轮边驱动系统-轮边减速器设计

摘要随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，研究开发清洁、节能和安全的汽车成为汽车工业发展的方向。

其中电动汽车具有行驶过程中零排放、能源利用多元化和高效化以及方便实现智能等优点，使之成为新型汽车研发的重点之一。

本文以减速型电动轮驱动电动汽车的优势为出发点，设计了利于电动汽车使用减速型电动轮的轮边减速装置，对轮边减速器的结构进行了设计、研究，增强了电机内转子驱动型电动轮在电动汽车上的应用能力。

以行星齿轮系为轮边减速器的减速传动形式，在减速传动链的设计中，引入了均载设计来提升行星齿轮传动的优势；出于减小轮边减速器的重量及体积、节省材料的目的，对轮边减速器的行星传动系统进行了以体积为目标的优化设计；为便于制动装置及轮毂与轮边减速器安装，设计了轮毂支承件，在满足功能的同时也减少了零件数目；轮边减速器桥壳的巧妙设计使减速器及其轮毂支承件的安装变得更容易、受力也更合理，为前后轮悬架导向机构、转向拉杆及横向稳定杆提供了支点，更进一步保证所设计的轮边减速器能够精确地实现与电动汽车其它零部件的安装及联接, 保证所设计的轮边减速器满足整车行驶工况要求。

关键词：轮边减速器；电动汽车；电动轮；行星齿轮减速器；电动机ABSTRACTWith improving environmental protection consciousness and the serious energy crisis，to research and develop the clear, energy-saving and safe auto become the new direction of development of automobile industry. Electric vehicle, which has much advantages, such as no emission, pluralism and high-efficient of energy utilization, and conveniently realizing intelligence erc, is about to become one of the focal points in researching and developing new—type automobile.The design and research takes a wheel reduction unit applied on reduced wheel-drive electric vehicle as the subjective．Research for the type of structure has been done in this thesis which will contribute to the application capability of reduced electric wheel．Load balancing structure is introduced into the drive line design of the planetary wheel reducer to fulfill the advantage of planetary transmission．In order to decrease weight and volume as well as save to material，the researcher optimized the volume of the planetary transmission．For easy to assemble the break system and the wheel--hub while reducing components number, a connection supporting part is designed．The most particular design is the transmission housing with pivots for assembling the upper and lower control arm，the stabilizer as well as the steering linkage．Optimization of the suspension, steering system and stabilizer bar has made for assembling the wheel reducer more accurate，then the optimization result feedbacks to modify the reducer design .For the purpose of guaranteeing the strength of the wheel reducer in work.Key words: Wheel Reducer；Electric Vehicle；Electric Wheel；Planetary Gear Reducer；Electric Motor目录摘要 (I)Abstract.............................................................................................................. I I 第1章绪论. (1)1.1课题的来源和背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本文的研究思路与内容 (6)第2章轮边减速器设计 (7)2.1电动轮的类型及选择 (7)2.2轮边减速器的传动方案 (10)2.3本章小结 (17)第3章轮边驱动的参数确定及关键零部件的设计 (18)3.1驱动电机性能参数的确定 (18)3.1.1整车性能要求 (18)3.1.2驱动电机参数计算(两轮驱动) (18)3.2减速器关键零部件的设计 (21)3.2.1行星齿轮传动齿数分配应满足的条件 (21)3.2.2齿轮受力分析和强度设计计算 (23)3.2.3齿面接触强度的校核计算 (24)3.2.4其他相关零部件的设计计算 (28)3.3轮边减速器的润滑 (32)3.4轮边减速器零部件之间的装配关系 (32)3.5本章小结 (33)第4章行星齿轮传动的传动结构的设计 (34)4.1行星齿轮传动的均载机构 (34)4.2行星齿轮传动的齿轮结构设计 (35)4.3本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录A (42)附录B (46)第1章绪论1.1 课题的来源和背景随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。

摘要电动汽车是一种以电能作为动力来源的非轨道承载车辆，因其“节能高效、低碳环保”的突出优势，在我国汽车市场消费中占据相当一部分比例，也正是如此，围绕电动汽车进行的研究变得炙手可热。

