在汽车行业向新能源转型的浪潮中，无级变速器作为关键部件，其技术发展与性能优化备受关注。2025年，随着新能源电动汽车驱动电机朝着高速化与集成化迈进，无级变速器也面临着新的挑战与机遇。对其壳体的轻量化及低噪声辐射要求日益严苛，成为行业技术创新的重要方向。在这样的背景下，深入研究无级变速器壳体的优化设计，对于提升整车性能、满足市场需求具有重要意义。

  一、无级变速器壳体的关键结构设计

  无级变速器壳体在整个传动系统中起着支撑旋转齿轮副以及固定驱动电机等动力源元件的关键作用。鉴于新能源汽车电驱动系统集成化和轻量化的迫切设计需求，转速高达 20000rpm 的驱动电机对无级变速器壳体产生的振动激励愈发显著。

  《2025-2030年全球及中国无级变速器行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，此次研究的无级变速器壳体由连接驱动电机侧壳体及齿轮侧壳体两部分构成。首先运用 Creo 三维模型软件，依据传动齿轮结构布置以及电机连接要求，构建出初步概念三维模型。随后，为进一步优化结构，在模型中增加壳体加强筋、安装孔及圆角过渡等设计。经过优化后的设计，能更好地满足总成装配需求，同时更精准地体现壳体的动态振型，为后续仿真分析结果的可靠性提供有力保障。

  二、无级变速器壳体的仿真分析要点

  (一)有限元模型的精心搭建

  新能源汽车无级变速器壳体常用的材料为 ADC12，其弹性模量为 70GPa，泊松比为 0.33。将 Creo 三维模型软件生成的变速器壳体数模，导入 ANSYS 软件 workbench 模块下的 model 仿真分析中，并赋予其材料属性，接着进行模型的网格划分，由此完成 ANSYS 软件 workbench 模块下仿真模型的搭建工作，为后续的模态分析奠定基础。

  (二)自由模态分析的深入探究

  运用 ANSYS 软件 workbench 模块对优化后的无级变速器壳体展开自由模态仿真分析。自由模态分析针对的是处于自由边界、未受到任何位移约束的结构。该分析结果显示，壳体总成前三阶次的固定频率皆为 0，4、5、6 阶次的频率也相对较低。不过，前 4 阶振型的壳体变形量较大，变形量在 0.11 以上，最大达到 0.17m;第 5 阶的壳体变形量最大达到了 0.22m，位置在右侧支座安装处;第 6 阶的壳体变形量最大达到了 0.22m，位置在左侧支座安装及右侧底座安装处。通过自由模态分析，可有效验证无级变速器壳体有限元模型的合理性。

  (三)约束模态分析的精准把握

  在实际整机装配过程中，无级变速器壳体分别在左右两侧及底部通过螺栓和车架连接。基于此，运用 ANSYS 软件 workbench 模块对优化后的变速器壳体进行约束模态仿真分析。分析结果表明，第 1 阶次的固定频率为 643Hz，最大变形量为 0.47m，位置在轴承孔的连接中心处;第 2 阶次的固定频率为 689Hz，最大变形量为 0.54m，位置在轴承孔的连接中心处;第 3 阶次的固定频率为 865Hz，最大变形量为 0.26m，位置在输出轴承孔的左侧;第 4 阶次的固定频率为 927Hz，最大变形量为 0.31m，位置在输出轴承孔的左侧;第 5 阶次的固定频率为 1089Hz，最大变形量为 0.19m，位置在输出轴承孔的左侧;第 6 阶次的固定频率为 1225Hz，最大变形量为 0.32m，位置在输出轴承孔边。当前，新能源电动汽车的电机转速范围在 10000 转左右，其激振频率在 0 - 160Hz 间;而悬置产生的激振频率在 7 - 15Hz 间。经研究设计的无级变速器壳体各阶次固有频率均处于驱动电机共振频率之外，可有效避免共振现象的发生。

  三、研究结论与行业展望

  通过在Creo软件中搭建和优化无级变速器壳体三维模型，并在ANSYS软件中建立有限元模型，进而进行自由模态和约束模态仿真分析，成功获得了壳体前6阶次的固有频率及振型。从仿真结果可知，在自由模态分析下，该研究设计的无级变速器壳体固有频率远小于电机及悬置产生的激振频率;在约束模态分析下，其固有频率大于电机及悬置产生的激振频率。这充分证明了该研究设计的无级变速器壳体能够满足整车动态特性的要求。

  展望2025年及未来，随着新能源汽车市场的持续扩张，无级变速器行业将迎来更广阔的发展空间。在技术层面，对于壳体优化设计的研究将不断深入，通过采用新型材料、优化结构设计以及运用先进的仿真分析技术，进一步提升无级变速器的性能，实现轻量化、低噪声辐射以及高可靠性的目标。同时，随着电子化、智能化技术在汽车领域的广泛应用，无级变速器也将朝着智能化控制方向发展，以更好地适应不同驾驶工况和用户需求，为新能源汽车的发展提供更有力的支持。