轮边驱动系统轮边减速器设计

目录摘要 ⑧弯曲强度平安系数5轮边减速器行星齿轮传动的均载机构选取在行星齿轮传动结构中，因为采用了多个〔np≥2〕的行星轮传动，所以使其具有结构紧凑、质量轻、体积小、承载能力大等优点，但是因为输入齿轮，即太阳轮传到每个行星轮的载荷分布不均匀，这可能有时在行星齿轮传动过程中，载荷集中在某一个行星轮上，而其他行星轮闲置，从而造成传动出现事故，为了解决这种载荷分配不均匀性的问题，在设计制造过程中出现了多种均载机构。所谓行星齿轮间载荷分布均匀，就是指输入的中心转轮传递给行星轮的啮合作用力的大小相等，目前国内外采用较多的均载机构主要由以下几种：1.根本构件浮动的均载机构中心轮浮动中心轮浮动一般采用齿轮联轴器作为均载机构，在传动过程中，由于齿轮联轴器可以对中心论在径向上自动补偿作用，从而可以使其在传动过程中各个啮合作用力相等。内齿轮浮动内齿轮浮动实现方式是通过双齿联轴器将机体与内齿轮连接，从而使内齿轮浮动。行星架浮动行星架浮动一般一般也是通过双齿联轴器将行星架与上下速连接实现浮动。图5.1太阳轮浮动Fig5.1Sunwheelfloating图5.2内齿轮浮动Fig5.2Internalgearfloating比照分析三种浮动方式的特点，采用太阳轮浮动，均载机构易于制造，且结构相对简单，在行星齿轮np=3时其均载效果较好；采用内齿轮浮动，可以使均载机构结构紧凑，轴向尺寸小；采用行星架浮动，虽然因受力较大而有利于浮动，但是由于自重过大，产生离心力较大，影响浮动效果，所以不适合本设计。本设计采用轴向尺寸小的内齿轮浮动，并用弹性销与机体连接。如下列图：图5.3内齿轮浮动Fig5.3Internalgearfloating6各传动轴的结构设计与强度校核6.1电机轴设计根据轮边减速器结构特点，对电机轴材料，结构有一定要求，首选按扭转强度条件计算电机轴直径，这里选电机轴材料为40Cr，那么电机轴直径其中：—与材料有关的系数，查表15-3，。P—电机额定功率，P=3.5KW。n—电机额定转速，n=3500r/min。那么考虑电机轴与太阳轮采用花键连接，对电机轴适当放大，取d=14mm。6.2行星轴设计行星轴的轴径与行星轮的轴承选取有关，而行星轮的孔内径直径也与轴承有关，但孔内径边缘距离齿根的最小厚度一般不小于全齿高的1.2-1.4倍，即模数的3倍左右。初算内孔边缘最小直径d，，那么d=39.38mm。那么。由计算结果可以确定所选轴承最小外径应，查机械设计手册深沟球轴承的根本尺寸与数据，满足的轴承有较多，但考虑轴承还要受弯矩作用，所以在满足条件的情况下，应尽量选择较大的轴承。根据工业应用实践，行星轮内孔设置的轴承直径一般满足一下范围：0.3*行星齿轮分度圆直径，那么。0.7*行星齿轮分度圆直径，那么。查机械设计手册6，选用轴承代号为61902的深沟球轴承，其中，，。按行星轴的心轴弯矩进行校核，最小轴径满足。其中：M—心轴弯矩值，因为在轴上齿轮为直齿轮，不受轴向力，所以弯矩。—许用弯曲应力，对于材料为40Cr的心轴，。那么，所以行星轮心轴满足强度要求。6.3输出轴设计输出轴承载的转矩较大，其强度要求也较高，首先根据扭转强度强度条件，估算输出轴最小轴径。其中：—与材料有关的系数，查表15-3，轴用材料为38SiMnMo,。P—输出轴功率，P=3.5KW。n—输出轴转速，。那么。考虑冲击，花键等因素，将轴尺寸适当放大，取。7减速器润滑与密封由于轮边驱动系统工作平稳要求较高；工作环境差，驱动系统承受冲击载荷，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不同，以及设计上要求使用寿命长等工作特点，所以保证充分润滑条件对轮边驱动系统传动齿轮箱具有十分重要的意义。良好的润滑能够对齿轮和轴承起到足够的保护作用，从而保证齿轮和轴能正常的工作和具有较高的寿命，所以在设计齿轮箱时，其的润滑方式也非常重要，不容无视。