对于电动汽车而言，轮边驱动技术是传动系统的核心要素，基本特点是电动机输出的动力经过中间传动机构传到轮边减速器，轮边减速器对驱动力进行调节，以实现减速增扭的目的，因此这一技术在重型机械、矿山车辆、载货汽车等车辆上广泛应用。

本文以电动汽车轮边减速器作为研究对象，介绍了轮边减速器的发展现状、总体构造、工作原理等内容，并且根据轮边减速器的工作条件与要求，以缩小结构尺寸，增大减速比为切入点，对整个传动方案和关键零部件进行了设计校核，并且借助有限元对总体结构强度进行了仿真分析。

关键词：电动汽车；轮边减速器；结构设计；仿真分析AbstractElectric vehicle (EV) is a kind of non rail carrying vehicle with electric energy as its power source. Because of its outstanding advantages of "energy saving, high efficiency, low carbon and environmental protection", it accounts for a considerable proportion in the consumption of the automobile market in China. So, the research on EV has become hot. For electric vehicles, the wheel drive technology is the core element of the transmission system. The basic feature is that the power output by the motor is transmitted to the wheel reducer through the intermediate transmission mechanism. The wheel reducer adjusts the driving force to achieve the purpose of reducing speed and increasing torque. Therefore, this technology is widely used in heavy machinery, mining vehicles, trucks and other vehicles.This paper takes the wheel reducer of electric vehicle as the research object, introduces the development status, overall structure, working principle and other contents of the wheel reducer, and according to the working conditions and requirements of the wheel reducer, taking reducing the structure size and increasing the reduction ratio as the breakthrough point, designs and checks the whole transmission scheme and key parts, and uses the finite element to strengthen the overall structure The simulation analysis is carried out.Key words: electric vehicle; wheel reducer; structural design; simulation analysis。

车用轮边减速器设计
摘要
本论文是结合当今汽车行业发展的形势，对微型电动汽车的车用轮边减速器进行设计，设计一种微型电动车用的轮边减速器，是为微型电动汽车的轮边驱动系统使用，工作力矩较小，但因没有主减速器而需要更大的减速比。

以大型车辆的轮边减速器的结构型式可以为电动汽车的轮边减速器提供参考，缩小结构尺寸，而增大减速比，满足轮边驱动系统的使用要求。

近年来随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。

日益严重的石油危机与人们环保意识的加强，对汽车工业的发展提出了极为严峻的挑战。

采用电能为驱动设备的电动汽车由于能真正实现“零排放”，而成为各国汽车研发的焦点。

为了保护人类的居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。

而电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车)，即全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优
点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题的最有效途径。

本论文所设计的微型电动汽车用的轮边减速器在电动汽车上的应用提供了一种可以借鉴的减速装置形式，有助于电动汽车的设计和研发。

带轮边减速器的驱动桥设计19带轮边减速器的驱动桥设计绪论汽车的驱动后桥位于传动系统的末端，其基本功用是增大由传送轴或直接由变速器传来的转矩，再将转矩分配给左右驱动车轮，并使左右驱动轮有汽车行驶运动所要求的差速功能;同时，驱动后架或承载车身之间的铅垂力，纵向力横向力及其力矩。

