車用輪邊減速器設(shè)計(jì)【微型電動(dòng)汽車用的輪邊減速器】
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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)附 錄A 英文文獻(xiàn)Final driveDifferentialAll vehicles have some type of drive axle/differential assembly incorporated into the driveline. Whether it is front, rear or four wheel drive, differentials are necessary for the smooth application of engine power to the road.Powerflow The drive axle must transmit power through a 90 angle. The flow of power in conventional front engine/rear wheel drive vehicles moves from the engine to the drive axle in approximately a straight line. However, at the drive axle, the power must be turned at right angles (from the line of the driveshaft) and directed to the drive wheels.This is accomplished by a pinion drive gear, which turns a circular ring gear. The ring gear is attached to a differential housing, containing a set of smaller gears that are splined to the inner end of each axle shaft. As the housing is rotated, the internal differential gears turn the axle shafts, which are also attached to the drive wheels.Fig 1 Drive axle Rear-wheel driveRear-wheel-drive vehicles are mostly trucks, very large sedans and many sports car and coupe models. The typical rear wheel drive vehicle uses a front mounted engine and transmission assemblies with a driveshaft coupling the transmission to the rear drive axle. Drive in through the layout of the bridge, the bridge drive shaft arranged vertically in the same vertical plane, and not the drive axle shaft, respectively, in their own sub-actuator with a direct connection, but the actuator is located at the front or the back of the adjacent shaft of the two bridges is arranged in series. Vehicle before and after the two ends of the driving force of the drive axle, is the sub-actuator and the transmission through the middle of the bridge. The advantage is not only a reduction of the number of drive shaft, and raise the driving axle of the common parts of each other, and to simplify the structure, reduces the volume and quality.Fig 2 Rear-wheel-drive axleSome vehicles do not follow this typical example. Such as the older Porsche or Volkswagen vehicles which were rear engine, rear drive. These vehicles use a rear mounted transaxle with halfshafts connected to the drive wheels. Also, some vehicles were produced with a front engine, rear transaxle setup with a driveshaft connecting the engine to the transaxle, and halfshafts linking the transaxle to the drive wheels.Differential operationIn order to remove the wheel around in the kinematics due to the lack of co-ordination about the wheel diameter arising from a different or the same rolling radius of wheel travel required, inter-wheel motor vehicles are equipped with about differential, the latter to ensure that the car driver Bridge on both sides of the wheel when in range with a trip to the characteristics of rotating at different speeds to meet the requirements of the vehicle kinematics.Fig 3 Principle of differentialThe accompanying illustration has been provided to help understand how this occurs. 1.The drive pinion, which is turned by the driveshaft, turns the ring gear.2.The ring gear, which is attached to the differential case, turns the case.3.The pinion shaft, located in a bore in the differential case, is at right angles to the axle shafts and turns with the case.4.The differential pinion (drive) gears are mounted on the pinion shaft and rotate with the shaft .5.Differential side gears (driven gears) are meshed with the pinion gears and turn with the differential housing and ring gear as a unit.6.The side gears are splined to the inner ends of the axle shafts and rotate the shafts as the housing turns.7.When both wheels have equal traction, the pinion gears do not rotate on the pinion shaft, since the input force of the pinion gears is divided equally between the two side gears.8.When it is necessary to turn a corner, the differential gearing becomes effective and allows the axle shafts to rotate at different speeds .Open-wheel differential on each general use the same amount of torque. To determine the size of the wheel torque to bear two factors: equipment and friction. In dry conditions, when a lot of friction, the wheel bearing torque by engine size and gear restrictions are hours in the friction (such as driving on ice), is restricted to a maximum torque, so that vehicles will not spin round. So even if the car can produce more torque, but also need to have sufficient traction to transfer torque to the ground. If you increase the throttle after the wheels slip, it will only make the wheels spin faster.Fig 4 Conventional differentialLimited-slip and locking differential operation Fig 5 Limited-slip differentialDifferential settlement of a car in the uneven road surface and steering wheel-driven speed at about the different requirements; but is followed by the existence of differential in the side car wheel skid can not be effective when the power transmission, that is, the wheel slip can not produce the driving force, rather than spin the wheel and does not have enough torque. Good non-slip differential settlement of the car wheels skid on the side of the power transmission when the issue, that is, locking differential, so that no longer serve a useful differential right and left sides of the wheel can be the same torque.Limited-slip and locking differential operation can be divided into two major categories:(1) mandatory locking type in ordinary differential locking enforcement agencies to increase, when the side of the wheel skid occurs, the driver can be electric, pneumatic or mechanical means to manipulate the locking body meshing sets of DIP Shell will be with the axle differential lock into one, thus the temporary loss of differential role. Relatively simple structure in this way, but it must be operated by the driver, and good roads to stop locking and restore the role of differential. (2) self-locking differential installed in the oil viscosity or friction clutch coupling, when the side of the wheel skid occurs when both sides of the axle speed difference there, coupling or clutch friction resistance on the automatic, to make certain the other side of the wheel drive torque and the car continued to travel. When there is no