目 錄第一章 緒論1.1 純電動(dòng)汽車概述1.1.1 電動(dòng)汽車的分類1.2 驅(qū)動(dòng)橋的概述 1.2.1 驅(qū)動(dòng)橋的功能1.2.2 驅(qū)動(dòng)橋的分類1.2.3 驅(qū)動(dòng)橋的組成1.2.4 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)1.3 電動(dòng)車出現(xiàn)的背景、意義及國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)橋發(fā)展現(xiàn)狀第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理2.1 轎車采用的傳動(dòng)方案2.2 主減速器的確定2.2.1 電動(dòng)轎車動(dòng)力性能要求2.2.2 電機(jī)參數(shù)和減速器傳動(dòng)比的選擇2.2.3 匹配結(jié)果2.3 主減速器的結(jié)構(gòu)形式2.3.1 主減速器結(jié)構(gòu)方案分析2.3.2 圓柱齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)2.3.3 錐齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)2.4 差速器的確定2.4.1 差速器的工能原理2.4.2 差速器的選擇2.4.3 差速器主要參數(shù)的計(jì)算2.5 相關(guān)軸及軸承設(shè)計(jì)2.5.1減速器輸入軸2.5.2齒輪中間傳動(dòng)軸2.5.3相關(guān)軸承的選擇2.5.4鍵的選擇和校核2.5.5軸承的強(qiáng)度校核第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)與感想第1章 緒 論1.1純電動(dòng)汽車概述1.1.1電動(dòng)汽車的分類電動(dòng)汽車在廣義上可分為3 類,即純電動(dòng)汽車(BEV) 、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV) 和燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)。 純電動(dòng)汽車是完全由二次電池（如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子電池）提供動(dòng)力的汽車。目前，這三種汽車都處于不同的研究階段。由于一次石化能源的日趨缺乏，純電動(dòng)汽車被認(rèn)為是汽車工業(yè)的未來(lái)。但是車用電池的許多關(guān)鍵技術(shù)還在突破，因此，純電動(dòng)汽車多用于低速短距離的運(yùn)輸?；旌蟿?dòng)力車的開(kāi)發(fā)是從燃油汽車到未來(lái)純電動(dòng)汽車的一種過(guò)渡階段，它既能夠滿足用戶的需求，有具有低油耗、低排放的特點(diǎn)，在目前的技術(shù)水平下是最切合市場(chǎng)的，但是混合動(dòng)力車有兩個(gè)動(dòng)力源，在造價(jià)和如何匹配控制上還需要繼續(xù)努力。燃料電池電動(dòng)汽車才有燃料電池作為能源。燃料電池就是利用氫氣和氧氣（或空氣）在催化劑的作用下直接經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置，具有無(wú)污染，只有水作為排放物的優(yōu)點(diǎn)。但現(xiàn)階段，燃料電池的許多關(guān)鍵技術(shù)還處于研發(fā)試驗(yàn)階段。1.1.2 純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車系統(tǒng)可分為三個(gè)子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)，主能源子系統(tǒng)，輔助控制子系統(tǒng)。采用不同的電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可構(gòu)成不同形式的電動(dòng)汽車。A由發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的燃油車發(fā)展而來(lái)，它由電動(dòng)機(jī)、離合器、齒輪箱和差速器組成。其動(dòng)力傳遞由電動(dòng)機(jī)輸出后，其后的傳遞路線與傳統(tǒng)的汽車很相似，技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛。B如果采用固定速比的減速箱可以去掉離合器，較少機(jī)械傳動(dòng)的質(zhì)量，縮小其體積。這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有離合器和可選的變速比，需通過(guò)電機(jī)控制提供理想的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性。C這種與發(fā)動(dòng)機(jī)橫向前置、前輪驅(qū)動(dòng)的燃油汽車的布置方式類似，它把發(fā)動(dòng)機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動(dòng)車輪，這種結(jié)構(gòu)在小型汽車上運(yùn)用最普遍。E所示的雙電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)就是采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)固定速比的減速器分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)車輪，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立的調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子車速，因此，電動(dòng)汽車不必選用機(jī)械差速器。F電動(dòng)機(jī)也可以裝在車輪里面，成為輪轂電動(dòng)機(jī)，可以進(jìn)一步縮短從電動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)車輪的距離。為了將電動(dòng)機(jī)降到理想的車輪轉(zhuǎn)速，可采用固定減速比的行星齒輪變速器，它能提供大的減速比，而且輸入和輸出軸可以布置在同一條軸線上。這是另一種使用輪轂電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用低速外轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，徹底去掉了機(jī)械轉(zhuǎn)速齒輪，電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上1.1 驅(qū)動(dòng)橋的概述 1.2.1驅(qū)動(dòng)橋的功能驅(qū)動(dòng)橋處于動(dòng)力傳動(dòng)系的末端，其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪，另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直立、縱向力和橫向力。驅(qū)動(dòng)橋一般由主減速器、差速器、車輪傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成。 1.2.2驅(qū)動(dòng)橋的分類：驅(qū)動(dòng)橋分非斷開(kāi)式（整體式）-用于非獨(dú)立懸架斷開(kāi)式-用于獨(dú)立懸架非斷開(kāi)式（整體式）驅(qū)動(dòng)橋 定義：非斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋也稱為整體式驅(qū)動(dòng)橋，其半軸套管與主減速器殼均與軸殼剛性地相連一個(gè)整體梁，因而兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪相關(guān)地?cái)[動(dòng)，通過(guò)彈性元件與車架相連。它由驅(qū)動(dòng)橋殼1，主減速器，差速器和半軸組成。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，制造工藝性好，維修和調(diào)整易行，工作可靠。 用途：廣泛載貨汽車、客車、多數(shù)越野車、部分轎車用于上。斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋 定義：驅(qū)動(dòng)橋采用獨(dú)立懸架，即主減速器殼固定在車架上，兩側(cè)的半軸和驅(qū)動(dòng)輪能在橫向平面相對(duì)于車體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的則稱為斷開(kāi)式驅(qū)動(dòng)橋。