一般的驱动后前由主减速器总成，差速器总成，桥壳总成及半轴总成等零部件组成。

威力提高汽车平顺性和通过性，现在汽车的驱动桥也在不断地改进。

与独立悬架相配合的断开式驱动桥相对与非独立悬架配合的整体式驱动桥在平顺性和通过性方面都得到改进。

随着时代的发展和科技进步，驱动桥将会得到进一步的发展。

展望将来需要开发汽车驱动桥智能化设计软件，设计新驱动桥只需输入相关参数，系统将自动生成三维图和二维图，以达到效率高，强度低，匹配佳的最优方案。

驱动桥是汽车传动系统中主要总成之一。

驱动桥的设计是否合理将直接关系到汽车使用性能的好坏。

因此设计中要保证:所选择的主减速器比应保证汽车在给定使用条件下有最佳的动力性和燃油经济性。

(1) 档左右辆车轮的附着系数不同时，驱动桥必须能合理的解决左右车轮的转矩分配问题，以充分利用汽车的牵引力;(2) 据有必要的离地间隙以满足通过性想需要;(3) 驱动桥的各零部件在满足足够的强度和刚度的条件下，应力求做到质量轻，特别是应尽可能做到非簧载质量，以改善汽车的平顺性; (4) 能承受和传递作用于车轮上的各种力和转矩;(5) 齿轮及其它传动部件应工作平稳，噪声小;(6) 对颤动见应良好的润滑，传动效率要高;(7) 结构简单，拆装调整方便;(8) 设计中应尽量满足“三化”。

即产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化的要求。

1驱动桥的结构方案分析驱动桥的功用是:?将传动装置传来的发动机转矩通过主减速器、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩;?通过主减速器圆锥齿轮副或双曲面齿轮副改变转矩的传递方向;?通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向;?通过桥壳承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，以及制动力矩和反作用力矩等。

XXXXXXXX学院全日制普通本科生毕业论文轮边减速器设计学生姓名：XXXX学号：XXXXX年级专业及班级：XXXXX指导老师及职称：XXXX学部：XXXXXXXX提交日期：XXXX年X月目录摘要 (1)关键词 (1)第一章绪论 (2)1.1 课题设计的目的和意义 (4)1.2 本设计所要完成的主要任务 (4)第二章减速器的方案设计 (5)2.1 减速器的功用及分类 (5)2.2 减速器方案的选择及传动方案的确定 (6)2.2.1 减速器方案的选择 (7)2.2.2 行星减速器传动方案的选定 (8)2.2.3 减速器传动比的分配 (8)2.2.4 传动比公式推导 (8)2.3 行星减速器齿轮配齿与计算 (9)2.3.1 行星排齿轮的配齿 (9)2.3.2 行星齿轮模数计算与确定 (10)2.4 啮合参数计算 (11)2.5 变位系数选取 (12)2.6 各行星齿轮几何尺寸计算 (13)2.6.1 第Ⅰ排行星齿轮的几何尺寸 (13)2.6.2 第Ⅱ排行星轮的几何尺寸 (16)2.7 各行星齿轮强度校核 (19)2.7.1 太阳轮和行星轮接触疲劳强度校核 (19)2.7.2 太阳轮和行星轮弯曲疲劳强度校核 (21)2.7.3 内齿轮材料选择 (22)第三章减速器结构的设计 (23)3.1 齿轮轴的设计计算 (23)3.2 传递连接 (24)3.3 轴承选用与校核与其他附件说明 (24)3.3.1 轴承选用与校核 (24)3.3.2 其他附件说明 (26)第四章设计工作总结 (26)参考文献 (27)致谢................................................... 2错误!未定义书签。

附录................................................... 错误!未定义书签。

28摘要轮边减速器是传动系中最后一级减速增扭装置，采用轮边减速器可满足在总传动比相同的条件下，使变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴等部件的载荷减少，尺寸变小以及使驱动桥获得较大的离地间隙等优点，它被广泛应用于载重货车、大型客车、越野汽车及其他一些大型工矿用车。

摘要本论文是结合当今汽车行业发展的形势，对微型电动汽车的车用轮边减速器进行设计，设计一种微型电动车用的轮边减速器，是为微型电动汽车的轮边驱动系统使用，工作力矩较小，但因没有主减速器而需要更大的减速比。

以大型车辆的轮边减速器的结构型式可以为电动汽车的轮边减速器提供参考，缩小结构尺寸，而增大减速比，满足轮边驱动系统的使用要求。

近年来随着汽车工业的高速发展，全球汽车总保有量不断增加，汽车所带来的环境污染、能源短缺，资源枯竭等方面的问题越来越突出。

日益严重的石油危机与人们环保意识的加强，对汽车工业的发展提出了极为严峻的挑战。

采用电能为驱动设备的电动汽车由于能真正实现“零排放”，而成为各国汽车研发的焦点。

为了保护人类的居住环境和保障能源供给，各国政府不惜投入大量人力、物力寻求解决这些问题的途径。

而电动汽车(包括纯电动汽车、混合动力电动汽车以及燃料电池汽车)，即全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车，具有高效、节能、低噪声、零排放等显著优点，在环保和节能方面具有不可比拟的优势，因此它是解决上述问题的最有效途径。