speed difference on both sides of the wheel, the frictional resistance disappeared, the role of automatic restoration of differentials. More complicated structure in this way, but do not require drivers to operate. Has been increasingly applied in the car. About non-slip differential, not only used for the differential between the wheels, but also for all-wheel drive vehicle inter-axle differential/.Gear ratio The drive axle of a vehicle is said to have a certain axle ratio. This number (usually a whole number and a decimal fraction) is actually a comparison of the number of gear teeth on the ring gear and the pinion gear. For example, a 4.11 rear means that theoretically, there are 4.11 teeth on the ring gear for each tooth on the pinion gear or, put another way, the driveshaft must turn 4.11 times to turn the wheels once. The role of the final drive is to reduce the speed from the drive shaft, thereby increasing the torque. Lord of the reduction ratio reducer, a driving force for car performance and fuel economy have a greater impact. In general, the more reduction ratio the greater the acceleration and climbing ability, and relatively poor fuel economy. However, if it is too large, it can not play the full power of the engine to achieve the proper speed. The main reduction ratio is more Smaller ,the speed is higher, fuel economy is better, but the acceleration and climbing ability will be poor. 附 錄B 文獻(xiàn)翻譯主減速器和差速器所有的汽車都裝有不同類型的主減速器和差速器來驅(qū)動(dòng)汽車行駛。無論是前驅(qū)汽車,后驅(qū)汽車還是四輪驅(qū)動(dòng)的汽車,對于將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化到車輪上差速器都是不可缺少的部件。動(dòng)力的傳遞驅(qū)動(dòng)橋必須把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)一個(gè)直角后傳遞出去,但人對于前輪驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩與主減速器是在同一直線上的,但是發(fā)動(dòng)機(jī)前置的后輪驅(qū)動(dòng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力必須以正確的角度傳遞出去,來驅(qū)動(dòng)車輪。圖中所示是齒輪驅(qū)動(dòng)的過程,即由一個(gè)相對小的齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)大齒輪(主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪),從動(dòng)錐齒輪和差速器殼連接在一起,在半軸的根部有一對帶有內(nèi)花鍵的半軸齒輪,半軸齒輪和半軸通過花鍵來連接在一起。當(dāng)差速器殼旋轉(zhuǎn)時(shí),就驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的半齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而使半軸轉(zhuǎn)動(dòng),將轉(zhuǎn)矩傳給車輪。后驅(qū)動(dòng)橋后輪驅(qū)動(dòng)的車輛大多是卡車,大型轎車和大部分跑車。典型的后輪驅(qū)動(dòng)的車輛使用前置發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱總成將轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)胶筝嗱?qū)動(dòng)橋。多驅(qū)動(dòng)橋汽車中,在貫通式驅(qū)動(dòng)橋的布置中,各橋的傳動(dòng)軸布置在同一縱向鉛垂平面內(nèi),并且各驅(qū)動(dòng)橋不是分別用自己的傳動(dòng)軸與分動(dòng)器直接聯(lián)接,而是位于分動(dòng)器前面的或后面的各相鄰兩橋的傳動(dòng)軸,是串聯(lián)布置的。汽車前后兩端的驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力,是經(jīng)分動(dòng)器并貫通中間橋而傳遞的。其優(yōu)點(diǎn)是,不僅減少了傳動(dòng)軸的數(shù)量,而且提高了各驅(qū)動(dòng)橋零件的相互通用性,并且簡化了結(jié)構(gòu)、減小了體積和質(zhì)量。一些車輛不是這個(gè)典型的例子。如老式的保時(shí)捷或大眾汽車引擎在汽車后面,是后輪驅(qū)動(dòng)。這些車輛使用的后方安裝驅(qū)動(dòng)橋與半軸來驅(qū)動(dòng)車輪。另外,一些車輛是前置引擎,后橋與傳動(dòng)軸連接發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輪。差速器為了消除由于左右車輪在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的不協(xié)調(diào)而產(chǎn)生左右車輪外徑不同或滾動(dòng)半徑不相等而要求車輪行程,汽車左右驅(qū)動(dòng)輪間都裝有差速器,后者保證了汽車驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)車輪在行程不等時(shí)具有以不同速度旋轉(zhuǎn)的特性,從而滿足了汽車行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。如圖所示說明了其工作情況1. 主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪。2. 從動(dòng)齒輪將轉(zhuǎn)矩作用于差速器殼,使其轉(zhuǎn)動(dòng)。3. 位于差速器殼中的行星齒輪以適當(dāng)?shù)慕嵌群桶胼S齒輪接觸,并隨的差速器殼轉(zhuǎn)動(dòng)。4. 行星齒輪(驅(qū)動(dòng)齒輪)和十字軸連接,和十字軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。5. 半軸齒輪(被驅(qū)動(dòng)齒輪)和行星齒輪嚙合并且和從動(dòng)齒輪及差速器殼作為一個(gè)整體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。6. 半軸齒輪的內(nèi)花鍵和半軸端部餓花鍵接在一起隨著差速殼一起轉(zhuǎn)動(dòng)。7. 當(dāng)兩側(cè)車輪轉(zhuǎn)速相同時(shí),行星齒輪和半軸齒輪無相對運(yùn)動(dòng),左右齒輪力矩平均分配。8. 當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)差速器開始起作用,是兩側(cè)的半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。開式差速器對每個(gè)車輪一般使用相同量的扭矩。確定車輪承受的扭矩大小的因素有兩個(gè):設(shè)備和摩擦力。在干燥的條件下,當(dāng)摩擦力很大時(shí),車輪承受的扭矩大小受發(fā)動(dòng)機(jī)和擋位的限制,在摩擦力很小時(shí)(如在冰上行駛),限制為最大扭矩,從而使車輪不會打滑。所以,即使汽車可以產(chǎn)生較大扭矩,也需要足夠的牽引力將扭矩傳輸?shù)降孛?。如果在車輪打滑之后加大油門,只會使車輪更快地旋轉(zhuǎn)。 如果曾在冰上駕駛過,您可能知道加速的竅門:如果啟動(dòng)時(shí)掛在二擋或三擋而不是一擋,則由于變速器中的齒輪傳動(dòng),車輪的扭矩會較小。這樣更容易在不旋轉(zhuǎn)車輪的情況下加速。如果其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪具有很好的摩擦力,而另一個(gè)卻在冰上時(shí),這是開式差速器存在的問題。防滑差速器差速器很好的解決了汽車在不平路面及轉(zhuǎn)向時(shí)左右驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速不同的要求;但隨之而來的是差速器的存在使得汽車在一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)動(dòng)力無法有效傳輸,也就是打滑的車輪不能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力,而不打滑的車輪又沒有得到足夠的扭矩。防滑差速器很好的解決了汽車在一側(cè)車輪打滑時(shí)出現(xiàn)的動(dòng)力傳輸?shù)膯栴},也就是鎖止差速器,讓差速器不再起作用,左右兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪均可得到相同的扭矩。防滑差速器主要可分為兩大類: (1)強(qiáng)制鎖止式在普通差速器上增加強(qiáng)制鎖止機(jī)構(gòu),當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時(shí),駕駛員可通過電動(dòng)、氣動(dòng)或機(jī)械的方式來操縱鎖止機(jī)構(gòu),撥動(dòng)嚙合套將差速器殼與半軸鎖成一體,從而暫時(shí)失去差速的作用。這種方式結(jié)構(gòu)比較簡單,但必須由駕駛員進(jìn)行操作,并在良好路面上停止鎖止,恢復(fù)差速器的作用。 (2)自鎖式在差速器中安裝粘性硅油聯(lián)軸節(jié)或摩擦離合器,當(dāng)發(fā)生一側(cè)車輪打滑時(shí),兩側(cè)半軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差,聯(lián)軸節(jié)或離合器就自動(dòng)發(fā)生摩擦阻力,使另一側(cè)車輪得到一定的扭矩而驅(qū)動(dòng)汽車?yán)^續(xù)行駛。當(dāng)兩側(cè)車輪沒有轉(zhuǎn)速差時(shí),摩擦阻力消失,自動(dòng)恢復(fù)差速器的作用。這種方式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,但不需要駕駛員進(jìn)行操作。目前已越來越多地在汽車上得到應(yīng)用。 防滑差速器不僅用于左右車輪間的差速器,也用于全輪驅(qū)動(dòng)汽車的軸間差速器中。主減速比驅(qū)動(dòng)橋都有一定得主減速比,這個(gè)數(shù)字(通常是一個(gè)整數(shù)和一個(gè)小數(shù))實(shí)際上是主減速器主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪的關(guān)系。例如,如果主減速比為4.11則說明從動(dòng)齒輪的齒數(shù)是主動(dòng)齒輪齒數(shù)的4.11倍,換句話說就是主動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)4圈車輪才轉(zhuǎn)動(dòng)1圈。主減速器的作用是降低從傳動(dòng)軸傳來的轉(zhuǎn)速,從而增大扭矩。主減速器的減速比,對汽車的動(dòng)力性能和燃料經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。一般來說,主減速比越大,加速性能和爬坡能力較強(qiáng),而燃料經(jīng)濟(jì)性比較差。但如果過大,則不能發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的全部功率而達(dá)到應(yīng)有的車速。主減速比越小,燃料經(jīng)濟(jì)性較好,但加速性和爬坡能力較差。10SY-025-BY-2畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名梁霄系部汽車與交通工程學(xué)院專業(yè)、班級車輛工程07-5指導(dǎo)教師姓名安永東職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱車用輪邊減速器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)(論文)目的、意義設(shè)計(jì)一種微型電動(dòng)車用的輪邊減速器,是為電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用,工作力矩較小,但因沒有主減速器而需要更大的減速比。