為了與獨(dú)立懸架相配合，將主減速器殼固定在車架（或車身）上，驅(qū)動(dòng)橋殼分段并通過(guò)鉸鏈連接，或除主減速器殼外不再有驅(qū)動(dòng)橋殼的其它部分。為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立上下跳動(dòng)的需要，差速器與車輪之間的半軸各段之間用萬(wàn)向節(jié)連接。優(yōu)點(diǎn)：可以增加最小離地間隙，減少部分簧下質(zhì)量，減少車輪和車橋上的動(dòng)載兩半軸相互獨(dú)立，抗側(cè)滑能力強(qiáng)可使獨(dú)立懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，提高操縱穩(wěn)定性缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高用途：多用于輕、小型越野車和轎車1.2.3驅(qū)動(dòng)橋的組成驅(qū)動(dòng)橋由主減速器、差速器、半軸及橋殼組成。 主減速器1）主減速器一般用來(lái)改變傳動(dòng)方向，降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩，保證汽車有足夠的驅(qū)動(dòng)力和適當(dāng)?shù)乃倨ぁＶ鳒p速器類型較多，有單級(jí)、雙級(jí)、雙速、輪邊減速器等。單級(jí)主減速器由一對(duì)減速齒輪實(shí)現(xiàn)減速的裝置，稱為單級(jí)減速器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，東風(fēng)BQl090型等輕、中型載重汽車上應(yīng)用廣泛。2）雙級(jí)主減速器對(duì)一些載重較大的載重汽車，要求較大的減速比，用單級(jí)主減速器傳動(dòng)，則從動(dòng)齒輪的直徑就必須增大，會(huì)影響驅(qū)動(dòng)橋的離地間隙，所以采用兩次減速。通常稱為雙級(jí)減速器。雙級(jí)減速器有兩組減速齒輪，實(shí)現(xiàn)兩次減速增扭。 為提高錐形齒輪副的嚙合平穩(wěn)性和強(qiáng)度，第一級(jí)減速齒輪副是螺旋錐齒輪。二級(jí)齒輪副是斜齒因拄齒輪。主動(dòng)圓錐齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)從動(dòng)圓銀齒輪旋轉(zhuǎn)，從而完成一級(jí)減速。第二級(jí)減速的主動(dòng)圓柱齒輪與從動(dòng)圓錐齒輪同軸而一起旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)從動(dòng)圓柱齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行第二級(jí)減速。因從動(dòng)圓柱齒輪安裝于差速器外殼上，所以，當(dāng)從動(dòng)圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)差速器和半軸即驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。2差速器差速器用以連接左右半軸，可使兩側(cè)車輪以不同角速度旋轉(zhuǎn)同時(shí)傳遞扭矩。保證車輪的正常滾動(dòng)。有的多橋驅(qū)動(dòng)的汽車，在分動(dòng)器內(nèi)或在貫通式傳動(dòng)的軸間也裝有差速器，稱為橋間差速器。其作用是在汽車轉(zhuǎn)彎或在不平坦的路面上行駛時(shí)，使前后驅(qū)動(dòng)車輪之間產(chǎn)生差速作用。驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸剛性連接,則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣,當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí),由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過(guò)的距離大,將使外側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑拖,而內(nèi)側(cè)車輪在滾動(dòng)的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛,也會(huì)因路面不平或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動(dòng)。 車輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗,還會(huì)使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng),在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。通常從動(dòng)車輪用軸承支承在心軸上,使之能以任何角速度旋轉(zhuǎn),而驅(qū)動(dòng)車輪分別與兩根半軸剛性連接,在兩根半軸之間裝有差速器。這種差速器又稱為輪間差速器。多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車,為使各驅(qū)動(dòng)橋能以不同角速度旋轉(zhuǎn),以消除各橋上驅(qū)動(dòng)輪的滑動(dòng),有的在兩驅(qū)動(dòng)橋之間裝有軸間差速器?，F(xiàn)代汽車上的差速器通常按其工作特性分為齒輪式差速器和防滑差速器兩大類。 齒輪式差速器當(dāng)左右驅(qū)動(dòng)輪存在轉(zhuǎn)速差時(shí),差速器分配給慢轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩大于快轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩。這種差速器轉(zhuǎn)矩均分特性能滿足汽車在良好路面上正常行駛。但當(dāng)汽車在壞路上行駛時(shí),卻嚴(yán)重影響通過(guò)能力。例如當(dāng)汽車的一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪陷入泥濘路面時(shí),雖然另一驅(qū)動(dòng)輪在良好路面上,汽車卻往往不能前進(jìn)（俗稱打滑）。此時(shí)在泥濘路面上的驅(qū)動(dòng)輪原地滑轉(zhuǎn),在良好路面上的車輪卻靜止不動(dòng)。這是因?yàn)樵谀酀袈访嫔系能囕喤c路面之間的附著力較小,路面只能通過(guò)此輪對(duì)半軸作用較小的反作用力矩,因此差速器分配給此輪的轉(zhuǎn)矩也較小,盡管另一驅(qū)動(dòng)輪與良好路面間的附著力較大,但因平均分配轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn),使這一驅(qū)動(dòng)輪也只能分到與滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪等量的轉(zhuǎn)矩,以致驅(qū)動(dòng)力不足以克服行駛阻力,汽車不能前進(jìn),而動(dòng)力則消耗在滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪上。此時(shí)加大油門(mén)不僅不能使汽車前進(jìn),反而浪費(fèi)燃油,加速機(jī)件磨損,尤其使輪胎磨損加劇。有效的解決辦法是：挖掉滑轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪下的稀泥或在此輪下墊干土、碎石、樹(shù)枝、干草等。為提高汽車在壞路上的通過(guò)能力,某些越野汽車及高級(jí)轎車上裝置防滑差速器。防滑差速器的特點(diǎn)是,當(dāng)一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪在壞路上滑轉(zhuǎn)時(shí),能使大部分甚至全部轉(zhuǎn)矩傳給在良好路面上的驅(qū)動(dòng)輪,以充分利用這一驅(qū)動(dòng)輪的附著力來(lái)產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力,使汽車順利起步或繼續(xù)行駛。3半軸半軸是將差速器傳來(lái)的扭矩再傳給車輪，驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)汽車行駛的實(shí)心軸。由于輪轂的安裝結(jié)構(gòu)不同，而半軸的受力情況也不同。所以，半軸分為全浮式、半浮式、34浮式三種型式。1） 全浮式半軸一般大、中型汽車均采用全浮式結(jié)構(gòu)。 