同时良好的密封，也起到关键作用。轮边驱动系统在工作过程中，齿轮由于工作环境的不同，常发生点蚀、齿轮折断和胶合等失效形式；通常，闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种，一般根据齿轮的圆周速度来确定采用哪种润滑方式。一般来说，当齿轮的圆周速度小于12m/s时，常将齿轮浸入油池进行润滑。由于行星齿轮传动系统的转速较低，且齿轮的半径较小，转速低，因此采用浸油润滑，为了减少润滑油更换次数，适当地增加齿轮浸油深度，使其在10-20mm之间。同时由于所设计的行星齿轮传动系统所承受的载荷较低，所以采用中载荷工业齿轮油。8轮边驱动系统三维建模与仿真Pro/ENGINEER三维实体建模设计系统是美国参数技术公司〔简称PTC〕的产品，PTC公司提出的单一数据库、参数化。基于特征和完美关联的概念从根本上改变了机械CAD/CAE/CAM的传统概念，这种全新的设计理念已经成为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准。使用计算机仿真的好处在于完善设计，防止出现错误，是设计师用来检验自己的设计是否正确的手段之一，另外运动方针也可以用来模拟运动，以及进行相关的力学性能分析等，同时运动仿真还能相当程度的减少产品试加工时的本钱投入，缩短设计周期。8.1驱动系统齿轮零件建模在Pro/ENGINEER实体建模中，对于齿轮建模，已经参数化，这样的优点在于：对于不同的齿轮，假设只是改变齿轮齿数，模数等参数，那么只需在软件中改变相应的参数即可得到新的模型，而不需要重新建模，大大减少设计时间。齿轮建模过程大致如下：单击菜单栏中“工具〞-参数，在参数对话框里填入如下参数图8.1.1参数对话框Fig8.1.1Parametersdialogbox完成齿轮根本圆绘制后，为齿轮添加“关系〞，单击菜单栏“工具〞-关系图8.1.2关系对话框Fig8.1.2Relationshipdialogbox在对话框中添加分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径和基圆直径关系式，并与图形上尺寸关联，确定后再生，即可得到新的根本圆尺寸。然后再分别创立齿轮轮廓线、齿顶圆实体特征、齿廓曲线等特征，完成一个齿廓后圆周阵列即可得到一个完整的齿轮模型。下列图分别为太阳轮模型、行星轮模型和内齿圈模型。图8.1.3太阳轮Fig8.1.3Sunwheel图8.1.4行星轮Fig8.1.4Planetarywheel图8.1.5内齿轮Fig8.1.5Internalgear8.2行星架建模分析行星架主要是旋转体，所以首先利用旋转特征来完成主要外形建模，首先建立旋转草图，草图尺寸如下图8.2.1行星架草图Fig8.2.1Theplanetaryframesketch旋转成型后，要将模型内部多余局部切除，利用拉伸切除命令，分别将行星轴孔、内部多余材料切除，然后拉伸出花键，最后倒角，完成建模，行星架模型如下图8.2.2行星架Fig8.2.2Planetaryframe8.3壳体与端盖建模轮边驱动系统壳体、端盖、行星轴主要是旋转体，所以可以按上述方法，分别首先建立草图，然后旋转得到所需模型。图8.3.1壳体Fig8.3.1Shell图8.3.2左端盖Fig8.3.2Theleftendcover图8.3.4右端盖Fig8.3.4Therightendcover图8.3.5轴承端盖Fig8.3.5Bearingendcover图8.3.6行星轴Fig8.3.6Planetaryshaft8.4总装配爆炸模型轮边减速器的装配根本上都是轴向安装，在对装配模型进行爆炸处理时，首选轴向爆炸，其爆炸图如下：图8.4.1爆炸图Fig8.4.1Explosion8.5轮边驱动系统运动仿真对于轮边驱动系统运动仿真，主要的目的是查看系统设计结构是否合理，零件是否存在干预，是否能够到达初期运动要求。