大型車輛的輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式可以為電動(dòng)汽車的輪邊減速器提供參考,縮小結(jié)構(gòu)尺寸,而增大減速比,滿足輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。二、設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容、技術(shù)要求(研究方法)(一)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容行星齒輪減速器齒輪幾何尺寸計(jì)算、減速器各級齒輪的校核、軸承選取及壽命計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)、箱體設(shè)計(jì)。(二)主要技術(shù)指標(biāo)、要求額定功率:3kw;額定轉(zhuǎn)速:3500rpm;最大轉(zhuǎn)矩:25NM;減速比:1:9;車輪半徑:260mm;載重量:1000kg;最高時(shí)速:50kmh;每天工作12h,使用壽命8年三、設(shè)計(jì)(論文)完成后應(yīng)提交的成果1、設(shè)計(jì)說明書一份,1.5萬字以上;2、輪邊減速器裝配圖一張、齒輪、箱體等零件圖若干張,折合3張AO圖紙。四、設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度安排1、進(jìn)行文獻(xiàn)檢索查,查看相關(guān)資料,對課題的基本內(nèi)容有一定的認(rèn)識和了解。完成開題報(bào)告。第1-2周(2月28日3月11日)2、初步確定設(shè)計(jì)的總體方案,討論確定方案;對減速器進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和選取。第3-6周(3月14日4月8日)3、提交設(shè)計(jì)草稿,進(jìn)行討論,修定。第7周(4月11日4月15日)4、詳細(xì)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng),設(shè)計(jì)非標(biāo)件,繪制裝配圖及零件圖。第8-12周(4月18日5月20日)5、提交正式設(shè)計(jì),教師審核。第13-14周(5月23日6月3日)6、按照審核意見進(jìn)行修改。第15周(6月6日6月10日)7、整理所有材料,裝訂成冊,準(zhǔn)備答辯。第16周(6月13日6月17日)五、主要參考資料1 江先寶.輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案集成設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)增刊,2008,V01252 張銀保.汽車輪邊減速器.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005年6月3 汪振曉,李增輝.輪邊差速器總成的設(shè)計(jì).汽車科技.2008.24 陳清泉,孫立清電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢科技導(dǎo)報(bào),2005,v0123(4):24-285 程乃士.減速器和變速器設(shè)計(jì)與選用手冊北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20076 陳家瑞汽車構(gòu)造(下冊)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20067 于學(xué)華等汽車懸架設(shè)計(jì)概念的研究噪聲與振動(dòng)控制,2006,(6):77-79六、備注指導(dǎo)教師簽字:年 月 日教研室主任簽字: 年 月 日本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)車用輪邊減速器設(shè)計(jì)系部名稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級: 車輛工程B07-5班 學(xué)生姓名: 梁 霄 指導(dǎo)教師: 安永東 職 稱: 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of Planetary Wheel ReductorCandidate:Liang XiaoSpecialty:Vehicle EngineeringClass: B07-5Supervisor:Associate Prof. An YongdongHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告設(shè)計(jì)(論文)題目:車用輪邊減速器的設(shè)計(jì)院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院專 業(yè) 班 級: 車輛工程07-5 學(xué) 生 姓 名: 梁 霄 導(dǎo) 師 姓 名: 安永東 開 題 時(shí) 間: 2011年2月28日指導(dǎo)委員會審查意見: 簽字: 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名梁霄系部汽車與交通工程學(xué)院專業(yè)、班級車輛工程07-5班指導(dǎo)教師姓名安永東職稱副教授從事專業(yè)車輛工程是否外聘是否題目名稱車用輪邊減速器的設(shè)計(jì)一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義:1、 課題研究現(xiàn)狀 汽車是人類生活中不可缺少的重要工具,隨著近年來汽車工業(yè)的發(fā)展,中國政府已將汽車工業(yè)確定為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的頒布實(shí)施,中國汽車工業(yè)步入了新的歷史發(fā)展階段,2010年中國汽車產(chǎn)銷分別為1826.47萬輛和1806.19萬輛,局全球第一!但是汽車工業(yè)要成為真正的支柱產(chǎn)業(yè),則必須具備自我發(fā)展能力。盡快建立中國汽車工業(yè)的技術(shù)開發(fā)體系,形成自主開發(fā)產(chǎn)品的能力,這將關(guān)系到汽車工業(yè)發(fā)展的全局和長遠(yuǎn)規(guī)劃。近年來隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,全球汽車總保有量不斷增加,汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺,資源枯竭等方面的問題越來越突出。日益嚴(yán)重的石油危機(jī)與人們環(huán)保意識的加強(qiáng),對汽車工業(yè)的發(fā)展提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,以開發(fā)和推廣電動(dòng)車,多種代用燃料汽車為主要內(nèi)容的”綠色汽車”工程已在世界范圍內(nèi)展開。世界各大汽車公司爭相研制各種1新型的無污染環(huán)保車,力圖使自己生產(chǎn)的汽車達(dá)到或接近”零污染”標(biāo)準(zhǔn)。采用電能為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電動(dòng)汽車由于能真正實(shí)現(xiàn)”零排放”,而成為各國汽車研發(fā)的焦點(diǎn)。為了保護(hù)人類的居住環(huán)境和保障能源供給,各國政府不惜投入大量人力、物力尋求解決這些問題的途徑。而電動(dòng)汽車(包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車),即全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車,具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢,因此它是解決上述問題的最有效途徑。在20世紀(jì)50年代,莢國科學(xué)家羅伯特發(fā)明了電動(dòng)汽車輪轂。其設(shè)計(jì)是將電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)融為一體。1968年,通用電氣公司將這種電動(dòng)輪轂裝置運(yùn)用到大型礦用自卸車上,并取名為“電動(dòng)輪”,這是第一次在汽車上采用電動(dòng)輪結(jié)構(gòu),近年來,隨著電動(dòng)汽車的興起輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)又得到重視。輪彀電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置非常靈活直接將電動(dòng)機(jī)安裝在車輪輪毅中,省略了傳統(tǒng)的離合器、變速箱、主減速器及差速器等部件t因而簡化整車結(jié)構(gòu)、提高了傳動(dòng)效率、同時(shí)能借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)直接控制各電動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)電子差速無論從體積、質(zhì)量,還是從功率、載重能力看,電動(dòng)輪相較于傳統(tǒng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)更加簡單、囊湊,占用空間更小,更容易實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。這些突出優(yōu)點(diǎn),使電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)成為電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)獨(dú)特方向。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置比傳統(tǒng)燃油汽車有著更大的靈活性,由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所在位置以及動(dòng)力傳遞方式的不同,通??梢苑譃榧袉坞姍C(jī)驅(qū)動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)等型式。其中獨(dú)立電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車由于其控制方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)型式研究的新方向。電動(dòng)機(jī)本身具有調(diào)速的功能,如果在電動(dòng)汽車上繼續(xù)保留內(nèi)燃機(jī)汽車必須使用的變速箱就顯得累贅了。而輪邊減速器,作為輪邊驅(qū)動(dòng)的一個(gè)選擇裝置,在傳統(tǒng)動(dòng)力汽車上已獲得了較多的應(yīng)用。一些礦山、水利等大型工程所用的重型車、大型公交車等,常要求具有高的動(dòng)力性,而車速則可相對較低,因此其低檔傳動(dòng)比就會很大,為了避免變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成因需承受過大的轉(zhuǎn)矩而使尺寸及質(zhì)量過大,則應(yīng)將傳動(dòng)系的傳動(dòng)比盡可能多地分配給驅(qū)動(dòng)橋,這就導(dǎo)致了這些重型車輛驅(qū)動(dòng)橋的主減速比很大,當(dāng)其值大于12時(shí),則需要采用單級(或雙級)主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式,不僅使驅(qū)動(dòng)橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小,加大了離地問隙,并可得到大的驅(qū)動(dòng)橋減速比,而且半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件的尺寸也可減小。對于新興的電動(dòng)汽車,由于電動(dòng)輪的應(yīng)用,輪邊減速器也得到越來越多的應(yīng)用。采用輪邊減速器是為了提高汽車的驅(qū)動(dòng)力,以滿足或修正整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的匹配。目前采用的輪邊減速器,就是為滿足整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齒輪傳動(dòng)裝置。安裝在車輛動(dòng)力輸出終端,減輕變速箱負(fù)載。 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火經(jīng)離合器、變速器和分動(dòng)器把動(dòng)力傳遞到前、后橋的主減速器,再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪,以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在這一過程中,輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后,再傳遞到車輪,以便使車輪在地面附著力的反作用下,產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力。