半軸的內(nèi)端用花鍵與差速器的半軸齒輪相連接，半軸的外端鍛出凸緣，用螺栓和輪轂連接。輪轂通過(guò)兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的圓錐滾子軸承文承在半軸套管上。半軸套管與后橋殼壓配成一體，組成驅(qū)動(dòng)橋殼。用這樣的支承形式，半軸與橋殼沒(méi)有直接聯(lián)系，使半軸只承受驅(qū)動(dòng)扭矩而不承受任何彎矩，這種半軸稱為“全浮式”半軸。所謂“浮”意即半軸不受彎曲載荷。全浮式半軸，外端為凸緣盤(pán)與軸制成一體。但也有一些載重汽車把凸緣制成單獨(dú)零件，并借花鍵套合在半軸外端。因而，半軸的兩端都是花鍵，可以換頭使用。2）半浮式半軸半浮式半軸的內(nèi)端與全浮式的一樣，不承受彎扭。其外端通過(guò)一個(gè)軸承直接支承在半軸外殼的內(nèi)側(cè)。這種支承方式將使半軸外端承受彎矩。因此，這種半袖除傳遞扭矩外，還局部地承受彎矩，故稱為半浮式半軸。這種結(jié)構(gòu)型式主要用于小客車。3）34浮式半軸34浮式半軸是受彎短的程度介于半浮式和全浮式之間。此式半軸目前應(yīng)用不多，只在個(gè)別小臥車上應(yīng)用，如華沙M20型汽車。4橋殼（1）整體式橋殼：整體式橋殼因強(qiáng)度和剛度性能好，便于主減速器的安裝、調(diào)整和維修，而得到廣泛應(yīng)用。整體式橋殼因制造方法不同，可分為整體鑄造式、中段鑄造壓入鋼管式和鋼板沖壓焊接式等。（2）分段式驅(qū)動(dòng)橋殼：分段式橋殼一般分為兩段，由螺栓1將兩段連成一體。分段式橋殼比較易于鑄造和加工。1.2.4 驅(qū)動(dòng)橋的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足如下基本要求： 1.選擇的主減速比應(yīng)能保證汽車具有最佳的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。 2.外形尺寸要小，保證有必要的離地間隙。 3.齒輪及其他傳動(dòng)件工作平穩(wěn)，噪聲小。 4.在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。 5.在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下，應(yīng)力求質(zhì)量小，尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小，以改善汽車平順性。 6.與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。 7.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝性好，制造容易，拆裝、調(diào)整方便。1.3電動(dòng)車出現(xiàn)的背景、意義以及國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)橋發(fā)展現(xiàn)狀。自1886 年發(fā)明了汽車以來(lái),汽車就成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚拇胶瓦\(yùn)輸工具,因此縮短了人們之間的距離,改變了人們的生活方式,提高了人們的生活質(zhì)量.由于汽車要消耗大量的石油資源、排放大量的廢氣、制造噪音和嚴(yán)重污染環(huán)境,因此也帶來(lái)了無(wú)法回避的負(fù)面影響。為了是這些問(wèn)題得到解決，電動(dòng)汽車呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)。從環(huán)保的角度上看，電動(dòng)汽車是零排放的市區(qū)交通工具，即使是計(jì)入發(fā)電廠增加的排氣，總量上來(lái)看，它也使空氣污染大大的減少；從能源的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車是能源的利用多元化和高效化；在改善交通安全和道路使用方面，電動(dòng)汽車更容易實(shí)現(xiàn)智能化。除了在能源、環(huán)保和節(jié)能方面顯示出優(yōu)越性和具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力外,在車輛性能方面也顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車的發(fā)展使得能源、環(huán)保、交通相互融合成為可能，對(duì)汽車的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問(wèn)題中，許多情況不容樂(lè)觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動(dòng)力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)發(fā)展已到了岔口；中國(guó)驅(qū)動(dòng)橋產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)急需選擇發(fā)展方向。 目前 國(guó)產(chǎn)工業(yè)車輛驅(qū)動(dòng)橋的品種較單一，規(guī)格較少，供貨周期較長(zhǎng)，尤其是牽引車等批量較少的車輛，大多借用其它流動(dòng)機(jī)械如叉車、裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋，由于結(jié)構(gòu)型式和工況要求不完全一致很難使整車的動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到理想的匹配要求，因而應(yīng)大力提倡工業(yè)車輛驅(qū)動(dòng)橋的專業(yè)化、系列化生產(chǎn)?，F(xiàn)在用于工業(yè)車輛的驅(qū)動(dòng)橋大多是行星齒輪式輪邊減速驅(qū)動(dòng)橋，這種驅(qū)動(dòng)橋以其技術(shù)成熟、傳動(dòng)效率高、成本較低而受到主機(jī)廠家的歡迎，以后仍將是主要的結(jié)構(gòu)型式。后置齒輪箱式驅(qū)動(dòng)橋，國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn)的其結(jié)構(gòu)型式非常適合于國(guó)產(chǎn)化工業(yè)車輛的配套要求，宜推廣靜液壓傳動(dòng)作為一種較先進(jìn)的傳動(dòng)方式，國(guó)外應(yīng)用已很普遍，國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)這方面的,研究工作和提高國(guó)產(chǎn)液壓件的質(zhì)量，以求盡快趕上國(guó)外先進(jìn)水平。第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理2.1 轎車采用的傳動(dòng)方案在電傳動(dòng)車輛中，兩輪實(shí)現(xiàn)差速并不局限于一種形式。再裝有雙電機(jī)的電傳動(dòng)車輛上可以采用電機(jī)控制方法，使用一定的控制策略和方法對(duì)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩或是轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使兩輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速不一致，已達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。但由于電子差速方法，控制復(fù)雜，精確程度不夠，許多的方法還在進(jìn)一步的摸索中。因而現(xiàn)階段，電傳動(dòng)車輛多采用和類似于傳統(tǒng)汽車一樣的布置方式。（a） (b)(c) (d)(e) (f)圖2-1電動(dòng)汽車基本形式在我的設(shè)計(jì)中，電動(dòng)汽車采用如下布置形式，見(jiàn)圖2-2。圖2-2 車輛布置方案M-電機(jī) FG-減速器 D-差速器車輛采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將電機(jī)前置，共有兩軸，其中前軸為驅(qū)動(dòng)軸。這種動(dòng)力源前置前輪驅(qū)動(dòng)的布置有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：前橋軸荷大，有明顯的不足轉(zhuǎn)向特性；前輪是驅(qū)動(dòng)輪，所以越障能力高；結(jié)構(gòu)緊湊，前后軸之間不需要傳動(dòng)軸，可降低地板高度，有利于提高乘坐舒適性；后面有做夠的空間作為行李箱；將動(dòng)力源橫置能縮短汽車的總成，加上取消了傳動(dòng)軸等因素的影響，汽車消耗的材料明顯減少，使整備質(zhì)量減輕。