本论文所设计的微型电动汽车用的轮边减速器在电动汽车上的应用提供了一种可以借鉴的减速装置形式，有助于电动汽车的设计和研发。

关键词：电动；轮边；减速器；设计；驱动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目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 选题的依据和意义 (1)1.2国内外研究概况及发展趋势 (3)第2章行星齿轮的初步计算与选取 (5)2.1已知条件 (5)2.2 设计计算 (5)2.2.1 选取行星轮传动的传动类型和传动简图 (5)2.2.2 行星轮传动的配齿计算 (6)2.2.3初步计算齿轮的主要参数 (7)2.3本章小结 (8)第3章装配条件及传动效率的计算 (9)3.1装配条件的验算 (9)3.2传动效率的计算 (9)3.3减速器的润滑和密封 (14)3.4本章小结 (14)第4章齿轮强度验算 (15)4.1 齿轮强度验算 (15)4.2校核其齿面接触强度 (15)4.3校核其齿跟弯曲强度 (17)4.4本章小结 (20)第5章减速器结构设计计算 (22)5.1行星架的结构设计与计算 (22)5.1.1行星架的结构设计 (22)5.1.2行星架结构计算 (22)5.2齿轮联轴器的结构设计与计算 (22)5.3轴的结构设计与计算 (22)5.3.1输入轴的结构设计与计算 (23)5.3.2输出轴的设计计算 (24)5.4铸造箱体的结构设计计算 (25)5.5本章小结 (26)结论 (28)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (32)第1章绪论1.1 选题的依据及意义汽车是人类生活中不可缺少的重要工具，随着近年来汽车工业的发展，中国政府已将汽车工业确定为国民经济的支柱产业。

……………………. ………………. …………………山东农业大学 毕 业 论 文轮边减速器的设计院 部 机械与电子工程学院专业班级 车辆工程届 次 2012学生姓名二O 一二年 五 月 八日装订线……………….……. …………. …………. ………目录摘要.............................................................. - 2 - 第一章绪论........................................................ - 4 -1.1 课题背景及意义.............................................. - 4 -1.2 本文的研究内容.............................................. - 4 - 第二章轮边减速器总体设计方案...................................... - 5 -2.1 轮边减速器的工作原理........................................ - 5 -2.2 行星齿轮的选型.............................................. - 6 -2.3 行星传动的方案设计.......................................... - 6 -2.4 行星齿轮传动的齿轮结构设计.................................. - 9 - 第三章轮边减速器传动设计的计算................................... - 10 -3.1 行星齿轮传动的配齿计算..................................... - 11 -3.2 轮边减速器太阳轮计算载荷的确定............................. - 11 -3.2.1 主要参数的初步确定................................... - 11 -3.2.2 太阳轮齿面接触强度校核............................... - 12 -3.2.3 确定传动主要尺寸..................................... - 13 -3.2.4 太阳轮齿根弯曲疲劳强度计算........................... - 14 -3.3 轮边减速器工作参数及齿轮材料参数的确定..................... - 15 -3.4 行星轮，齿圈的校核计算..................................... - 15 - 第四章中心轮的计算机仿真......................................... - 16 - 第五章结束语...................................................... - 18 - 参考文献.. (19)致谢 (20)重型汽车轮边减速器研究摘要轮边减速器是传动系中最后一级减速增扭装置，采用轮边减速器可满足在总传动比相同的条件下，使变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴等部件的载荷减少，尺寸变小以及使驱动桥获得较大的离地间隙等优点，它被广泛应用于载重货车、大型客车、越野汽车及其他一些大型工矿用车。