微型電動(dòng)汽車的輪邊減速器將動(dòng)力從原動(dòng)機(jī)(此研究中即為輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī))直接傳遞給車輪,其主要功能是降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩,從而使原動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力能夠滿足電動(dòng)車的行車動(dòng)力需求。在對電動(dòng)汽車輪邊減速器的設(shè)計(jì)與研究中,將緊密結(jié)合整車性能的要求,并考慮與輪邊減速器相匹配的制動(dòng)系統(tǒng)、懸架、輪轂電機(jī)等裝置的布局與設(shè)計(jì)問題,借鑒不同型式的輪邊減速器結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)及參數(shù)選擇的合理性,利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù),對微型電動(dòng)汽車的輪邊減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。帶著這些問題,結(jié)合當(dāng)今汽車行業(yè)發(fā)展的形勢,我將對微型電動(dòng)汽車的車用輪邊減速器進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)一種微型電動(dòng)車用的輪邊減速器,是為電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用,工作力矩較小,但因沒有主減速器而需要更大的減速比。以大型車輛的輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式可以為電動(dòng)汽車的輪邊減速器提供參考,縮小結(jié)構(gòu)尺寸,而增大減速比,滿足輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。2、 選題的目的和意義(1) 目的:本項(xiàng)目研究的主要目的設(shè)計(jì)一種微型電動(dòng)車用的輪邊減速器,是為電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用,工作力矩較小,但因沒有主減速器而需要更大的減速比。(2) 意義:本文所設(shè)計(jì)、研究的輪邊減速器為減速驅(qū)動(dòng)型電動(dòng)輪在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用提供了一種可以借鑒的減速裝置型式,有助于電動(dòng)汽車的自主研發(fā).二、設(shè)計(jì)(論文)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題(一)主要設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)、行星齒輪減速器齒輪幾何尺寸計(jì)算(2)、減速器各級齒輪的校核,(3)、軸承選取及壽命計(jì)算,(4)、軸的設(shè)計(jì),(5)、箱體設(shè)計(jì)。(二)擬解決的主要問題:(1)設(shè)計(jì)一個(gè)符合所給參數(shù)的車用輪邊減速器;(2)對輪邊減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局,在滿足功能的同時(shí)盡量減少了零件數(shù);(3)使得傳動(dòng)系統(tǒng)簡化,盡量使所設(shè)計(jì)的減速器有較好的傳動(dòng)性能;(4)使輪邊減速器的重量及體積減小、節(jié)省材料;(5)對所設(shè)計(jì)的輪邊減速器尺寸參數(shù)相關(guān)校核;(6)使輪邊減速器的重量及體積減小、節(jié)省材料。三、技術(shù)路線(研究方法)調(diào)研并查閱相關(guān)資料確定總體設(shè)計(jì)方案參數(shù)的計(jì)算輪邊減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)輪邊減速器尺寸參數(shù)強(qiáng)度校核校核核、減速器Autocad出圖完成設(shè)計(jì)和書寫說明書四、進(jìn)度安排1、第1周( 2月28日3月7日):查閱參考資料,收集相關(guān)技術(shù)資料,了解微型電動(dòng)汽車的車用輪邊減速器的結(jié)構(gòu)及功能。2、 第2周( 3月8日3月14日):結(jié)合任務(wù)書制定設(shè)計(jì)方案,撰寫開題報(bào)告。 3、 第3周(3月15日3月21日):查找相關(guān)設(shè)計(jì)資料或手冊,結(jié)合微型電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu),進(jìn)行輪邊減速器設(shè)計(jì),制定設(shè)計(jì)方案,并了解各輔助元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 。 4、 第4-6周( 3月22日4月12日):初步確定設(shè)計(jì)的總體方案,討論確定方案;對減速器進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和選取。5、 第7周(4月12日4月18日):提交設(shè)計(jì)草稿,進(jìn)行討論,修定。6、 第8周(4月19日4月25日):接受中期檢查。7、 第9周(4月26日5月2日):對中期檢查的不足之處進(jìn)行修改。8、第10周(5月3日5月9日):對設(shè)計(jì)草圖進(jìn)行修改,進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。9、第11周(5月10日5月16日):進(jìn)行相關(guān)校核。10、第12周( 5月17日5月23日):完成設(shè)計(jì)圖紙及說明書初稿。11、第13周( 5月24日5月30日):說明書及圖紙送審,根據(jù)審閱老師意見進(jìn)行修改。12、第14周( 5月31日6月6日):預(yù)答辯。13、第15、16周( 6月1日6月13日):修改預(yù)答辯中發(fā)現(xiàn)的問題準(zhǔn)備答辯。14、第17周( 6月21日6月27日):整理所有材料,裝訂成冊,準(zhǔn)備答辯。五、參考文獻(xiàn):1、銀保.汽車輪邊減速器.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005年6月2、汪振曉,李增輝.輪邊差速器總成的設(shè)計(jì).汽車科技.2008.23、陳清泉,孫立清江先寶.輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案集成設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)增刊,2008,V01254、張電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢科技導(dǎo)報(bào),2005,v0123(4):24-285、程乃士.減速器和變速器設(shè)計(jì)與選用手冊北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20076、陳家瑞汽車構(gòu)造(下冊)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20067、于學(xué)華等汽車懸架設(shè)計(jì)概念的研究噪聲與振動(dòng)控制,2006,(6):77-798、王望予,張建文.汽車設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2004.89、藏杰,閻巖.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社,2005.810、呂慧瑛.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社,200211、余志生.汽車?yán)碚揗.機(jī)械工業(yè)出版社,1987六、備注指導(dǎo)教師意見:簽字: 年 月 日黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本論文是結(jié)合當(dāng)今汽車行業(yè)發(fā)展的形勢,對微型電動(dòng)汽車的車用輪邊減速器進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)一種微型電動(dòng)車用的輪邊減速器,是為微型電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用,工作力矩較小,但因沒有主減速器而需要更大的減速比。以大型車輛的輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式可以為電動(dòng)汽車的輪邊減速器提供參考,縮小結(jié)構(gòu)尺寸,而增大減速比,滿足輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。近年來隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,全球汽車總保有量不斷增加,汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺,資源枯竭等方面的問題越來越突出。日益嚴(yán)重的石油危機(jī)與人們環(huán)保意識的加強(qiáng),對汽車工業(yè)的發(fā)展提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。采用電能為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電動(dòng)汽車由于能真正實(shí)現(xiàn)“零排放”,而成為各國汽車研發(fā)的焦點(diǎn)。為了保護(hù)人類的居住環(huán)境和保障能源供給,各國政府不惜投入大量人力、物力尋求解決這些問題的途徑。而電動(dòng)汽車(包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車),即全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車,具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢,因此它是解決上述問題的最有效途徑。本論文所設(shè)計(jì)的微型電動(dòng)汽車用的輪邊減速器在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用提供了一種可以借鑒的減速裝置形式,有助于電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)和研發(fā)。關(guān)鍵詞:電動(dòng);輪邊;減速器;設(shè)計(jì);驅(qū)動(dòng)ABSTRACTThis thesis is to combine current situation of the development of automobile industry of miniature electric cars, car wheel edges reducer design, design a kind of mini-bev wheel edge speed reducer, miniature electric cars for driving wheel edges system USES, work torque smaller, but because there is no main reducer and need more than the slowdown. The wheel edges with large vehicles for the structural type gear reducer electric car wheel edges provide reference, narrow gear reducer while increasing structure size than, satisfy wheel edges slowing the use requirement driving system. In recent years, with the rapid development of auto industry, global car total quantities increases unceasingly, car brings the environment pollution, energy shortage, resource exhaustion issues such as more and more outstanding. The increasingly serious oil crisis and the people environmental protection consciousness, the strengthening of the development of automobile industry forward very serious challenges. Using electricity for driving equipment electric car true is a result of zero emission and become the focus of the world automobile research. In order to protect the human living environment and safeguard energy