2.2 主減速器的確定2.2.1電動(dòng)轎車的動(dòng)力性能要求采用交流感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)轎車的整車的動(dòng)力性能指標(biāo)為: 最高車速 vam 100 km/ h; 最大爬坡度 im 30 %; 起步換擋由靜止全力加速到 100 km/ h 的加速時(shí)間tf 10 s；電動(dòng)轎車傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)整車參數(shù)如表1所示：2.2.2電機(jī)參數(shù)和減速器傳動(dòng)比的選擇：電動(dòng)汽車機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)常工作在起步、停車、加減速、爬坡等瞬變過(guò)程中,電機(jī)經(jīng)常處于過(guò)載非額定工作狀態(tài). 因此,城市電動(dòng)汽車電機(jī)既要滿足持續(xù)功率的要求,又要滿足最大過(guò)載轉(zhuǎn)矩和瞬時(shí)功率的要求.電機(jī)功率選擇：電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般具有兩種功率,即瞬時(shí)功率和持續(xù)功率.持續(xù)功率 Pe 滿足車輛以最高車速勻速行駛的條件為：當(dāng)最高車速 vam 100 km/ h 時(shí),根據(jù)式(1) ,得到 Pe 20 5 kW.電機(jī)的瞬時(shí)功率Pem滿足車輛爬坡性能要求為:當(dāng)車輛以車速 va 40 km/ h,坡度 im 30 %爬坡時(shí) 由上式得瞬時(shí)功率Pem55.7kw.根據(jù)以上電機(jī)持續(xù)功率和瞬時(shí)功率的計(jì)算結(jié)果 選擇專門(mén)為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的 三相交流籠型感應(yīng)電機(jī),其主要技術(shù)參數(shù):持續(xù)功率為 30 kW(3 600 r/ min) ;電機(jī)極對(duì)數(shù)為 2;瞬時(shí)最大功率為100 kW(3600 r/ min) ;基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速為3600r/ min;最高轉(zhuǎn)速為 10 000 r/ min;最大轉(zhuǎn)矩為 265 Nm;額定轉(zhuǎn)矩為 80 Nm. 這種 30 kW 交流感應(yīng)電機(jī)能夠平滑調(diào)速,低速輸出恒轉(zhuǎn)矩,高速輸出恒功率,以滿足車輛行駛性能要求.傳動(dòng)比的選擇: 由 Vam和 nm 確定主減速器傳動(dòng)比的上限,由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tnm和最高車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力 Fvm確定速比 i0 的下限,即 (4) 式中：（5）由 Tam和m 對(duì)應(yīng)的行駛阻力 Fam確定速比i0 的下限,即（6）式中：（7）由以上結(jié)果可見(jiàn), i0 在 7171112 范圍內(nèi)可滿足動(dòng)力性能的要求,采用直接擋固定速比減速器是可行的。2.2.3 匹配結(jié)果當(dāng)傳動(dòng)比取9.0 最高車速由（8）經(jīng)計(jì)算，最高車速111.2km/h。 最大爬坡度由（6）、（7）可得： (9) 當(dāng) vam = 40 km/ h 時(shí),最大坡度i050%滿足要求。 加速時(shí)間.車輛從靜止起步全力加速到最大車速的加速時(shí)間為（10）式中:為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù),取=113; ne 為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速, ne =3 600 r/ min;電機(jī)的瞬時(shí)最大輸出功率 Pem =100 kW; Ft 為車輪驅(qū)動(dòng)力; Tv 為電機(jī)輸出最大恒功率時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩; vrm為電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的車速。經(jīng)計(jì)算，加速時(shí)間tf=3.69+4.17=7.86s以上都滿足性能要求。結(jié)論：由以上相關(guān)計(jì)算，最后確定主傳動(dòng)比為9.02.3 主減速器的結(jié)構(gòu)形式2.3.1、主減速器結(jié)構(gòu)方案分析：（一）減速傳動(dòng)方案1.螺旋錐齒輪傳動(dòng)2.雙曲面齒輪傳動(dòng)3.圓柱齒輪傳動(dòng)4.蝸輪蝸桿傳動(dòng) （二）單級(jí)主減速器優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、制造容易、拆裝簡(jiǎn)便缺點(diǎn)： 只能用于轉(zhuǎn)矩傳遞小扭矩的發(fā)動(dòng)機(jī)只能用于主傳動(dòng)比較小的車上，i0 7如下圖：（三）雙級(jí)主減速器特點(diǎn)：尺寸大，質(zhì)量大，成本高與單級(jí)相比，同樣傳動(dòng)比，可以增大離地間隙用于中重型貨車、越野車、大型客車如下圖：傳動(dòng)形式：一級(jí)螺旋齒輪或雙曲面齒輪、二級(jí)圓柱齒輪一級(jí)行星齒輪、二級(jí)螺旋或雙曲面齒輪 一級(jí)圓柱、二級(jí)螺旋或雙曲面齒輪布置形式：縱向水平、垂向輪廓尺寸小、質(zhì)心低，縱向尺寸大用于長(zhǎng)軸距汽車斜向利于傳動(dòng)軸布置提高橋殼剛度 垂向縱向尺寸小，萬(wàn)向傳動(dòng)軸夾角小適用于短軸距貫通式驅(qū)動(dòng)橋垂向尺寸大，降低了橋殼剛度 由于設(shè)計(jì)主減速器的傳動(dòng)比為9.0，經(jīng)過(guò)選擇，故采用雙級(jí)主減速器，最后形式確定為圓柱齒輪-錐齒輪雙級(jí)主減速器。第一級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為4，第二級(jí)為錐齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為2.25。2.3.2 圓柱齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)材料選用20CrMnTi,采用滲碳淬火，硬度為5662HRC，取60HRC,查表Hlim=1500MPa，取SHlim=1.2，ZNZLVRZWZX=1.0,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)公式：a=476*(u+1)(kTuaH)，其中u=4, k取1.6，a取0.4，得，H= Hlim*ZNZLVRZWZX/SHlim=1250MPa,得，a476*(4+1)(1.6*800.4412502)=88.3mm故取a=90mm再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 mn=(0.0070.02)a=0.631.8mm, 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=1.5mm,初選=10。，齒數(shù)：Z1= 2amn(u+1)=24, Z2=Z1*u=96精確計(jì)算螺旋角：=arcosmn(Z1+Z2)2a=0分度圓直徑：d1=mnZ1cos=36mm, d2=mnZ2cos=144mm齒頂圓直徑：da1 =d1+2ha*mn=40mm, da2 =148mm齒寬：b=a*a=36mm取b1=42mm, b2=36mm當(dāng)量齒數(shù): ZV1=Z1/cos3=24, ZV2=96模數(shù)：m=1.5mm2.3.3錐齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)1）傳動(dòng)比為2.25；2）兩齒輪齒數(shù)之和盡量避免公因數(shù)；3）主、從動(dòng)齒輪齒數(shù)之和應(yīng)小于40；4）對(duì)于乘用車，Z1盡量取少些；5）1.7Z2/Z13.3綜合以上因素，取Z1=12，Z2=27計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (2-4)式中：按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Nm；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；由上節(jié)電機(jī)參數(shù)中可知= 