦副和嚙合類鋼鐵零部件：HQT20材料的機械性能優越，可以替代高速旋轉類、摩擦副和嚙合類鋼鐵零部件，實現輕量化。這對于一些需要高速旋轉和摩擦的設備，如發動機、渦輪機等具有重要意義。
提升常規高強鋁合金零部件性能：HQT20材料可以用于制造常規高強鋁合金盤套類和殼體類零部件，提升其強硬度、耐磨性和抗沖擊能力。這對于一些需要高強度和耐磨性的零部件，如船舶、汽車等具有重要意義。
HQT20材料的開發可以廣泛應用于民用、工業和軍用領域，實現零部件輕量化、成本降低、性能提升，推動材料技術的創新和國民經濟的發展。
主減速器殼輕量化設計
目前大部分主減速器殼體通常采用球墨鑄鐵或球墨鑄鋼為材料。這些材料具有較高的強度和韌性，能夠承受高載荷和大扭矩的作用，以確保減速器的正常運轉。同時，球墨鑄鐵和球墨鑄鋼也具有較好的耐磨性和耐腐蝕性，能夠延長減速器的使用壽命。
然而，目前的主減速器殼體設計在減輕質量和簡化工藝之間沒有形成最優化的方案，導致舊結構減速器殼體質量過大。這在一定程度上影響了驅動橋總成的整體質量和整車的自重，進而增加了車輛的油耗?；蛘咴谙嗤秃牡那闆r下，降低了車輛的運載能力。
此外，主減速器殼在驅動橋中的主要作用是支撐。主動齒輪軸承和差速器軸承都直接支撐在主減速器殼上。因此，主減速器殼體的支撐剛度對于齒輪的正確嚙合和減小車輛的NVH（噪音、振動和刺激）噪聲非常重要。較大的支撐剛度有利于減小齒輪的變形和振動，提高傳動效率，同時降低噪聲和震動產生的可能性。
當前的主減速器殼體材料選擇和設計方案還有進一步優化的空間，以減輕質量、降低油耗、提高運載能力和減小NVH噪聲?？赡艿母倪M包括采用更輕量化的材料、優化殼體結構和加強殼體的剛度等。這將有助于提升驅動橋總成和整車的性能和可靠性。
1.HQT20和QT450-10的CAE剛度對比分析
選擇一種懸臂式的主減速器殼，建立主減速器總成的數學模型，進行有限元模型的約束，再進行驅動橋齒輪疲勞試驗條件下的對比。
對比條件為：按《QC/T 533-2020商用車驅動橋總成》標準中的第5.9條中的《齒輪彎曲疲勞試驗》，在相同的試驗扭矩下，從動齒輪（Wheel）、主動齒輪（Pinion）和總變量（Totall）的剛度變量。
評價標準：HQT20相對QT450-10的主減殼剛性偏差接近5%時，可視為達到設計目標。
CAE剛度分析結果：QT450-10與AL20兩組數據對比分析的變量差△L1見表1，其中有4組數據被“【】”標識，不在被接收標準變差標準值內，需要進行設計優化結構?！鱈1計算過程如式（1）