supply, governments invest a lot of manpower and material resources at the way to seek solutions to these problems. But electric cars (including pure electric cars, hybrid electric cars and fuel cell cars), namely all or part of the electricity can drive motor cars, as power system with high efficiency, energy saving, low noise, zero emissions and other significant advantages in environmental protection and energy saving, has incomparable advantage, therefore it solve the above problem is the most effective way. This thesis miniature electric vehicle designed by the wheel edges with the electric car on the speed reducer can be used provided a reference of the deceleration device form, help electric vehicle design and development. Key words: Power-driven;Welting rolling;Reducer;Devise;Drive II目 錄摘要Abstract 第1章 緒論1 1.1 選題的依據(jù)和意義11.2國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢 3第2章 行星齒輪的初步計(jì)算與選取52.1已知條件52.2 設(shè)計(jì)計(jì)算52.2.1 選取行星輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖5 2.2.2 行星輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算6 2.2.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)72.3本章小結(jié)8第3章 裝配條件及傳動(dòng)效率的計(jì)算93.1裝配條件的驗(yàn)算93.2傳動(dòng)效率的計(jì)算93.3減速器的潤滑和密封143.4本章小結(jié)14第4章 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算154.1 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算154.2校核其齒面接觸強(qiáng)度154.3校核其齒跟彎曲強(qiáng)度174.4本章小結(jié)20第5章 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算22 5.1行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算22 5.1.1行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22 5.1.2行星架結(jié)構(gòu)計(jì)算22 5.2齒輪聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算22 5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算22 5.3.1輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算23 5.3.2輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算24 5.4鑄造箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算25 5.5本章小結(jié)26結(jié)論28參考文獻(xiàn) 30致謝31附錄32第1章 緒 論1.1 選題的依據(jù)及意義汽車是人類生活中不可缺少的重要工具,隨著近年來汽車工業(yè)的發(fā)展,中國政府已將汽車工業(yè)確定為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的頒布實(shí)施,中國汽車工業(yè)步入了新的歷史發(fā)展階段,2010年中國汽車產(chǎn)銷分別為1826.47萬輛和1806.19萬輛,居全球第一。但是汽車工業(yè)要成為真正的支柱產(chǎn)業(yè),則必須具備自我發(fā)展能力。盡快建立中國汽車工業(yè)的技術(shù)開發(fā)體系,形成自主開發(fā)產(chǎn)品的能力,這將關(guān)系到汽車工業(yè)發(fā)展的全局和長遠(yuǎn)規(guī)劃。近年來隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,全球汽車總保有量不斷增加,汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺,資源枯竭等方面的問題越來越突出。日益嚴(yán)重的石油危機(jī)與人們環(huán)保意識的加強(qiáng),對汽車工業(yè)的發(fā)展提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,以開發(fā)和推廣電動(dòng)車,多種代用燃料汽車為主要內(nèi)容的綠色汽車工程已在世界范圍內(nèi)展開。世界各大汽車公司爭相研制各種1新型的無污染環(huán)保車,力圖使自己生產(chǎn)的汽車達(dá)到或接近零污染標(biāo)準(zhǔn)。采用電能為驅(qū)動(dòng)設(shè)備的電動(dòng)汽車由于能真正實(shí)現(xiàn)零排放,而成為各國汽車研發(fā)的焦點(diǎn)。為了保護(hù)人類的居住環(huán)境和保障能源供給,各國政府不惜投入大量人力、物力尋求解決這些問題的途徑。而電動(dòng)汽車(包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以及燃料電池汽車),即全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車,具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢,因此它是解決上述問題的最有效途徑。在20世紀(jì)50年代,莢國科學(xué)家羅伯特發(fā)明了電動(dòng)汽車輪轂。其設(shè)計(jì)是將電動(dòng)機(jī)、減速器、傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)融為一體。1968年,通用電氣公司將這種電動(dòng)輪轂裝置運(yùn)用到大型礦用自卸車上,并取名為“電動(dòng)輪”,這是第一次在汽車上采用電動(dòng)輪結(jié)構(gòu),近年來,隨著電動(dòng)汽車的興起輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)又得到重視。輪彀電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置非常靈活直接將電動(dòng)機(jī)安裝在車輪輪毅中,省略了傳統(tǒng)的離合器、變速箱、主減速器及差速器等部件t因而簡化整車結(jié)構(gòu)、提高了傳動(dòng)效率、同時(shí)能借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)直接控制各電動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)電子差速無論從體積、質(zhì)量,還是從功率、載重能力看,電動(dòng)輪相較于傳統(tǒng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)更加簡單、囊湊,占用空間更小,更容易實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。這些突出優(yōu)點(diǎn),使電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)成為電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)獨(dú)特方向。電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置比傳統(tǒng)燃油汽車有著更大的靈活性,由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所在位置以及動(dòng)力傳遞方式的不同,通??梢苑譃榧袉坞姍C(jī)驅(qū)動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)等型式。其中獨(dú)立電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車由于其控制方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)型式研究的新方向。電動(dòng)機(jī)本身具有調(diào)速的功能,如果在電動(dòng)汽車上繼續(xù)保留內(nèi)燃機(jī)汽車必須使用的變速箱就顯得累贅了。而輪邊減速器,作為輪邊驅(qū)動(dòng)的一個(gè)選擇裝置,在傳統(tǒng)動(dòng)力汽車上已獲得了較多的應(yīng)用。一些礦山、水利等大型工程所用的重型車、大型公交車等,常要求具有高的動(dòng)力性,而車速則可相對較低,因此其低檔傳動(dòng)比就會很大,為了避免變速器、分動(dòng)器、傳動(dòng)軸等總成因需承受過大的轉(zhuǎn)矩而使尺寸及質(zhì)量過大,則應(yīng)將傳動(dòng)系的傳動(dòng)比盡可能多地分配給驅(qū)動(dòng)橋,這就導(dǎo)致了這些重型車輛驅(qū)動(dòng)橋的主減速比很大,當(dāng)其值大于12時(shí),則需要采用單級(或雙級)主減速器附加輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式,不僅使驅(qū)動(dòng)橋中間部分主減速器的輪廓尺寸減小,加大了離地問隙,并可得到大的驅(qū)動(dòng)橋減速比,而且半軸、差速器及主減速器從動(dòng)齒輪等零件的尺寸也可減小。對于新興的電動(dòng)汽車,由于電動(dòng)輪的應(yīng)用,輪邊減速器也得到越來越多的應(yīng)用。采用輪邊減速器是為了提高汽車的驅(qū)動(dòng)力,以滿足或修正整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力的匹配。目前采用的輪邊減速器,就是為滿足整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)匹配的需要,而增加的一套降速增扭的齒輪傳動(dòng)裝置。安裝在車輛動(dòng)力輸出終端,減輕變速箱負(fù)載。 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火經(jīng)離合器、變速器和分動(dòng)器把動(dòng)力傳遞到前、后橋的主減速器,再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪,以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在這一過程中,輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后,再傳遞到車輪,以便使車輪在地面附著力的反作用下,產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力。微型電動(dòng)汽車的輪邊減速器將動(dòng)力從原動(dòng)機(jī)(此研究中即為輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī))直接傳遞給車輪,其主要功能是降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩,從而使原動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力能夠滿足電動(dòng)車的行車動(dòng)力需求。在對電動(dòng)汽車輪邊減速器的設(shè)計(jì)與研究中,將緊密結(jié)合整車性能的要求,并考慮與輪邊減速器相匹配的制動(dòng)系統(tǒng)、懸架、輪轂電機(jī)等裝置的布局與設(shè)計(jì)問題,借鑒不同型式的輪邊減速器結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)及參數(shù)選擇的合理性,利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù),對微型電動(dòng)汽車的輪邊減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。行星齒輪傳動(dòng)與普通定軸齒輪傳動(dòng)相比較,具有質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)比大、承載能力大以及傳動(dòng)平穩(wěn)和傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn);這些已被我國越來越多的機(jī)械工程技術(shù)人員所了解和重視。