265Nmn計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，n=2；if變速器傳動(dòng)比（=1）i0主減速器傳動(dòng)比i1變速器最低擋傳動(dòng)比（=1）=9.0變速器傳動(dòng)效率，=0.95 ；由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，=2.0；將以上取值代入式（2-4），有：Tce=4388.4N.M計(jì)算 (2-5)-按驅(qū)動(dòng)打滑確定從動(dòng)輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩-滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的靜載荷 =1600*9.8*0.5=7840N-汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車取=1.2-輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于一般的公路用車，可取0.85-車輪的滾動(dòng)半徑 =0.297m-主傳動(dòng)器從動(dòng)齒輪到車橋之間的傳動(dòng)比 =1變速器傳動(dòng)效率， =0.95 ；將以上取值代入（2-5）得到：所以主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 =，min=2500NmD2根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 D2=KD2Td=176.4mm, ms=D2/Z2=176.4/27=6.53,同時(shí)滿足，ms=Km3Td=13.6*0.4=5.44, 故取ms=6.5，D2=ms=*Z2=175.5mm齒數(shù)：z1=12, z2=27齒面寬：b1=29.923mm, b2=27.203mm錐距：R=96.026mm分度圓直徑：d1=78mm, d2=175.5mm齒頂高：ha1=ha*m=6.5mm, ha2=ha1=6.5mm齒根高：hf1=(ha*+c*)m=7.8mm, hf2=hf1=7.8mm齒頂圓直徑：da1=d1+2ha1cos&1=79.4mm, da2=188.4mm齒根圓直徑：df1=d1-2hf1cos&1=76.3mm, df2=160.0mm2.4 差速器的確定2.4.1差速器的功能原理2-1 差速原理圖1、2半軸齒輪 3外殼 4行星齒輪 5行星齒輪軸 6從動(dòng)齒輪機(jī)械摩擦片式限滑差速器的差速原理與普通對(duì)稱式錐齒輪差速器的差速原理一樣，本質(zhì)上是行星齒輪機(jī)構(gòu)。差速器殼3與行星齒輪軸5連成一體，形成行星架。因?yàn)樗峙c主減速器從動(dòng)齒輪6固連在一起，固為主動(dòng)件，設(shè)其角速度為；半軸齒輪1和2為從動(dòng)件，其角速度為和。A、B兩點(diǎn)分別為行星齒輪4與半軸齒輪1和2的嚙合點(diǎn)。行星齒輪的中心點(diǎn)為C。A、B、C三點(diǎn)到差速器旋轉(zhuǎn)軸線的距離均為。當(dāng)行星齒輪只是隨同行星架繞差速器旋轉(zhuǎn)軸線公轉(zhuǎn)時(shí)，顯然，處在同一半徑上的A、B、C三點(diǎn)的圓周速度都相等，如圖（2-1），其值為。于是=，即差速器不起差速作用，而半軸角速度等于差速器殼3的角速度。當(dāng)行星齒輪4除公轉(zhuǎn)外，還繞本身的軸5以角速度自轉(zhuǎn)時(shí)，如圖2-1，嚙合點(diǎn)A的圓周速度為，嚙合點(diǎn)B的圓周速度為。于是即： (2-1)若角速度以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示，則 (2-2)式（2-2）為兩半軸齒輪直徑相等的對(duì)稱式圓錐齒輪差速器的運(yùn)動(dòng)特征方程式，它表明左右兩側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速之和等于差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍，而與行星齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。因此在汽車轉(zhuǎn)彎行駛或其它行駛情況下，都可以借行星齒輪以相應(yīng)轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪以不同轉(zhuǎn)速在地面上滾動(dòng)而無(wú)滑動(dòng)。有式(2-2）還可以得知：當(dāng)任何一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，另一側(cè)半軸齒輪的轉(zhuǎn)速為差速器殼轉(zhuǎn)速的兩倍；當(dāng)差速器殼的轉(zhuǎn)速為零（例如中央制動(dòng)器制動(dòng)傳動(dòng)軸時(shí)），若一側(cè)半軸齒輪受其它外來(lái)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，則另一側(cè)半軸齒輪即以相同的轉(zhuǎn)速反向轉(zhuǎn)動(dòng)。1.差速器殼2. 半軸齒輪及錐盤(pán)總成3. 彈簧4.行星齒輪軸5.鎖銷6.行星齒輪墊圈7.行星齒輪8.彈簧保持架2.4.2 差速器的選擇根據(jù)要求，選擇普通錐齒輪差速器。普通差速器主要是由十字軸，半軸齒輪，行星齒輪，差速器左，右半軸等組成，動(dòng)力由輸入法蘭輸入，半軸齒輪輸出，通過(guò)半軸齒輪傳遞到論邊，帶動(dòng)車論轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理如圖所示：當(dāng)n=0時(shí)（即行星輪不自轉(zhuǎn)），差速器作整體回轉(zhuǎn)，車輛作直線運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為n，當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎時(shí)，n不等于0時(shí)，即行星輪以轉(zhuǎn)速n自轉(zhuǎn)。它將加快半軸齒輪1的轉(zhuǎn)速。同時(shí)又使半軸齒輪2轉(zhuǎn)速減慢。此時(shí)半軸齒輪1增高的轉(zhuǎn)速為n，半軸齒輪2減低的轉(zhuǎn)速為n，即 n=n+ n n= n- n由于Z1=Z2，故n+n=2n。從上述可知，可實(shí)現(xiàn)左，右半軸齒輪轉(zhuǎn)速不相等，其轉(zhuǎn)速差為n-n=2 n。從而實(shí)現(xiàn)左，右兩車輪差速，減少輪胎的磨損。假設(shè)左，右車輪由于轉(zhuǎn)彎或者其他原因引起左，右車輪切線方向產(chǎn)生一個(gè)附加阻力P，它們方向相反。以P表示行星輪軸上作用力，則左，右半軸齒輪給行星齒輪的反作用力為P/2，兩半軸齒輪r相同，則傳遞給左，右半軸的扭矩均為Pr/2。故直線行駛時(shí)左，右驅(qū)動(dòng)輪扭矩相等（r為半軸齒輪的半徑）。當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)彎時(shí)，行星輪隨著差速器內(nèi)的十字軸公轉(zhuǎn)外，同時(shí)還繞其自身軸自轉(zhuǎn)。使他轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為2Pr1（r為行星齒輪半徑），慢慢的附加阻力P和P/2。而快側(cè)P與P/2方向相反，故慢側(cè)所受的扭矩大，快側(cè)所受的扭矩小。即： M=（P/2-P）r M=（P/2+P）r若以2Pr=M 表示差速器內(nèi)摩擦力矩，以Pr=M表示差速器傳遞的扭矩，則： M+ M= M M- M= M由上面的分析可知，如果不計(jì)摩擦力矩，即M=0，則M= M，故可以認(rèn)為動(dòng)錐齒輪的扭矩平均分給左，右半軸，如果考慮到內(nèi)摩擦，則快側(cè)車輪力矩下，慢車輪力矩大，在普通差速器中，內(nèi)摩擦較小，M/（M+ M）=0.550.6，這就是平英團(tuán)差速器“差速不差扭”的傳扭特性。 普通差速器的“差速不差扭”的傳扭特性，會(huì)給機(jī)械行駛帶來(lái)不利的影響，如一車輪陷入泥濘時(shí)，由于附著立不夠，就會(huì)發(fā)生打滑。這時(shí)另外一個(gè)車輪不但不會(huì)增加，反而會(huì)減少到與車輪一樣，致使整機(jī)的牽引力大大減少。如果牽引力不能克服行駛阻力，此時(shí)打滑的車輪以兩倍于差速器殼的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，而另外一側(cè)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)整機(jī)停留不前。