1.1研究的目的及意义

在石油资源不断开发和科学技术飞速发展的大背景下，基于提高燃油效率和环境保护为目的的汽车轻量化设计成为当今汽车研究的重点之一，轻量化技术已成为汽车行业发展的主要方向之一。

根据《BP世界能源统计年鉴》2018 版的数据可知，过去一年世界对石油的消费需求上升了170万桶/日，明显高于过去十年的平均水平（大约110万桶/日）。而中国（50万桶/日）的增长接近过去十年平均增速，对石油需求的增长量已远超过欧洲 （30万桶/日）和美国（20万桶/日），但国内的石油产量却远无法满足消费要求，石油供求压力巨大。且通过美国环保局（ＥＰＡ）的统计可知，交通运输行业产生的温室气体排放量仅次于电力工业．由此可知，汽车行业的节能减排既可以缓解中国目前的石油压力，同时也对环境保护有着重大的意义^[1]。故在近些年我国汽车工业的发展方向中，提高燃油效率，降低废气排放逐渐已成为研究的重点。

目前汽车废气净化技术尽管已十分成熟 ,但是仍无法做到绝对无污染的地步 。因此,人们正在积极研究和采用其他各种技术减少汽车废气的排放, 其中较为有效的一种方法是减低汽车的油耗。众所周知 ,汽车废气排放量的大小与汽车油耗的大小有直接相关的。改善汽车油耗的技术总体上可分为减少行驶阻力和提高机械效率两大类^[2]。有关研究数据表明，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;若滚动阻力减少10%，燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等机构的传动效率提高10%，燃油效率可提高7%。降低汽车质量是其中最有效的方法。可见, 改善油耗的最有效方法是降低车体的重量。有研究表明，汽车质量每减少100公斤，城市/公路的综合油耗就可以减少约0.4升/100公里（对于汽车）和约0.5升/100公里（对于轻型汽车）^[1]。

同时，汽车轻量化设计还将在一定程度上带来车辆操控稳定性和碰撞安全性的提升。车辆行驶时的颠簸会因底盘重量的减轻而减轻，从而使整个车身更加稳定;新型轻量化材料对冲撞能量的吸收，又可以有效提高碰撞的安全性。因此汽车轻量化设计已成为汽车行业发展中的一项关键性研究课题。

差速器是汽车传动系统中非常重要的部件，其作用是将驱动力根据汽车实际行驶工况合理分配给各驱动轮，满足车轮以纯滚动的方式作不等距行驶，以减少与地面的摩擦；当汽车转向行驶或在不平路面上行驶时，使左右驱动车轮以不同的转速滚动，且保证两侧驱动车轮作纯滚动运动，从而减少功率损失和轮胎磨损，提高汽车燃油经济性和通过性。在车辆行驶时，差速器要承受很大的冲击载荷，其性能直接决定着车辆的安全性、可靠性和舒适性。其中差速器壳体在其中扮演着重要的角色^[3]。

差速器壳体作为差速器的一个重要零件，不但是差速器其他零件的安装基础，也是主减速器从动件的一部分，故其强度与刚度非常重要。但其结构较为复杂，依靠传统经验式进行设计，为保证安全可靠，通常选用较大的安全系数，导致制造的壳体过于笨重，不仅浪费了原材料，增加了制造成本，而且还会加大整车的动力消耗，难以准确确定其强度和刚度。采用新的方法技术是势在必行的。

经调查，市场上标准1.5L排量CN115车型的整备质量为1265kg，而差速器壳体质量一般在9-10KG之间，经估算，差速器壳体占整车质量的0.791%，对CN115车型差速器壳体进行轻量化设计，优化其结构，不仅可以相对降低差速器的制造成本，降低汽车油耗，减少排气，满足保护环境的需要，且差速器壳的体积越小，越有利于汽车动力总成的空间布置。

由于汽车在运行的过程中涉及到地面坡度，车辆承载的变化，经过优化后的壳体结构的强度会更加安全可靠，避免因受突变载荷出现壳体破坏的情况，以达到最佳的设计目标。

对CN115车型差速器壳体进行轻量化设计是十分有必要的。