由于在各種類型的行星齒輪傳動(dòng)中均有效的利用了功率分流性和輸入、輸出的同軸性以及合理地采用了內(nèi)嚙合,才使得其具有了上述的許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。行星齒輪傳動(dòng)不僅適用于高速、大功率而且可用于低速、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械傳動(dòng)裝置上。它可以用作減速、增速和變速傳動(dòng),運(yùn)動(dòng)的合成和分解,以及其特殊的應(yīng)用中;這些功用對于現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)發(fā)展有著重要意義。因此,行星齒輪傳動(dòng)在起重運(yùn)輸、工程機(jī)械、冶金礦山、石油化工、建筑機(jī)械、輕工紡織、醫(yī)療器械、儀器儀表、汽車、船舶、兵器、和航空航天等工業(yè)部門均獲得了廣泛的應(yīng)用。1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家,如日本、德國、英國、美國和俄羅斯等,對行星齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用、生產(chǎn)和研究都十分重視,在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、傳動(dòng)性能、傳遞功率、轉(zhuǎn)矩和速度等方面均處于領(lǐng)先地位;并出現(xiàn)了一些新型的行星傳動(dòng)技術(shù),如封閉行星齒輪傳動(dòng)、行星齒輪變速傳動(dòng)和微型行星齒輪傳動(dòng)等早已在現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中獲得了成功的應(yīng)用。行星齒輪傳動(dòng)在我國已有了許多年的發(fā)展史,很早就有了應(yīng)用。然而,自二十世紀(jì)60年代以來,我國才開始對行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了較深入、系統(tǒng)的研究和試制工作。無論是在設(shè)計(jì)理論方面,還是在試制和應(yīng)用實(shí)踐方面,均取得了較大的成就,并獲得了許多的研究成果。近20年來,尤其是我國改革開放以來,隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,我國已從世界上許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國家引進(jìn)了大量先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和技術(shù),經(jīng)過我國機(jī)械科技人員不斷積極地吸收和消化,與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新地努力奮進(jìn),使得我國的行星傳動(dòng)技術(shù)有了迅速發(fā)展。目前,我國已有許多的機(jī)械設(shè)計(jì)人員開始研究分析和應(yīng)用上述的新型行星齒輪傳動(dòng)技術(shù),并期待著能有更大的突破。據(jù)有關(guān)資料介紹,人們認(rèn)為目前行星齒輪傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向如下:(1) 標(biāo)準(zhǔn)化、多品種 目前世界上已有50多個(gè)漸開線行星齒輪傳動(dòng)系列設(shè)計(jì),而且還演化出多種形式的行星減速器、差速器和行星變速器等多種產(chǎn)品。(2)硬齒面、高精度 行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪廣泛采用滲碳和淡化化學(xué)熱處理。齒輪制造精度一般均在6級以上。 (3)高轉(zhuǎn)速、大功率 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速傳動(dòng)中,如在高速汽輪傳動(dòng)中已獲得廣泛的應(yīng)用,其傳動(dòng)功率也越來越大。(4)大規(guī)格、大轉(zhuǎn)矩,在中低速、重載傳動(dòng)中,傳動(dòng)大轉(zhuǎn)矩的大規(guī)格的行星齒輪傳動(dòng)已有了較大的發(fā)展 。減速器的代號包括:型號、級別、聯(lián)接型式、規(guī)格代號、規(guī)格、傳動(dòng)比、裝配型式、標(biāo)準(zhǔn)號。其標(biāo)記符號如下:NNGW(N內(nèi)嚙合、G公用齒輪、W外嚙合)型;A單級行星齒輪減速器,B兩級行星齒輪減速器,C三級行星齒輪減速器;Z定軸圓柱齒輪,S螺旋錐齒輪,D底座聯(lián)接,F(xiàn)法蘭聯(lián)接,L立式行星減速器。第2章 行星齒輪的初步計(jì)算與選取2.1 已知條件畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求:設(shè)計(jì)一種微型電動(dòng)車用的輪邊減速器,是為電動(dòng)汽車的輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用,工作力矩較小,但因沒有主減速器而需要更大的減速比。大型車輛的輪邊減速器的結(jié)構(gòu)型式可以為電動(dòng)汽車的輪邊減速器提供參考,縮小結(jié)構(gòu)尺寸,而增大減速比,滿足輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。額定功率:3kw;額定轉(zhuǎn)速:3500rpm;最大轉(zhuǎn)矩:25NM;減速比:1:9;車輪半徑:260mm;載重量:1000kg;最高時(shí)速:50kmh;每天工作12h,使用壽命8年要求:1、設(shè)計(jì)說明書一份,1.5萬字以上;2、輪邊減速器裝配圖一張、齒輪、箱體等零件圖若干張,折合3張AO圖紙。 2.2設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1 選取行星輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求:給定傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)合理、緊湊。據(jù)各行星輪傳動(dòng)類型的傳動(dòng)比和工作特點(diǎn)可知2K-H型結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)比符合給定要求。其傳動(dòng)簡圖如圖2-1所示。、圖中太陽輪a輸入,行星架x輸出,內(nèi)齒圈b固定。圖2.1行星傳動(dòng)的傳動(dòng)簡圖2.2.2 行星輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算在確定行星輪傳動(dòng)的各輪齒數(shù)時(shí),除了滿足給定的傳動(dòng)比外,還應(yīng)滿足與其裝配有關(guān)的條件,即同心條件、鄰接條件和安裝條件。此外,還應(yīng)考慮到與其承載能力有關(guān)的其他條件。在給定傳動(dòng)比的情況下,行星輪傳動(dòng)的各輪齒數(shù)的確定方法有兩種:(一)、計(jì)算法;(二)、查表法。下面采用計(jì)算法來確定各輪齒數(shù):由公式3-28得=-1=4.46-1=3.46(見參考文獻(xiàn)2)(一般取38,在滿足的條件下為減小行星傳動(dòng)的徑向尺寸中心輪a和行星輪c的尺寸應(yīng)盡可能地小。)由公式3-29(見參考文獻(xiàn)2)得取=17則=3.64X17=61.88,圓整后取=61。根據(jù)同心條件可以求得行星輪的齒數(shù): 由公式3-30(見參考文獻(xiàn)2)得=22.44,圓整后取。所以,行星輪傳動(dòng)的各輪齒數(shù)分別為17,61,22。2.2.3初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有五個(gè):齒數(shù),模數(shù),壓力角,齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù),在確定上述基本參數(shù)后,齒輪的齒形及幾何尺寸就完全確定了。已知:齒輪的幾何尺寸計(jì)算如下:(見參考文獻(xiàn)2)分度圓直徑: 齒頂高:外嚙合副內(nèi)嚙合副 齒根高:全齒高: 輪 輪 輪 齒頂圓直徑: 輪 輪 輪 齒根圓直徑: 輪 輪 輪基圓直徑: 輪 輪 輪中心距:副 副 齒頂圓壓力角:a 輪 b輪 c輪 2.3本章小結(jié) 這一章主要對本論文中的一些常規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)了計(jì)算,選取了行星輪傳動(dòng)的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡圖,初步計(jì)算了齒輪的主要參數(shù)。第3章 裝配條件及傳動(dòng)效率的計(jì)算3.1裝配條件的驗(yàn)算在確定行星齒輪傳動(dòng)的各輪齒數(shù)時(shí),除了滿足給定的傳動(dòng)比外,還應(yīng)滿足與其裝配有關(guān)的條件,即同心條件、鄰接條件和安裝條件。此外,還要考慮到與其承載能力有關(guān)的其他條件。(1)鄰接條件 由多個(gè)行星輪均勻?qū)ΨQ地布置在太陽輪和內(nèi)齒輪之間的行星傳動(dòng)設(shè)計(jì)中必須保證相鄰兩個(gè)行星輪齒頂之間不得相互碰撞,這個(gè)約束稱之為鄰接條件。按公式(3-7)(見參考文獻(xiàn)2)驗(yàn)算其鄰接條件,即式中 np 行星輪個(gè)數(shù); aac a-c嚙合副的中心距; dac 行星輪的齒頂圓直徑。已知代入上式可得即滿足鄰接條件。(2)同心條件 對于2K-H型行星傳動(dòng),三個(gè)基本構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸線必須重合于主軸線,即由中心輪和行星輪組成的所有嚙合副實(shí)際中心距必須相等,稱之為同心條件。按公式(3-8a)(見參考文獻(xiàn)2)驗(yàn)算同心條件,即已知即滿足同心條件。(3)安裝條件 在行星傳動(dòng)中,幾個(gè)行星輪能均勻裝入并保證中心論正確嚙合應(yīng)具備的齒數(shù)關(guān)系和切齒要求,稱之為裝配條件。按公式(3-20)(見參考文獻(xiàn)2)驗(yàn)算安裝條件,即(整數(shù))已知即滿足安裝條件。3.2傳動(dòng)效率的計(jì)算按照表5-1(見參考文獻(xiàn)2)或5-2(見參考文獻(xiàn)2)中所對應(yīng)的效率計(jì)算公式計(jì)算:按公式(5-36) (見參考文獻(xiàn)2)計(jì)算如下:對于嚙合副(a-c):齒頂圓壓力角: 對于嚙合副(c-b):齒頂壓力角: 根據(jù)公式(5-37)(見參考文獻(xiàn)2) 得 取(行星齒輪傳動(dòng)中大都采用滾動(dòng)軸承,摩擦損失很小故可忽略)可見,該行星傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較高,可滿足短期間斷工作方式的使用要求。 行星齒輪傳動(dòng)功率分流的理想受力狀態(tài)由于受不可避免的制造和安裝誤差,零件變形及溫度等因素的影響,實(shí)際上是很難達(dá)到的。若用最大載荷Fbtamax與平均載荷Fbta之比值Kp來表示載荷不均勻系數(shù),即Kp=Fbtamax/FbtaKp值在的范圍內(nèi)變化,為了減小載荷不均勻系數(shù),便產(chǎn)生了所謂的均載機(jī)構(gòu)。均載機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì),對能否充分發(fā)揮行星傳動(dòng)的優(yōu)越性有這極其重要的意義。 均載機(jī)構(gòu)分為基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)、采用彈性元件的均載機(jī)構(gòu)和杠桿聯(lián)動(dòng)式均載機(jī)構(gòu)。在選用行星齒輪傳動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)時(shí),根據(jù)該機(jī)構(gòu)的功用和工作情況,應(yīng)對其提出如下幾點(diǎn)要求。(1) 均載機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上應(yīng)組成靜定系統(tǒng),能較好的補(bǔ)償制造和裝配誤差及零件的變形,且使載荷分布不均勻系數(shù)K值最小。(2) 均載機(jī)構(gòu)的補(bǔ)償動(dòng)作要可靠、均載效果要好。為此,應(yīng)使均載構(gòu)件上所受的力較大,因此,作用力大才能使其動(dòng)作靈敏、準(zhǔn)確。(3) 在均載過程中,均載構(gòu)件應(yīng)能以較小的自動(dòng)調(diào)整位移量補(bǔ)償行星齒輪傳動(dòng)存在的制造誤差。(4) 均載機(jī)構(gòu)應(yīng)制造容易,結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、布置方便,不得影響到行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)性能。(5) 均載機(jī)構(gòu)本身的摩擦損失應(yīng)盡量小,效率要高。(6) 均載機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一定的緩沖和減振性能,至少不應(yīng)增加行星齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲。在本設(shè)計(jì)中采用了中心輪浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)。太陽輪通過雙齒或單齒式聯(lián)軸器與高速軸相聯(lián)實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)(如圖 2-2 所示),前者既能使行星輪間載荷分布均衡,又能使嚙合齒面沿齒寛方向的載荷分布得到改善;而后者在使行星輪間載荷均衡過程,只能使太陽輪軸線偏斜,從而使載荷沿齒寛方向分布不均勻,降低了傳動(dòng)承載能力。這種浮動(dòng)方法,因?yàn)樘栞喼亓啃?,浮?dòng)靈敏,結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,便于安裝,應(yīng)用廣泛。根據(jù)行星傳動(dòng)的工作特點(diǎn)、傳遞扭矩的大小和轉(zhuǎn)速的高低等情況對其進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先應(yīng)該確定太陽輪a的結(jié)構(gòu),因?yàn)樗闹睆絛較小,所以輪a應(yīng)該采用軸齒輪的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樵谠撛O(shè)計(jì)中采用了中心論浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)因此它的軸與浮動(dòng)齒輪聯(lián)軸器的外齒半聯(lián)軸套制成一體或連接(如圖2-3)。且按該行星傳動(dòng)的扭矩初步估算輸入軸的直徑da,同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了便于軸上零件的拆裝,通常將軸制成階梯形??傊跐M足使用要求的情況下,軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡單,以便于加工制造(詳見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算)。 a) b)圖3.1齒輪聯(lián)軸器內(nèi)齒輪做成環(huán)形齒圈,在該設(shè)計(jì)中內(nèi)齒輪是用鍵在圓周方向上實(shí)現(xiàn)固定的。行星輪通過兩個(gè)軸承來支撐,由于軸承的安裝誤差和軸的變形等而引起的行星輪偏斜,則選用具有自動(dòng)調(diào)心性能的球面滾子軸承是較為有效的。(但是只有在使用一個(gè)浮動(dòng)基本構(gòu)件的行星輪傳動(dòng)中,行星輪才能選用上述自動(dòng)調(diào)心軸承作為支撐。)行星輪心軸的軸向定位是通過螺釘固定在輸出軸上實(shí)現(xiàn)的。行星架的結(jié)構(gòu)選用了剛性比較好的雙側(cè)板整體式結(jié)構(gòu),與輸出軸法蘭聯(lián)接,為保證行星架與輸出軸的同軸度,行星架時(shí)應(yīng)與輸出軸配做,并且用兩個(gè)對稱布置得銷定位。行星架靠近輸入軸的一端采用一個(gè)向心球軸承支撐在箱體上。轉(zhuǎn)臂上各行星輪軸孔與轉(zhuǎn)臂軸線的中心距極限偏差fa可按公式(9-1)(見參考文獻(xiàn)2)計(jì)算?,F(xiàn)已知嚙合中心距a=97.5mm,則取圖 3.2太陽輪各行星輪軸孔的孔距相對偏差的1/2,即在對所設(shè)計(jì)的行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了其嚙合參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算,驗(yàn)算其轉(zhuǎn)配條件,且進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后,繪制該行星齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖(即裝配圖),如下圖2-4圖3.3行星減速箱結(jié)構(gòu)圖3.3減速器的潤滑和密封(1)齒輪采用油池潤滑,常溫條件下潤滑油的粘度按表7-2-81選用(見參考文獻(xiàn)11)。(2)軸承采用飛濺潤滑,但每當(dāng)拆洗重裝時(shí),應(yīng)注入適量的(約占軸承空間體積1/3)鈣鈉基潤滑脂。(3)減速器的密封,減速器的剖分面,陷入式端蓋四周和視孔蓋等處應(yīng)涂以密封膠。3.4本章小結(jié) 這一章主要對減速器的裝配條件和傳動(dòng)效率進(jìn)行了計(jì)算,確定了減速器的潤滑和密封。第4章 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算4.1 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算4.2校核其齒面接觸強(qiáng)度(1)確定使用系數(shù)KA 查表6-7(見參考文獻(xiàn)2)得KA=1.1(工作機(jī)中等沖擊,原動(dòng)機(jī)輕微沖擊的情況下)(2)確定動(dòng)載荷系數(shù)KV取功率P=45KW,na=377.1r/min已知d1=85mm,有公式(6-57)(見參考文獻(xiàn)2)得計(jì)算動(dòng)載荷系數(shù)kv由公式(6-58)(見參考文獻(xiàn)2)得取傳動(dòng)精度系數(shù)為7即c=6,B=025(7-5)0.667=0.817A=50+56(1-B)=60.248所以kv=1.17.(3)齒向載荷分布系數(shù)因?yàn)樵?K-H行星齒輪傳動(dòng)的內(nèi)齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于1,所以。(4)齒間載荷分配系數(shù)查表6-9(見參考文獻(xiàn)2)得(5)行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)查圖7-19(見參考文獻(xiàn)2)取 由公式7-12得(見參考文獻(xiàn)2)?。?)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖6-9(見參考文獻(xiàn)2)得(7)彈性系數(shù)查表6-10(見參考文獻(xiàn)2)得 (8)重合度系數(shù)已知a-c副 ,b-c副所以(9)螺旋角系數(shù)(10)試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限查圖6-14(a)(見參考文獻(xiàn)2)得(11)最小安全系數(shù)查表6-11(見參考文獻(xiàn)2)得(12)接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)a-c:用表6-13(見參考文獻(xiàn)2)得查表6-12(見參考文獻(xiàn)2)得c-b:由表6-12(見參考文獻(xiàn)2)得(13)潤滑油膜影響系數(shù)查圖6-17(見參考文獻(xiàn)2)取查圖6-18(見參考文獻(xiàn)2)取查圖6-19(見參考文獻(xiàn)2)取;(14)齒面硬化系數(shù)已知條件中給定硬度為45-56HRC,取=1.0;(15)尺寸系數(shù)查表6-15(見參考文獻(xiàn)2)得=0.9997a-c副:許用接觸應(yīng)力 齒面接觸應(yīng)力 ,a-c副滿足齒面接觸強(qiáng)度的要求。c-b副:許用接觸應(yīng)力 齒面接觸應(yīng)力 ,c-b副滿足齒面接觸強(qiáng)度的要求。4.3校核其齒跟彎曲強(qiáng)度(1)彎曲強(qiáng)度計(jì)算中的切向力Ft,使用系數(shù)KA和動(dòng)載荷系數(shù)KV與接觸強(qiáng)度計(jì)算相同,即;(2)齒向載荷分布系數(shù)=1;(3)齒間載荷分配系數(shù)查表6-9(見參考文獻(xiàn)2)得(4)齒形系數(shù)查圖6-22(見參考文獻(xiàn)2)得(5)應(yīng)力修正系數(shù)查圖6-23(見參考文獻(xiàn)2)得(6)重合度系數(shù)按公式(6-75)(見參考文獻(xiàn)2)計(jì)算,即(7)螺旋角系數(shù)查圖6-25(見參考文獻(xiàn)2)得(8)齒輪的彎曲疲勞極限查圖6-29(見參考文獻(xiàn)2)得(9)彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)由公式(6-13) (見參考文獻(xiàn)2)得由公式(6-16) (見參考文獻(xiàn)2)得(10)彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)由表6-17(見參考文獻(xiàn)2)得(11)相對齒根圓敏感系數(shù)由圖6-33(見參考文獻(xiàn)2)查得(12)相對齒根表面狀況系數(shù)由表6-18(見參考文獻(xiàn)2)得(13)最小安全系數(shù)由表6-11(見參考文獻(xiàn)2)查得副 許用齒根應(yīng)力 齒根應(yīng)力 副滿足齒根彎曲強(qiáng)度的要求。副 許用齒根應(yīng)力 齒根應(yīng)力 副滿足齒根彎曲強(qiáng)度的要求。4.4 本章小結(jié) 這一章主要對行星齒輪的傳動(dòng)配齒、齒輪的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算,包括齒輪強(qiáng)度的驗(yàn)算、校核齒面的接觸強(qiáng)度、校核齒根的彎曲強(qiáng)度。 第5章 減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算行星架是行星傳動(dòng)中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而重要的構(gòu)件。當(dāng)行星架作為基本構(gòu)件時(shí),它是機(jī)構(gòu)中承受外力矩最大的零件。因此行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量對行星輪間的載荷分配以及傳動(dòng)裝置的承載能力、噪聲和振動(dòng)等有重大影響。5.1.1行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行星架的常見結(jié)構(gòu)形式有雙臂整體式、雙臂裝配式和單臂式三種。在制造工藝上又有鑄造、鍛造和焊接等不同形式。雙臂整體式行星架結(jié)構(gòu)剛性較好,采用鑄造和焊接方法可得到與成品尺寸相近的毛坯,加工余量小。鑄造行星架常用于批量生產(chǎn)地中、小型行星減速器中,如用鍛造,則加工余量大,浪費(fèi)材料和工時(shí),不經(jīng)濟(jì)。焊接行星架通常用于單件生產(chǎn)的大型行星傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中。該設(shè)計(jì)選用雙臂式整體行星架(軸與行星架法蘭連接),如圖3-1所示 圖5.1行星架5.1.2行星架結(jié)構(gòu)計(jì)算(見參考文獻(xiàn)1)當(dāng)兩側(cè)板不裝軸承時(shí): 取 取連接板的內(nèi)圓半徑 取行星架厚度為內(nèi)齒輪寬度(b=52mm)行星架外徑 取5.2齒輪聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 齒輪聯(lián)軸器是用來聯(lián)接同軸線的兩軸,一同旋轉(zhuǎn)傳遞轉(zhuǎn)矩的剛性可移式機(jī)構(gòu),基本形式見圖3-2.圖5.2齒輪聯(lián)軸器1外齒軸套 2端蓋 3內(nèi)齒圈 齒輪聯(lián)軸器是漸開線齒輪應(yīng)用的一個(gè)重要方面,一般由參數(shù)相同的內(nèi)外齒輪副相互配合來傳遞轉(zhuǎn)矩,并能補(bǔ)償兩軸線間的徑向、軸線傾斜的角位移,允許正反轉(zhuǎn)。沿分度圓(如圖3-3所示)位置剖切外齒,剖切面得齒廓為直線時(shí),稱之為直齒聯(lián)軸器;齒廓為腰鼓形曲線時(shí),稱之為鼓形齒聯(lián)軸器。齒輪聯(lián)軸器的內(nèi)齒圈都用直齒。鼓形齒聯(lián)軸器的主要特點(diǎn):(1)外齒輪齒厚中間厚兩端薄,允許兩軸線有較大的角位移,一般設(shè)計(jì)為,特殊的設(shè)計(jì)在以上也能可靠地工作。 (2)能承受較大的轉(zhuǎn)矩和沖擊載荷,在相同的角位移時(shí),比直齒聯(lián)軸器的承載能力高15-20,外形尺寸小。(3)易于安裝調(diào)整。AAAA 圖5.3 加工鼓形齒常用滾齒法和插齒法,用磨齒和剃齒法也可獲得一定得鼓形量。齒輪聯(lián)軸器的外齒半聯(lián)軸套和太陽輪做成一體,直徑較小而承受轉(zhuǎn)矩較大情況下常取,并設(shè)計(jì)成鼓形齒。已知內(nèi)齒圈寬度(見參考文獻(xiàn)1) 取 取聯(lián)軸器外殼的壁厚為: 取5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素:軸在機(jī)器中的安裝位置及形式;軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法;載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況;軸的加工工藝等等。5.3.1輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提,它決定軸的基本形式。所謂裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。如圖2-4中的裝配方案是軸承、套筒、軸承、軸承端蓋依次從軸右端向左裝。(2)軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向和周向的相對運(yùn)動(dòng),軸上零件出了游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外,都必須進(jìn)行軸向和周向定位,以保證其準(zhǔn)確的工作位置。