2.4.3 差速器主要參數(shù)的計(jì)算2.4.3.1 錐齒輪及行星齒輪尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、行星齒輪球面半徑的確定圓錐行星齒輪差速器的結(jié)構(gòu)尺寸，通常取決于行星齒輪的背面的球面半徑，它就是行星齒輪的安裝尺寸，實(shí)際上代表了差速器圓錐齒輪的節(jié)錐距，因此在一定程度上也表征了差速器的強(qiáng)度。球面半徑可按如下的經(jīng)驗(yàn)公式確定： (2-3)式中：行星齒輪球面半徑系數(shù)，可取2.522.99，對(duì)于有2個(gè)行星齒輪的小轎車取較小值；計(jì)算轉(zhuǎn)矩，取和的較小值，1）計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 從動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩 (2-4)式中：按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最低檔傳動(dòng)比確定從動(dòng)錐齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Nm；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；由上節(jié)電機(jī)參數(shù)中可知= 265Nmn計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，n=2；if變速器傳動(dòng)比（=1）i0主減速器傳動(dòng)比i1變速器最低擋傳動(dòng)比（=1）=9.0變速器傳動(dòng)效率，=0.95 ；由于猛接離合器而產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，=2.0；將以上取值代入式（2-4），有：Tce=4388.4N.M計(jì)算 (2-5)-按驅(qū)動(dòng)打滑確定從動(dòng)輪的計(jì)算轉(zhuǎn)矩-滿載狀態(tài)下一個(gè)驅(qū)動(dòng)橋的靜載荷 =1600*9.8*0.5=7840N-汽車最大加速度時(shí)的后軸負(fù)荷轉(zhuǎn)移系數(shù)，乘用車取=1.2-輪胎與路面間的附著系數(shù)，對(duì)于一般的公路用車，可取0.85-車輪的滾動(dòng)半徑 =0.297m-主傳動(dòng)器從動(dòng)齒輪到車橋之間的傳動(dòng)比 =1變速器傳動(dòng)效率， =0.95 ；將以上取值代入（2-5）得到：所以主動(dòng)錐齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 =，min=2500Nm （2-6）2）計(jì)算齒輪球面半徑將代入式（4-1）得,取計(jì)算A0=40mm2、行星齒輪與半軸齒輪相關(guān)計(jì)算為了獲得較大的模數(shù)從而使齒輪有較高的強(qiáng)度，應(yīng)使行星齒輪的齒數(shù)盡量少。但一般不少于10。半軸齒輪的齒數(shù)采用1425，大多數(shù)汽車的半軸齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比在1.52.0的范圍內(nèi)。差速器的各個(gè)行星齒輪與兩個(gè)半軸齒輪是同時(shí)嚙合的，因此，在確定這兩種齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮它們之間的裝配關(guān)系，在任何圓錐行星齒輪式差速器中，左右兩半軸齒輪的齒數(shù)，之和必須能被行星齒輪的數(shù)目所整除，以便行星齒輪能均勻地分布于半軸齒輪的軸線周圍，否則，差速器將無(wú)法安裝，即應(yīng)滿足的安裝條件為： （2-7）式中：，左右半軸齒輪的齒數(shù)，對(duì)于對(duì)稱式圓錐齒輪差速器來(lái)說(shuō)，=行星齒輪數(shù)目；任意整數(shù)。在此=12，=18 滿足以上要求。差速器圓錐齒輪模數(shù)及半軸齒輪節(jié)圓直徑的初步確定：首先初步求出行星齒輪與半軸齒輪的節(jié)錐角， 再按下式初步求出圓錐齒輪的大端端面模數(shù)m取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，得：； 3、壓力角：目前，汽車差速器的齒輪大都采用22.5的壓力角，齒高系數(shù)為0.8。最小齒數(shù)可減少到10，并且在小齒輪（行星齒輪）齒頂不變尖的條件下，還可以由切向修正加大半軸齒輪的齒厚，從而使行星齒輪與半軸齒輪趨于等強(qiáng)度。由于這種齒形的最小齒數(shù)比壓力角為20的少，故可以用較大的模數(shù)以提高輪齒的強(qiáng)度。在此選22.5的壓力角。4、行星齒輪軸直徑d及支承長(zhǎng)度L行星齒輪軸直徑d(mm)為 （4-6）式中，為差速器傳遞的轉(zhuǎn)矩(Nm), =2500Nm；n為行星齒輪數(shù)，n=2；為行星齒輪支承面中點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯x(mm)，約為半軸齒輪齒寬中點(diǎn)處平均直徑的一半, 0.8,；為支承面許用擠壓應(yīng)力，取98MPa。得到：行星齒輪在軸上的支承長(zhǎng)度L為根據(jù)以上所得的齒輪基本參數(shù)，利用差速器齒輪的參數(shù)表，計(jì)算齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)表 ：車普通錐齒輪差速器的幾何尺寸計(jì)算用表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果1行星齒輪齒數(shù)，應(yīng)盡量取最小值2半軸齒輪齒數(shù)3模數(shù)=4.0mm4齒面寬b=(0.250.30)R;b10mm12mm5工作齒=6.4mm6全齒高7.203mm7壓力角22.58軸交角=90909節(jié)圓直徑； 10節(jié)錐角，11節(jié)錐距12周節(jié)=4.1416=12.57mm13齒頂高;=4.02 mm=2.38mm14齒根高=1.788-;=1.788-=4.132mm;=4.772mm15徑向間隙=-=0.188+0.051=0.803mm16齒根角=;=4.14;=6.2917面錐角；=40=60.4218根錐角；=29.57=5019外圓直徑；20節(jié)圓頂點(diǎn)至齒輪外緣距離21理論弧齒厚22齒側(cè)間隙=0.2450.330 mm23弦齒厚24弦齒高2.5相關(guān)軸及軸承設(shè)計(jì)2.5.1減速器輸入軸選擇軸的材料以及熱處理方式 由于減速器軸為一般用途軸，可選45鋼，調(diào)質(zhì)。查表可知：B=640MPa, s=355MPa, -1=275MPa, -1=155MPa, -1=60MPa.C取值范圍為126-103，最后取為120.最小軸徑估算：根據(jù)公式dmin=C(Pn），代入數(shù)據(jù)，得dmin=24.21mm,經(jīng)圓整取最小軸徑（即軸端直徑）dmin為25mm.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：a確定軸上零件的裝配方案，考慮到軸上零件的定位、固定及裝拆，擬采用階梯軸結(jié)構(gòu)。分為兩段，各有軸承固定。b確定軸各軸的直徑：由于斜齒輪會(huì)產(chǎn)生軸向力，再根據(jù)直徑大小，因此，支承選用角接觸球軸承6204，此軸段直徑d1取為20mm.另一端直徑d2取為25mm.c確定各軸段的長(zhǎng)度：與角接觸軸承連接一端長(zhǎng)度為（14+19）=33mm,其中14為角接觸軸承6204的寬度，經(jīng)查表可知。2.5.2齒輪中間傳動(dòng)軸選擇軸的材料以及熱處理方式由于減速器軸為一般用途軸，可選45鋼，調(diào)質(zhì)。查表可知：B=640MPa, s=355MPa, -1=275MPa, -1=155MPa, -1=60MPa. C取值范圍為126-103，最后取為120.最小軸徑估算：根據(jù)公式dmin=C(Pn），P=30kw,n=3600/4=900r/min,代入數(shù)據(jù)，得dmin=38.42mm,經(jīng)圓整取最小軸徑（即軸端直徑）dmin為40mm.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：a確定軸上零件的裝配方案，考慮到軸上零件的定位、固定及裝拆，擬采用階梯軸結(jié)構(gòu)。分為6段軸段。b確定各軸段直徑：由于斜齒輪會(huì)產(chǎn)生軸向力，再根據(jù)直徑大小，因此，支承選用角接觸球軸承6208，此軸段直徑d1取為40mm.取直徑d2為45mm.為了便于齒輪的裝拆，并不損傷軸表面，與一級(jí)圓柱齒輪配合的軸段直徑d3取為50mm.取軸套直徑d4為58mm.取軸段直徑d5為55mm.取軸段直徑d6為52mm.C確定各軸段的長(zhǎng)度取上軸頸d1 軸段的長(zhǎng)度等于軸承6208的寬度，經(jīng)查表為18mm. 