8.5.1运动仿真建模轮边驱动系统主要运动部件是NGW型行星齿轮的啮合传动，所以运动仿真的建模，主要是行星齿轮传动的齿轮啮合建模，在pro/E中，齿轮啮合仿真，是通过定义齿轮连接完成的。在翻开装配模型后，选择应用程序-机构，翻开运动仿真界面，然后选择定义齿轮副连接，如下列图。图8.5.1齿轮副定义Fig8.5.1Geardefinition分别按要求对相啮合的齿轮副定义要素，同时注意旋转方向，定义完成后定义电机运动参数，即可进行运动仿真。仿真如下：图8.5.2运动仿真Fig8.5.2Motionsimulation通过运动仿真，可以观察各零件并没有发生干预等问题，满足初期运动条件，说明设计相对合理。9总结本文首先介绍了电动汽车轮边驱动系统的开展背景、意义和轮边驱动系统技术在国内外开展现状；对轮边驱动系统结构形式做了简要介绍。本小型电动车用轮边减速器设计中采用一级NGW行星齿轮传动设计方案，对传动系统的主要零部件〔齿轮、轴、轴承〕进行了的严格设计、选择和校核。并对设计方案建立模型，运用Pro/ENGINEER进行运动仿真。在历时几月的时间里本人主要为本论文做了以下工作：查阅相关文献，充分了解电动汽车用轮边减速器的开展背景，当前国内外开展现状和开展方向。2〕根据的输入输出转速计算出总的传动比，并对传动比进行了分配；根据功率计算出各轴传递的转矩；根据轮边减速器的工作要求确定了减速器的传动形式为一级NGW行星齿轮传动；根据强度条件设计了轮边减速系统的各详细参数；3〕进行了各级齿轮的结构设计，各级轴的结构设计，各级轴承的选取，润滑系统的选取，还有各主要零部件强度校核并进行建模运动仿真；4〕根据设计计算结果绘制了小型电动车用轮边减速驱动系统零件图和总装配图。以上内容为本学期毕业设计的主要工作，由于时间和本人知识的限制，内容中尚有一些不完善的地方，恳请老师提出指正。参考文献[1]吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006.5.[2]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.5.[3]江先宝.微型电动汽车用轮边驱动系统的设计与研究[A],2021.03.[4]饶振刚.行星齿轮传动设计[M].北京：化学工业出版社，2003.7.[5]马从谦.渐开线行星齿轮传动设计[M].北京：机械工业出版社，1987.10.[6]数字化手册编委会.机械设计手册〔新编软件版〕.[7]李征，周荣.电动汽车驱动电机选用方法[J].汽车技术，2007.03.04.[8]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理(第七版)[M].北京：高等教育出版社，2006.3[9]陈桦，范晓斌，徐文杰．基于Pro／E二次开发的零件参数化设计系统的研究[J]．机械设计与制造，2021(11)：73-75．[10]王玉新．三维虚拟环境下的机械产品概念设计[J]．中国机械工程，2001，(12)：24-27.[11]高秀华．机构三维动态设计仿真技术[M]．北京：化学工业出版社，2003.[12]廖华美．基于Pro／E的虚拟样机技术在半自动装订机设计中的应用[J]．机械设计与制造，2005，(8)：l38～139.[13]SHIMIZU，H，TransportationandsafetyinJapan：Multi-purposeelectricvehicle“KAZ〞,InternationalAssociationofTraffic&SafetySciences.V01.25No.2．[14]Keiich