1軸上零件的軸向定位是以套筒、軸承端蓋和軸承蓋來保證的;2軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位的零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等。(3)各軸段直徑和長度的確定1按扭矩計(jì)算軸徑軸的材料選用40Gr,則查表15-3(見參考文獻(xiàn)5)得計(jì)算軸的直徑:有公式(15-2)(見參考文獻(xiàn)5)得取2初步確定各軸段直徑和長度如圖3-4所示圖5.4輸入軸(4)軸上零件的選擇1軸承的選擇 2鍵的選擇 (見參考文獻(xiàn)7表14-1)bxh=16x10,L=70mm5.3.2輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)擬定軸上零件的裝配方案如圖2-4中的裝配方案是行星架、軸承和軸承蓋,依次從軸左端向右裝。(2)軸上零件的定位1軸上零件的軸向定位是以定位軸肩、軸承端蓋和軸承蓋來保證的;2軸上零件的周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位的零件有鍵、和過盈配合等。(3)各軸段直徑和長度的確定1按扭矩計(jì)算軸徑選用的原動(dòng)機(jī)為p=45kw,n=377.1, 根據(jù)公式(15-2)(見參考文獻(xiàn)5)得 取。2初步確定各軸段直徑和長度如圖3-5所示(4)軸上零件的選擇1軸承的選擇 (見參考文獻(xiàn)4)2鍵的選擇 (見參考文獻(xiàn)7表14-1)bxh=25x14,L=50mm(a)(b)圖5.5輸出軸5.4鑄造箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算(見參考文獻(xiàn)1)鑄造機(jī)體的壁厚:查表7.5(見參考文獻(xiàn)1)得下列計(jì)算均按表7.5-16(見參考文獻(xiàn)1)算:機(jī)體壁厚: 前機(jī)蓋壁厚: 后機(jī)蓋壁厚: 機(jī)蓋法蘭凸緣厚度:加強(qiáng)肋厚度: 加強(qiáng)肋的斜度為2.機(jī)體寬度: 機(jī)體機(jī)蓋緊固螺栓直徑:軸承端蓋螺栓直徑: 底腳螺栓直徑: 機(jī)體底座凸緣厚度: 取地腳螺栓孔的位置: 取 取5.5 本章小結(jié)這一章主要進(jìn)行了輪邊減速器的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算,包括對行星架和齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)和計(jì)算、以及輸入輸出軸和鑄造箱體的設(shè)計(jì)和計(jì)算。結(jié) 論1.結(jié)論本論文鑒于近年來隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,全球汽車總保有量不斷增加,汽車所帶來的環(huán)境污染、能源短缺,資源枯竭等方面的問題越來越突出。日益嚴(yán)重的石油危機(jī)與人們環(huán)保意識的加強(qiáng),對汽車工業(yè)的發(fā)展提出了極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,以開發(fā)和推廣電動(dòng)車,多種代用燃料汽車為主要內(nèi)容的”綠色汽車”工程已在世界范圍內(nèi)展開。而電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置比傳統(tǒng)燃油汽車有著更大的靈活性,由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所在位置以及動(dòng)力傳遞方式的不同,通??梢苑譃榧袉坞姍C(jī)驅(qū)動(dòng)、多電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)等型式。其中獨(dú)立電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車由于其控制方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn),成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)型式研究的新方向。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火經(jīng)離合器、變速器和分動(dòng)器把動(dòng)力傳遞到前、后橋的主減速器,再從主減速器的輸出端傳遞到輪邊減速器及車輪,以驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在這一過程中,輪邊減速器的工作原理就是把主減速器傳遞的轉(zhuǎn)速和扭矩經(jīng)過其降速增扭后,再傳遞到車輪,以便使車輪在地面附著力的反作用下,產(chǎn)生較大驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)如上所說的問題,本文對微型電動(dòng)汽車所用的輪邊減速器進(jìn)行了設(shè)計(jì),至此論文所設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下:(1)、行星齒輪減速器齒輪幾何尺寸計(jì)算;(2)、減速器各級齒輪的校核;(3)、軸承選取及壽命計(jì)算;(4)、軸的設(shè)計(jì);(5)、箱體設(shè)計(jì),并解決了如下問題:(1)設(shè)計(jì)一個(gè)符合所給參數(shù)的車用輪邊減速器;(2)對輪邊減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局,在滿足功能的同時(shí)盡量減少了零件數(shù);(3)使得傳動(dòng)系統(tǒng)簡化,盡量使所設(shè)計(jì)的減速器有較好的傳動(dòng)性能;(4)使輪邊減速器的重量及體積減小、節(jié)省材料;(5)對所設(shè)計(jì)的輪邊減速器尺寸參數(shù)相關(guān)校核;(6)使輪邊減速器的重量及體積減小、節(jié)省材料。2.進(jìn)一步工作探索的方向 通過這一段時(shí)間的工作學(xué)習(xí),本文的研究取得了一定的結(jié)果,但是由于本人專業(yè)水平有限且時(shí)間倉促,研究中難免存在一些不完善之處。在當(dāng)前工作的基礎(chǔ)上,今后可以在以下方面繼續(xù)展開研究與探索:(1)為了實(shí)現(xiàn)輪邊減速器與電動(dòng)汽車的匹配,在與輪邊減速器相聯(lián)接的懸架及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化分析需要更完善,例如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)化分析;(2)補(bǔ)充對輪邊減速器橋殼的優(yōu)化分析,進(jìn)行滿足強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)要求下的輕量化;(3)補(bǔ)充行星齒輪傳動(dòng)部分及輪邊減速器整體動(dòng)力學(xué)分析,研究振動(dòng)、噪聲問題; (4)加強(qiáng)對輪邊減速器的齒輪傳動(dòng)以及其他部分的優(yōu)化,在滿足要求的前提下盡量減少用量,以達(dá)到節(jié)省成本的目的。參考文獻(xiàn)1.齒輪手冊委員會.齒輪手冊上冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社20002.饒振綱.行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2003.7 3.廖念釗等.互換性與技術(shù)測量.北京.中國計(jì)量出版社.2007.64.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.滾動(dòng)軸承.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2007.35.濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.北京.高等教育出版社.2006.56.馮開平、左宗義.畫法幾何與機(jī)械制圖.廣州.華南理工大學(xué)出版社.2001.97.王昆.機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).北京.高等教育出版社.19968.陳宏鈞等.典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)例.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004.89.孫本緒、熊萬武.機(jī)械加工余量手冊.北京.國防工業(yè)出版社.1999.1110.趙家齊.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京.機(jī)械工業(yè)出版社11.江耕華、胡來瑢、陳啟松主編.機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊.煤炭工業(yè)出版社12.孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊.第2卷.機(jī)械工業(yè)出版社.1991.913. 銀保.汽車輪邊減速器.湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005.614. 汪振曉,李增輝.輪邊差速器總成的設(shè)計(jì).汽車科技.2008.215. 余志生.汽車?yán)碚揗.機(jī)械工業(yè)出版社,198716. 藏杰,閻巖.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社,2005.8致 謝經(jīng)過近半年的忙碌和工作,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲,作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì),由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有知道老師的督促指導(dǎo),以及一起工作的同學(xué)們的支持,想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在論文寫作過程中,得到了安永東老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成,安老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。除了敬佩安老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在這段時(shí)間里,不管是學(xué)習(xí)上還是生活上,安老師都給了我精心的指導(dǎo)和熱心的關(guān)懷。他深厚的學(xué)術(shù)功底,寬厚的待人之道,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,誨人不倦的師者風(fēng)范,時(shí)刻激勵(lì)著我,教育著我,將使我受益終生在此謹(jǐn)向安老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際,我的心情久久無法平靜,從開始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成,有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助,在這里請接受我誠摯的謝意!最后衷心地感謝在百忙中抽出時(shí)間來為我審閱設(shè)計(jì)的各位老師附 錄 汽車總質(zhì)量 kg 重力加速度 N/kg 道路最大阻力系數(shù) 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑 mm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 Nm 主減速比 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 一檔傳動(dòng)比 汽車滿載載荷 N 路面附著系數(shù) 第一軸與中間軸的中心距 mm 中間軸與倒檔軸的中心距 mm 第二軸與中間軸的中心距 mm 中心距系數(shù) 直齒輪模數(shù) 斜齒輪法向模數(shù) 齒輪壓力角 斜齒輪螺旋角 齒輪寬度 mm 齒輪齒數(shù) 齒輪變位系數(shù) 齒輪彎曲應(yīng)力 MPa 齒輪接觸應(yīng)力 MPa 齒輪所受圓周力 N 軸向力 N 徑向力 N 計(jì)算載荷 Nm 應(yīng)力集中系數(shù) 摩擦力影響系數(shù) 齒輪材料的彈性模量 MPa 重合度影響系數(shù) 主動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 mm 從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 mm 主動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mm 從動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mm 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 軸的抗扭截面系數(shù) 軸的材料的剪切彈性模量 MPa 軸截面的極慣性矩 垂直面內(nèi)的撓度 mm 水平面內(nèi)的撓度 mm34
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