考慮到齒輪端面距離減速器箱體內(nèi)壁的距離應(yīng)不小于箱體壁厚，因此，取d2軸段長(zhǎng)度為12mm. 已知與d3 軸段配合的齒輪寬度為36mm,則d3軸段長(zhǎng)度應(yīng)比其小1-2mm, 故取該軸段長(zhǎng)度為34mm. 根據(jù)設(shè)計(jì)，軸套d4軸段長(zhǎng)度取為4mm. 軸段d5長(zhǎng)度取為79mm. 軸段d6長(zhǎng)度取為6mm.2.5.3相關(guān)軸承的選擇 該設(shè)計(jì)里總共需要6個(gè)軸承。 a 與減速器輸入軸d1軸段配合的軸承選為：角接觸球軸承6204，軸承尺寸為：D=47mm,B=14mm,rmin=1 b 與減速器輸入軸d2軸段配合的軸承選為：?jiǎn)瘟袌A錐滾子軸承30205， D=52mm,T=16.25mm,B=15mm,C=13mm,a=12.5,rmin=1, r1min=1. c 與減速器中間傳動(dòng)軸d1軸段配合的軸承選為：角接觸球軸承6208，軸承尺寸為：D=80mm,B=18mm,rmin=1.1. d 與減速器中間傳動(dòng)軸d5軸段配合軸承選為：?jiǎn)瘟袌A錐滾子軸承30211， D=100mm,T=22.75mm,B=21mm,C=18mm,a=21.0,rmin=2, r1min=1.5。2.5.4鍵的選擇和校核（1）類型選擇：設(shè)計(jì)鍵連接的時(shí)候，通常被連接件的材料、構(gòu)造以及尺寸都已經(jīng)初步確定，所傳遞的轉(zhuǎn)矩也已經(jīng)求得。因此，可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇鍵的類型。例如，鍵連接的對(duì)中性要求；鍵是否需要具有軸向固定的作用；鍵在軸上的位置（在軸的中部還是端部）；以及連接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)與滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短等。經(jīng)選擇：所有鍵都選為平鍵（選為A型平鍵）。（1） 尺寸選擇：(單位：mm) 鍵是標(biāo)準(zhǔn)件。鍵的剖面尺寸b*h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)選定（b為鍵寬，h為鍵高）。鍵的長(zhǎng)度L值一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，普通平鍵和薄型平鍵的長(zhǎng)度一般略短于輪轂的長(zhǎng)度，而導(dǎo)向平鍵則按其滑動(dòng)距離而定，所選長(zhǎng)度L應(yīng)符合鍵的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列值。經(jīng)選擇:中間傳動(dòng)軸平鍵：根據(jù)直徑d初選平鍵的參數(shù)如下：b=14，h=9，L=36;第一級(jí)輸入軸平鍵：根據(jù)直徑d初選平鍵的參數(shù)如下：b=8，h=7，L=28;(3 ) 校核：鍵的類型和尺寸選定以后，還要根據(jù)鍵連接的失效形式用適當(dāng)?shù)男：擞?jì)算公式進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于普通平鍵和薄型平鍵連接（靜連接），鍵與鍵槽的兩個(gè)側(cè)面受擠壓應(yīng)力，同時(shí)鍵也受切應(yīng)力。但失效形式是較弱零件的工作面被壓潰，鍵被切斷的情況很少見(jiàn)。因此，通常只需按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。（注意，鍵、軸、輪轂三者的材料往往不同，強(qiáng)度計(jì)算的時(shí)候要按三者中最弱材料的強(qiáng)度進(jìn)行校核。）對(duì)于導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接（動(dòng)連接），主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損，因此通常只作耐磨性的條件性計(jì)算。下面對(duì)其進(jìn)行校核。中間傳動(dòng)軸平鍵： Tmax=265*4=1060Nm ,d=50mm,l=L-b/2=36-14/2=29mm,h=9mm假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度計(jì)算，普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件為：p=(2000T/d)/(hl/2)=4000T/(dhl)=98.34MPa式中，T為鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm）,h為鍵的高度（mm），l為鍵的工作長(zhǎng)度(mm),d為軸的直徑（mm），p為許用擠壓應(yīng)力（MPa），查表可得。當(dāng)強(qiáng)度不夠的時(shí)候，在條件允許的情況下可適當(dāng)增加鍵的長(zhǎng)度或改用平頭鍵。也可以采用雙鍵，兩鍵最好沿用周向相隔180布置，考慮載荷在兩鍵上的分配不均，因此在強(qiáng)度校核的時(shí)候，只按1.5個(gè)鍵計(jì)算。查表可知：，故，滿足強(qiáng)度要求。第一級(jí)輸入軸處平鍵：Tmax=265 NM，可知：d=25mm,l=L-b/2=28-8/2=24mm,h=7mm 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，則根據(jù)擠壓強(qiáng)度計(jì)算，普通平鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件為： p=(2000T/d)/(hl/2)=4000T/(dhl)=78.52 MPa查表可知：，故，滿足強(qiáng)度要求。2.5.5軸承的強(qiáng)度校核（1）滾動(dòng)軸承的基本額定壽命滾動(dòng)軸承的壽命：?jiǎn)蝹€(gè)滾動(dòng)軸承的壽命是指軸承的一個(gè)套圈或滾動(dòng)體材料出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象之前，一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。滾動(dòng)軸承的可靠度：滾動(dòng)軸承的可靠度是指一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)、近于相同的滾動(dòng)軸承期望達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的百分率，對(duì)單個(gè)滾動(dòng)軸承是指軸承達(dá)到或超過(guò)規(guī)定壽命的概率。滾動(dòng)軸承的基本額定壽命：對(duì)一組同一型號(hào)的軸承，由于材料、熱處理和工藝等很多隨機(jī)因素的影響，即使在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，壽命也不一樣，有的相差幾十倍。我們可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法求出其 分布規(guī)律，用基本額定壽命作為選擇軸承的標(biāo)準(zhǔn)。基本額定壽命是指單個(gè)滾動(dòng)軸承或一組在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)、近于相同的滾動(dòng)軸承，其可靠度為90%時(shí)的壽命，用L10表示（單位是106r）。按基本額定壽命選擇的一組軸承，可能有10%的軸承發(fā)生提前失效，有90%的軸承壽命超過(guò)其基本額定壽命，其中有些軸承甚至能再工作一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)基本額定壽命。對(duì)于單個(gè)軸承而言，它能順利地在基本額定壽命期內(nèi)正常工作地概率為90%，而在基本額定壽命期到達(dá)之前就發(fā)生點(diǎn)蝕失效的概率為10%。（2）滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷軸承的壽命與所受載荷的大小有關(guān)系，工作載荷越大，軸承的壽命越短。滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷，就是使軸承的基本額定壽命恰好是106r時(shí)，軸承所能承受的載荷值，用C表示。不同型號(hào)的軸承有不同的基本額定動(dòng)載荷值，它表征了不同型號(hào)的軸承承受載荷能力的大小。每個(gè)型號(hào)軸承的基本額定動(dòng)載荷值可從滾動(dòng)軸承樣本或是手冊(cè)中查取?；绢~定動(dòng)載荷分為徑向基本額定動(dòng)載荷Cr和軸向基本額定動(dòng)載荷Ca。徑向基本額定動(dòng)載荷是指向心軸承（不含角接觸軸承）所能承受的恒定的徑向載荷，而對(duì)于角接觸軸承是指引起軸承套圈相互間產(chǎn)生純徑向位移的徑向分量；軸向基本額定動(dòng)載荷是指推力軸承所能承受的恒定的中心軸向載荷。（3）滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷滾動(dòng)軸承的基本額定動(dòng)載荷是在規(guī)定的載荷條件下去確定的。實(shí)際上，軸承在大多數(shù)應(yīng)用的場(chǎng)合，常常同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。因此，在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算的時(shí)候，應(yīng)把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換成與額定動(dòng)載荷的載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷P。徑向當(dāng)量動(dòng)載荷Pr是指一恒定的徑向載荷，軸向當(dāng)量動(dòng)載荷Pa指一恒定的中心軸向載荷。轉(zhuǎn)換的條件是在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，滾動(dòng)軸承具有與實(shí)際載荷條件下相同的壽命。（4）滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式大量試驗(yàn)表明，滾動(dòng)軸承的基本額定壽命與基本額定動(dòng)載荷和當(dāng)量載荷的關(guān)系式 L10=(CP) 式中，L10為滾動(dòng)軸承的基本額定壽命，C為基本額定動(dòng)載荷，P為當(dāng)量動(dòng)載荷，為壽命指數(shù)（球軸承=3，滾子軸承=10/3）。實(shí)際計(jì)算時(shí)用小時(shí)數(shù)表示壽命比較方便，上式可寫(xiě)為 L10h=10660n(CP) 式中， L10h為用小時(shí)數(shù)表示的滾動(dòng)軸承的基本額定壽命，n為軸承工作轉(zhuǎn)速。當(dāng)軸承的工作溫度超過(guò)120C的時(shí)候，會(huì)使軸承表面軟化而降低軸承承載能力，工作中沖擊和振動(dòng)將使軸承實(shí)際載荷加大，故在計(jì)算分別引入溫度系數(shù)ft和載荷系數(shù)fd進(jìn)行修正。此時(shí)軸承壽命計(jì)算公式為 L10h=10660n(ftCfdP)溫度系數(shù)工作溫度/C120125150175200225250300 ft1.000.950.900.850.800.750.700.65載荷系數(shù)載荷性質(zhì) fd 舉例無(wú)沖擊或輕微沖擊 1.0-1.2電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、水泵、通風(fēng)機(jī)中等沖擊1.2-1.8車輛、機(jī)床、起重機(jī)、冶金設(shè)備強(qiáng)烈沖擊1.8-3.0破碎機(jī)、軋鋼機(jī)、石油鉆機(jī)、振動(dòng)篩若載荷P和轉(zhuǎn)速n已知，并取軸承的預(yù)期使用壽命為L(zhǎng)10h，則所選軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷C可得出 C=fdft(L10h60n106)1/（5）當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式當(dāng)軸承同時(shí)承受徑向和軸向載荷，在進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)，應(yīng)將載荷換算成當(dāng)量動(dòng)載荷，當(dāng)量動(dòng)載荷可統(tǒng)一用下式計(jì)算 P=XFr+YFa式中，F(xiàn)r為軸承所受的徑向載荷，F(xiàn)a為軸承所受的軸向載荷，X為徑向動(dòng)載荷系數(shù)，Y為軸向動(dòng)載荷系數(shù)。不同類型軸承的XY的取值方法不一樣。對(duì)于僅能承受軸向載荷的軸承如圓柱滾子軸承X=1,Y=0，其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷Pr=Fr；對(duì)于僅能承受軸向載荷的軸承如推力球軸承X=0,Y=1，其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷Pa=Fa 。a與減速器輸入軸d2軸段配合的軸承選為：?jiǎn)瘟袌A錐滾子軸承30205 D=52mm,T=16.25mm,B=15mm,C=13mm,a=12.5,rmin=1, r1min=1.由表14-4和表14-5取溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為：，由公式可得： 由計(jì)算可知軸承壽命滿足設(shè)計(jì)要求。b與減速器中間傳動(dòng)軸d5軸段配合軸承選為：?jiǎn)瘟袌A錐滾子軸承30211， D=100mm,T=22.75mm,B=21mm,C=18mm,a=21.0,rmin=2, r1min=1.5。由表14-4和表14-5取溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為：，將數(shù)據(jù)帶入上述公式，得L10h=37655h,由計(jì)算可知軸承壽命滿足設(shè)計(jì)要求。 c與減速器輸入軸d1軸段配合的軸承選為：角接觸球軸承6204，軸承尺寸為：D=47mm,B=14mm,rmin=1由表14-4和表14-5取溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為：，將數(shù)據(jù)帶入上述公式，得L10h=28862h,由計(jì)算可知軸承壽命滿足設(shè)計(jì)要求。d 與減速器中間傳動(dòng)軸d1軸段配合的軸承選為：角接觸球軸承6208，軸承尺寸為：D=80mm,B=18mm,rmin=1.1.由表14-4和表14-5取溫度系數(shù)和載荷系數(shù)分別為：，將數(shù)據(jù)帶入上述公式，得L10h=29655h,由計(jì)算可知軸承壽命滿足設(shè)計(jì)要求。第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)與感想四年的學(xué)校生活已接近尾聲，光陰似箭，日月如梭。再過(guò)1個(gè)多月， 我們就要畢業(yè)了，大家也許從此各奔東西，不在同一個(gè)班級(jí)讀書(shū)了。但校園里每一個(gè)角落都承載著我和同學(xué)們共同擁有的快樂(lè)，這使我們對(duì)母校產(chǎn)生深深的眷戀之情。今天的我們將要離開(kāi)父母和老師的臂彎，奔向我們的新 頂崗實(shí)習(xí)。在班級(jí)，同學(xué)們建立起了親密無(wú)間的關(guān)系，在我們的集體中，有幽默、有搞笑；還有勇敢又愛(ài)“打抱不平”“多管閑事”的同學(xué)，這些同學(xué)帶給我許多喜悅、感動(dòng)和難忘的記憶。在這里，有我們拼搏、奮進(jìn)的足跡。去年我們還在感嘆別人的畢業(yè)設(shè)計(jì)是多么的精致、富有創(chuàng)意，而現(xiàn)在我也迎來(lái)了屬于自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。我們每個(gè)人都會(huì)好好的利用這次機(jī)會(huì)，充分的展示我們的能力。這也是次難得的機(jī)會(huì)讓我們更好的了解專業(yè)知識(shí)到底是怎么運(yùn)用到實(shí)際產(chǎn)品中的。我們會(huì)把這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)成一次頂崗實(shí)習(xí)的大練兵，我們都十分珍惜這樣的機(jī)會(huì)。我設(shè)計(jì)的項(xiàng)目是“純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋設(shè)計(jì)”，在剛開(kāi)始的時(shí)候我就遇到了一個(gè)很棘手的問(wèn)題，開(kāi)始我是一頭霧水，不知從何下手。只能反復(fù)的研究相關(guān)知識(shí)，計(jì)算數(shù)值。在了解了驅(qū)動(dòng)橋的一系列問(wèn)題以后，我又經(jīng)過(guò)了一個(gè)星期的反復(fù)推敲，設(shè)計(jì)出了方案并且通過(guò)了指導(dǎo)老師的審核。在設(shè)計(jì)方案通過(guò)后我就開(kāi)始真正的動(dòng)手做了起來(lái)，在整個(gè)制作的過(guò)程中，我把軟件CAD運(yùn)用的更加的熟練了了。其實(shí)設(shè)計(jì)一